Solution d'amélioration de la qualité de l'énergie 35 kV pour le stockage d'énergie Dadi en Angola

Protection thermique des équipements

• Protection du transformateur : après le filtrage des harmoniques, les pertes par effet de peau et par courants de Foucault dans le transformateur diminuent de manière significative et l'échauffement revient à la normale. Conformément au modèle de vieillissement thermique IEC 60076-7, le vieillissement de l'isolation est effectivement ralenti.
• Protection des condensateurs : empêcher le courant harmonique de circuler directement à travers les condensateurs évite la rupture diélectrique ou le gonflement causés par les surintensités et les surtensions.

Commutation et contrôle intelligents

• Un disjoncteur sous vide à faible réamorçage (sans réamorçage) avec une fermeture synchronisée sur l'onde maintient le courant d'appel de fermeture en dessous de 1,5 fois le courant nominal de la batterie de condensateurs (voir la section 3.3).
• Le système de surveillance collecte les données du réseau en temps réel et commute automatiquement les branches de filtre en fonction du déficit de puissance réactive, réalisant ainsi une « compensation à la demande ».

Adaptabilité au fonctionnement bidirectionnel

Étant donné que la signature harmonique du PCS de stockage d'énergie diffère entre la charge et la décharge, les branches de filtre sont conçues sur la base du spectre harmonique mesuré sur toute la plage de fonctionnement du PCS (charge/décharge), avec une marge de commutation réservée afin que les harmoniques soient efficacement supprimés dans les deux sens de fonctionnement.

Vérification de la résonance

Après la mise en service de la batterie de compensation par filtre, les branches capacitives et le système 35 kV peuvent former des points de résonance parallèle. Au stade de la conception, la résonance doit être vérifiée en utilisant les harmoniques de fond mesurés sur site et l'impédance du système comme entrées, et l'équipement ne peut être mis sous tension qu'après avoir confirmé que les points de résonance évitent les fréquences harmoniques caractéristiques telles que les rangs 5 et 7.

3.3 Sécurité de commutation des batteries de condensateurs — Fermeture synchronisée sur l'onde et faible réamorçage

Étant donné la commutation fréquente des batteries de condensateurs causée par la régulation fréquente de la centrale de stockage d'énergie, un mécanisme de protection double est adopté :

• Appareillage à vide à faible réamorçage : des contacts en alliage CuCr et une chambre de coupure à vide à champ magnétique axial (AMF) garantissent qu'aucun réamorçage ne se produit lors de la coupure du courant capacitif, supprimant ainsi efficacement les surtensions de manœuvre.
• Contrôleur intelligent de fermeture synchronisée sur l'onde (optionnel/recommandé) : suit la phase de la tension du réseau en temps réel et ferme les contacts précisément au passage par zéro de la tension (à ±1 ms près). Cela maintient le courant d'appel de fermeture dans la limite de 1,5 fois le courant nominal de la batterie de condensateurs (contre 10 à 20 fois pour une fermeture aléatoire), prolongeant ainsi considérablement la durée de vie des condensateurs et des interrupteurs et prévenant les chocs de tension sur le PCS.

4. Caractéristiques et avantages

• Fortement ciblé : les paramètres H5+H7 sont personnalisés en fonction des caractéristiques de charge du PCS, évitant ainsi le « sur-traitement » ou le « sous-traitement ».
• Forte adaptabilité environnementale (pour les conditions angolaises) : compte tenu du climat local, toutes les réactances utilisent une isolation de classe H, les boîtiers de condensateurs utilisent des matériaux résistants aux UV et à la corrosion, et les cartes de circuit imprimé du système de contrôle reçoivent un vernis de protection extra-épais — adapté aux environnements chauds et humides.
• Conception intégrée : l'atténuation des harmoniques, la compensation de l'énergie réactive et la protection des équipements sont traitées ensemble — un seul investissement, de multiples avantages.
• Fonctionnement fiable : un ensemble complet avec un appareillage à faible réamorçage et une protection complète, adapté aux tâches de régulation fréquentes des centrales de stockage d'énergie.

5. Résultats et avantages attendus

5.1 Avantages techniques

• Formes d'onde améliorées : après la mise en service, le taux de filtrage des courants harmoniques de rang 5 et 7 devrait dépasser 85 %, avec une distorsion de la tension conforme à la norme GB/T 14549-1993 et aux spécifications techniques du projet.
• Élimination des interférences : les taux de mauvais fonctionnement des systèmes de protection et de surveillance diminuent de manière significative et l'environnement d'exploitation de la station est assaini.
• Stabilité du réseau : les caractéristiques d'impédance du système sont optimisées, améliorant substantiellement l'immunité aux interférences.

5.2 Avantages économiques et sociaux

Après la mise en service, les principaux indicateurs de qualité de l'énergie devraient s'améliorer comme suit (conformément aux objectifs de la section 2.3 ; sous réserve des mesures de réception) :

Remarque : les chiffres « après » ci-dessus sont des valeurs attendues dérivées des performances des équipements et de l'évaluation du système. Les valeurs finales sont soumises aux mesures de réception de la mise en service.

6. Mise en œuvre du projet et support d'exploitation et de maintenance

6.1 Processus de mise en œuvre

1. Enquête sur site : mesure des harmoniques de fond sur le jeu de barres à 35 kV et des caractéristiques de charge (y compris les conditions de charge/décharge du PCS).
2. Simulation : construction d'un modèle de système pour vérifier les performances de filtrage et les points de résonance.
3. Fabrication : préfabrication en usine avec des tests de routine stricts (tenue en tension, décharge partielle, mise en service de la protection).
4. Installation et mise en service : installation sur site, câblage secondaire, tests du système intégré.
5. Réception et mise en service : essai en charge, vérification des objectifs, remise.

6.2 Service après-vente

• Formation technique : formation sur les principes, le fonctionnement et le dépannage pour le propriétaire.
• Inspection périodique : vérifications régulières de la capacité du condensateur, de la température du réacteur et du serrage des points de connexion.
• Intervention d'urgence : support technique 7×24 pour une réponse rapide aux pannes.

Conclusion

Grâce à la configuration scientifique d'une batterie de compensation à filtre H5+H7 de 7500 kvar, cette solution résout non seulement les points sensibles actuels de la qualité de l'énergie du projet de stockage d'énergie Dadi en Angola, mais construit également une ligne de défense solide pour la sécurité électrique de l'usine.

En abordant la protection des équipements et la stabilité du système parallèlement à l'atténuation des harmoniques, elle offre à la fois des avantages économiques et des bénéfices en matière de sécurité — une solution fiable d'amélioration de la qualité de l'énergie pour les centrales de stockage d'énergie.