Solución de mejora de la calidad de la energía de 35 kV para el almacenamiento de energía Dadi en Angola

Protección térmica del equipo

• Protección del transformador: una vez filtrados los armónicos, las pérdidas por efecto piel y por corrientes parásitas en el transformador disminuyen significativamente y el aumento de temperatura vuelve a la normalidad. De acuerdo con el modelo de envejecimiento térmico IEC 60076-7, el envejecimiento del aislamiento se ralentiza eficazmente.
• Protección del condensador: evitar que la corriente armónica fluya directamente a través de los condensadores previene la ruptura dieléctrica o la hinchazón causadas por la sobrecorriente y la sobretensión.

Conmutación y control inteligentes

• Un interruptor automático de vacío de bajo rearce (sin rearce) con cierre controlado (en el punto de onda) mantiene la corriente de irrupción de cierre dentro de 1,5 veces la corriente nominal del banco de condensadores (véase la Sección 3.3).
• El sistema de monitoreo recopila datos de la red en tiempo real y conmuta automáticamente las ramas del filtro según el déficit de potencia reactiva, logrando una "compensación bajo demanda".

Adaptabilidad a la operación bidireccional

Dado que la firma armónica del PCS de almacenamiento de energía difiere entre la carga y la descarga, las ramas del filtro se diseñan en función del espectro armónico medido en todo el rango de operación del PCS (carga/descarga), con un margen de conmutación reservado para que los armónicos se supriman eficazmente en ambas direcciones de operación.

Verificación de resonancia

Una vez puesta en servicio la batería de compensación de filtros, las ramas capacitivas y el sistema de 35 kV pueden formar puntos de resonancia paralela. En la etapa de diseño, la resonancia debe verificarse utilizando los armónicos de fondo medidos en el sitio y la impedancia del sistema como entradas, y el equipo solo puede energizarse después de confirmar que los puntos de resonancia evitan las frecuencias armónicas características, como el 5º y el 7º.

3.3 Seguridad de conmutación de bancos de condensadores — Cierre en el punto de onda y bajo rearce

Dada la frecuente conmutación de los bancos de condensadores provocada por la regulación frecuente de la planta de almacenamiento de energía, se adopta un mecanismo de protección doble:

• Aparamenta de vacío de bajo rearce: los contactos de aleación CuCr y una cámara de vacío de campo magnético axial (AMF) garantizan que no se produzca ningún rearce al interrumpir la corriente capacitiva, suprimiendo eficazmente las sobretensiones de maniobra.
• Controlador inteligente de cierre en el punto de onda (opcional/recomendado): rastrea la fase de la tensión de la red en tiempo real y cierra los contactos precisamente en el cruce por cero de la tensión (dentro de ±1 ms). Esto mantiene la corriente de irrupción de cierre dentro de 1,5 veces la corriente nominal del banco de condensadores (en comparación con 10-20 veces para un cierre aleatorio), prolongando enormemente la vida útil del condensador y del interruptor, y evitando las perturbaciones de tensión en el PCS.

4. Características y ventajas

• Altamente específico: los parámetros H5+H7 se personalizan según las características de carga del PCS, evitando el "sobretratamiento" o el "subtratamiento".
• Fuerte adaptabilidad ambiental (para las condiciones de Angola): considerando el clima local, todos los reactores utilizan aislamiento de clase H, las carcasas de los condensadores utilizan materiales resistentes a los rayos UV y a la corrosión, y las PCB del sistema de control reciben un recubrimiento conformal extra grueso, adecuado para entornos cálidos y húmedos.
• Diseño integrado: la mitigación de armónicos, la compensación reactiva y la protección del equipo se abordan conjuntamente: una inversión, múltiples beneficios.
• Operación confiable: un paquete completo con aparamenta de bajo reencendido y protección integral, adecuado para la frecuente tarea de regulación de las plantas de almacenamiento de energía.

5. Resultados y beneficios esperados

5.1 Beneficios técnicos

• Formas de onda mejoradas: tras la puesta en servicio, se espera que la tasa de filtrado de la corriente armónica de 5º y 7º orden supere el 85%, con una distorsión de tensión que cumple con la norma GB/T 14549-1993 y las especificaciones técnicas del proyecto.
• Interferencia eliminada: las tasas de mal funcionamiento de los sistemas de protección y monitoreo disminuyen significativamente y se purifica el entorno operativo de la subestación.
• Estabilidad de la red: las características de impedancia del sistema se optimizan, mejorando sustancialmente la inmunidad a las interferencias.

5.2 Beneficios económicos y sociales

Tras la puesta en servicio, se prevé que los indicadores clave de calidad de la energía mejoren de la siguiente manera (en consonancia con los objetivos de la Sección 2.3; sujetos a las mediciones de aceptación):

Nota: las cifras "posteriores" anteriores son valores esperados derivados del rendimiento del equipo y la evaluación del sistema. Los valores finales están sujetos a las mediciones de aceptación de la puesta en servicio.

6. Implementación del proyecto y soporte de operación y mantenimiento

6.1 Proceso de implementación

1. Estudio en sitio: medición de armónicos de fondo en la barra de 35 kV y características de carga (incluidas las condiciones de carga/descarga del PCS).
2. Simulación: construcción de un modelo del sistema para verificar el rendimiento del filtrado y los puntos de resonancia.
3. Fabricación: prefabricación en fábrica con pruebas de rutina estrictas (soporte de tensión, descarga parcial, puesta en servicio de protecciones).
4. Instalación y puesta en servicio: instalación en sitio, cableado secundario, pruebas integradas del sistema.
5. Aceptación y puesta en servicio: prueba de carga, verificación de objetivos, entrega.

6.2 Servicio posventa

• Capacitación técnica: capacitación para el propietario sobre principios, operación y resolución de problemas.
• Inspección periódica: revisiones regulares de la capacitancia del condensador, temperatura del reactor y apriete de los puntos de conexión.
• Respuesta de emergencia: soporte técnico 7×24 para una respuesta rápida ante fallos.

Conclusión

Mediante la configuración científica de un banco de compensación de filtrado H5+H7 de 7500 kvar, esta solución no solo resuelve los actuales puntos críticos de calidad de energía del proyecto de almacenamiento de energía Dadi en Angola, sino que también construye una sólida línea de defensa de seguridad eléctrica para la planta.

Al abordar la protección de equipos y la estabilidad del sistema junto con la mitigación de armónicos, ofrece beneficios tanto económicos como de seguridad: una solución fiable de mejora de la calidad de energía para plantas de almacenamiento de energía.