Welke veiligheidssystemen voorkomen dat netwerkgekoppelde omvormers stroom afgeven tijdens storingen in het elektriciteitsnet?

Veiligheidssystemen om netverbonden omvormers te voorkomen dat ze stroom leveren tijdens netuitval

Om te voorkomen dat netverbonden omvormers doorgaan met het leveren van stroom aan het net tijdens uitvallen, worden meestal verschillende veiligheidssystemen en mechanismen ingezet. Deze maatregelen beschermen niet alleen de stabiliteit en veiligheid van het net, maar zorgen ook voor de veiligheid van onderhoudspersoneel en andere gebruikers. Hieronder staan enkele algemene veiligheidssystemen en -mechanismen:

1. Anti-eilandvormingbescherming

Anti-eilandvormingbescherming is een cruciale technologie om te voorkomen dat netverbonden omvormers stroom blijven leveren wanneer het net uitvalt.

Werkingsprincipe: Wanneer het net uitvalt, detecteert de anti-eilandvormingbescherming veranderingen in de netspanning of frequentie en ontkoppelt snel de omvormer van het net om te voorkomen dat deze door blijft gaan met stroom leveren.

Implementatiemethoden:

Actieve detectiemethoden: Door kleine verstoorde signalen (zoals frequentie- of spanningverstoringen) in het net in te spuiten, worden deze verstoringen opgenomen als het net normaal functioneert. Als het net echter uitvalt, veroorzaken de verstoorde signalen opvallende veranderingen in spanning of frequentie, waardoor de omvormer wordt losgekoppeld.

Passieve detectiemethoden: Monitoren van parameters zoals netspanning en frequentie, en onmiddellijk ontkoppelen van de omvormer als waarden de vooraf gedefinieerde bereiken overschrijden (bijvoorbeeld overspanning, onderspanning, abnormale frequentie).

2. Relaisbeveiligingsapparatuur

Relaisbeveiligingsapparatuur monitort de status van het net en ontkoppelt de omvormer snel van het net bij het detecteren van anomalieën.

• Spanningsrelais: Monitoren van de netspanning en automatisch ontkoppelen van de omvormer als de spanning de normale bereiken overschrijdt (te hoog of te laag).

• Frequentierelais: Monitoren van de netfrequentie en automatisch ontkoppelen van de omvormer als de frequentie buiten de aanvaardbare grenzen valt (te hoog of te laag).

• Fase-detectierelais: Monitoren van faserotatie in het net om ervoor te zorgen dat de omvormer gesynchroniseerd blijft met het net. Als de fasessynchronisatie verloren gaat, wordt de omvormer onmiddellijk losgekoppeld.

3. Snelwerkende schakelaars

Snelwerkende schakelaars zijn apparaten die binnen milliseconden kunnen reageren op veranderingen in de status van het net.

• Werkingsprincipe: Bij het optreden van een netfout of -uitval, kunnen snelwerkende schakelaars snel de elektrische verbinding tussen de omvormer en het net doorsnijden, waardoor de omvormer niet door blijft gaan met stroom leveren.

• Toepassingsgebieden: Wijdverspreid gebruikt in grote fotovoltaïsche energiecentrales, windparken en andere gedistribueerde energieopwekkingsystemen om snelle isolatie van energiebronnen te garanderen tijdens netfouten.

4. Schakelaars aan de DC-kant

Schakelaars aan de DC-kant controleren de DC-stroomtoevoer naar de omvormer.

• Functie: Naast het ontkoppelen van de AC-kant, kan het afsnijden van de DC-kant de werking van de omvormer volledig stoppen wanneer het net uitvalt.

• Toepassingsgebieden: Voornamelijk gebruikt in fotovoltaïsche systeemomvormers om te waarborgen dat de DC-stroom die door zonnepanelen wordt opgewekt, niet doorgaat met leveren aan de omvormer tijdens netuitval.

5. Slimme monitoringssystemen

Slimme monitoringssystemen bieden geautomatiseerde controle- en waarschuwingsfuncties door real-time monitoring van de status van het net en de werking van de omvormer.

• Afstandsmonitoring: Gebruik maken van sensoren en communicatiemodules om parameters zoals netspanning, frequentie en vermogen te monitoren, en gegevens te verzenden naar een centraal controle-systeem voor analyse.

• Automatische ontkoppeling: Bij het detecteren van netuitval of andere anomalieën, kunnen slimme monitoringssystemen automatisch bevelen geven om de omvormer van het net te ontkoppelen.

• Gegevensregistratie en -analyse: Registratie van historische gegevens van de werking van het net en de omvormer voor latere analyse en optimalisatie van systeemwerkingstrategieën.

6. Aardfoutbescherming

Aardfoutbescherming detecteert aardfouten in het netverbonden omvormersysteem om te zorgen dat er geen gevaarlijke stroomlekken optreden tijdens netuitval.

• Werkingsprincipe: Door de aardspanningen in het systeem te monitoren, wordt de omvormer onmiddellijk van het net ontkoppeld zodra abnormale aardspanningen (zoals kortsluitingen of lekken) worden gedetecteerd.

• Toepassingsgebieden: Van toepassing op verschillende soorten netverbonden omvormersystemen, vooral in omgevingen die gevoelig zijn voor vocht of blikseminslagen.

7. Tweerichtings energiemanagementsysteem

Tweerichtings energiemanagementsystemen coördineren de stroomstroom tussen netverbonden omvormers en energieopslagsystemen.

• Werkingsprincipe: Tijdens netuitval kan het systeem automatisch overschakelen naar een off-gridmodus, waarbij overtollige energie wordt opgeslagen in batterijen of andere energieopslagapparatuur in plaats van doorgaan met leveren aan het net.

• Toepassingsgebieden: Wijdverspreid gebruikt in hybride energie-systemen (zoals PV + opslagsystemen) om autonome werking te waarborgen zonder het net te beïnvloeden tijdens uitvallen.

8. Handmatige ontkoppelingschakelaars

Handmatige ontkoppelingschakelaars zijn fysieke schakelaars die operators in noodgevallen toestaan de omvormer handmatig van het net te ontkoppelen.

Toepassingsgebieden: Hoewel de meeste moderne omvormers zijn uitgerust met automatische ontkoppelingsfuncties, bieden handmatige ontkoppelingschakelaars extra veiligheid in bepaalde speciale situaties (zoals onderhoud of noodgevallen).

Samenvatting

Om te voorkomen dat netverbonden omvormers doorgaan met het leveren van stroom aan het net tijdens uitvallen, worden vaak meerdere veiligheidssystemen en -mechanismen gecombineerd, waaronder anti-eilandvormingbescherming, relaisbeveiligingsapparatuur, snelwerkende schakelaars, schakelaars aan de DC-kant, slimme monitoringssystemen, aardfoutbescherming, tweerichtings energiemanagementsystemen en handmatige ontkoppelingschakelaars. Deze maatregelen werken samen om de veiligheid, betrouwbaarheid en stabiliteit van het net te waarborgen.