Angola Dadi Energy Storage: 35-kV-Lösung zur Verbesserung der Netzqualität

Thermischer Schutz der Ausrüstung

• Transformatorschutz: Nach dem Herausfiltern der Oberschwingungen sinken die Skin- und Wirbelstromverluste im Transformator erheblich ab und der Temperaturanstieg kehrt zum Normalwert zurück. Gemäß dem thermischen Alterungsmodell nach IEC 60076-7 wird die Isolationsalterung wirksam verlangsamt.
• Kondensatorschutz: Die Verhinderung des direkten Durchfließens von Oberschwingungsströmen durch die Kondensatoren vermeidet Durchschläge oder Ausbeulungen des Dielektrikums, die durch Überstrom und Überspannung verursacht werden.

Intelligente Schaltung und Steuerung

• Ein Vakuumleistungsschalter mit geringem Wiederzündrisiko (wiederzündungsfrei) mit gesteuertem (Point-on-Wave) Schließen hält den Einschaltstromstoß innerhalb des 1,5-fachen des Nennstroms der Kondensatorbank (siehe Abschnitt 3.3).
• Das Überwachungssystem erfasst Netzdaten in Echtzeit und schaltet Filterzweige automatisch entsprechend dem Blindleistungsdefizit, wodurch eine "bedarfsgerechte Kompensation" erreicht wird.

Anpassungsfähigkeit an den bidirektionalen Betrieb

Da sich das Oberschwingungsspektrum des Energiespeicher-PCS zwischen Laden und Entladen unterscheidet, werden die Filterzweige auf der Grundlage des über den gesamten PCS-Betriebsbereich (Laden/Entladen) gemessenen Oberschwingungsspektrums ausgelegt, wobei ein Schaltspielraum reserviert wird, damit Oberschwingungen in beiden Betriebsrichtungen wirksam unterdrückt werden.

Resonanzüberprüfung

Nach der Inbetriebnahme der Filterkompensationsanlage können die kapazitiven Zweige und das 35-kV-System Parallelresonanzpunkte bilden. In der Planungsphase muss die Resonanz unter Verwendung der vor Ort gemessenen Hintergrundoberschwingungen und der Systemimpedanz als Eingangsgrößen überprüft werden, und die Ausrüstung darf erst in Betrieb genommen werden, nachdem bestätigt wurde, dass die Resonanzpunkte die charakteristischen Oberschwingungsfrequenzen wie die 5. und 7. vermeiden.

3.3 Sicherheit beim Schalten von Kondensatorbänken – Point-on-Wave-Schaltung und geringes Wiederzünden

Angesichts des häufigen Schaltens von Kondensatorbänken aufgrund der häufigen Regelung des Energiespeicherkraftwerks wird ein zweifacher Schutzmechanismus angewendet:

• Vakuumschaltanlage mit geringem Wiederzündrisiko: CuCr-Legierungskontakte und ein Vakuumschaltgerät mit axialem Magnetfeld (AMF) stellen sicher, dass beim Unterbrechen von kapazitivem Strom kein Wiederzünden auftritt, wodurch Schaltüberspannungen wirksam unterdrückt werden.
• Intelligenter Point-on-Wave-Schaltregler (optional/empfohlen): Verfolgt die Netzspannungsphase in Echtzeit und schließt die Kontakte präzise im Nulldurchgang der Spannung (innerhalb von ±1 ms). Dies hält den Einschaltstromstoß innerhalb des 1,5-fachen des Nennstroms der Kondensatorbank (im Vergleich zum 10- bis 20-fachen bei zufälligem Schalten), verlängert die Lebensdauer von Kondensator und Schalter erheblich und verhindert Spannungsstöße am PCS.

4. Merkmale und Vorteile

• Hochgradig zielgerichtet: Die H5+H7-Parameter werden an die Lastcharakteristiken des PCS angepasst, um eine „Überbehandlung“ oder „Unterbehandlung“ zu vermeiden.
• Starke Umweltanpassungsfähigkeit (für angolanische Bedingungen): Unter Berücksichtigung des lokalen Klimas verwenden alle Drosseln eine Isolierung der Klasse H, Kondensatorgehäuse bestehen aus UV- und korrosionsbeständigen Materialien, und die Leiterplatten des Steuerungssystems erhalten eine extra dicke Schutzbeschichtung – geeignet für heiße, feuchte Umgebungen.
• Integriertes Design: Harmonische Minderung, Blindleistungskompensation und Anlagenschutz werden gemeinsam realisiert – eine Investition, vielfacher Nutzen.
• Zuverlässiger Betrieb: ein Komplettpaket mit schwach wiederzündender Schaltanlage und umfassendem Schutz, geeignet für die häufigen Regelaufgaben von Energiespeicherkraftwerken.

5. Erwartete Ergebnisse und Vorteile

5.1 Technische Vorteile

• Verbesserte Wellenformen: Nach der Inbetriebnahme wird erwartet, dass die Filterrate für den 5. und 7. harmonischen Strom 85 % übersteigt, wobei die Spannungsverzerrung GB/T 14549-1993 und der technischen Projektspezifikation entspricht.
• Beseitigung von Störungen: Die Fehlauslöseraten von Schutz- und Überwachungssystemen sinken erheblich und die Betriebsumgebung der Station wird bereinigt.
• Netzstabilität: Die Systemimpedanzcharakteristiken werden optimiert, was die Störfestigkeit erheblich verbessert.

5.2 Wirtschaftliche und soziale Vorteile

Nach der Inbetriebnahme wird erwartet, dass sich die wichtigsten Kenngrößen der Netzqualität wie folgt verbessern (in Übereinstimmung mit den Zielen in Abschnitt 2.3; vorbehaltlich der Abnahmemessung):

Hinweis: Die obigen "Nachher"-Werte sind erwartete Werte, die aus der Geräteleistung und Systembewertung abgeleitet wurden. Die endgültigen Werte unterliegen den Messungen bei der Inbetriebnahmeabnahme.

6. Projektumsetzung und Unterstützung für Betrieb und Wartung

6.1 Umsetzungsprozess

1. Vor-Ort-Umfrage: Messung der Hintergrundoberschwingungen an der 35-kV-Sammelschiene und der Lastcharakteristiken (einschließlich der Lade-/Entladebedingungen des PCS).
2. Simulation: Erstellung eines Systemmodells zur Überprüfung der Filterleistung und der Resonanzpunkte.
3. Fertigung: Vorfertigung im Werk mit strengen Routineprüfungen (Spannungsfestigkeit, Teilentladung, Schutzinbetriebnahme).
4. Installation & Inbetriebnahme: Vor-Ort-Installation, sekundäre Verkabelung, integrierte Systemtests.
5. Abnahme & Inbetriebnahme: Lasttest, Überprüfung der Zielwerte, Übergabe.

6.2 After-Sales-Service

• Technische Schulung: Schulung des Betreibers zu Prinzipien, Betrieb und Fehlerbehebung.
• Regelmäßige Inspektion: regelmäßige Überprüfung der Kondensatorkapazität, der Reaktortemperatur und der Festigkeit der Verbindungspunkte.
• Notfallreaktion: 7×24 technischer Support für schnelle Fehlerreaktion.

Fazit

Durch die wissenschaftliche Konfiguration einer 7500-kvar-H5+H7-Filterkompensationsanlage löst diese Lösung nicht nur die aktuellen Probleme der Netzqualität im Dadi-Energiespeicherprojekt in Angola, sondern schafft auch eine solide Verteidigungslinie für die elektrische Sicherheit der Anlage.

Durch die Behandlung von Anlagenschutz und Systemstabilität neben der Oberschwingungsminderung bietet sie sowohl wirtschaftliche als auch sicherheitstechnische Vorteile – eine zuverlässige Lösung zur Verbesserung der Netzqualität für Energiespeicherkraftwerke.