Que sistemas de segurança impedem que os inversores conectados à rede alimentem energia durante falhas na rede?

Sistemas de Segurança para Prevenir que Inversores Ligados à Rede Forneçam Energia Durante Interrupções da Rede

Para evitar que inversores ligados à rede continuem fornecendo energia à rede durante interrupções, são geralmente empregados vários sistemas e mecanismos de segurança. Essas medidas não apenas protegem a estabilidade e a segurança da rede, mas também garantem a segurança dos profissionais de manutenção e outros usuários. Abaixo estão alguns sistemas e mecanismos de segurança comuns:

1. Proteção Contra Ilhamento

A proteção contra ilhamento é uma tecnologia crucial para impedir que os inversores ligados à rede forneçam energia quando a rede está fora de operação.

Princípio de Funcionamento: Quando a rede sofre uma interrupção, a proteção contra ilhamento detecta mudanças na tensão ou frequência da rede e rapidamente desconecta o inversor da rede para evitar que ele continue fornecendo energia.

Métodos de Implementação:

Métodos de Detecção Ativa: Ao injetar pequenos sinais de perturbação (como perturbações de frequência ou tensão) na rede, essas perturbações são absorvidas se a rede estiver operando normalmente. No entanto, se a rede cair, os sinais de perturbação causam alterações perceptíveis na tensão ou frequência, acionando o inversor para se desconectar.

Métodos de Detecção Passiva: Monitorando parâmetros como tensão e frequência da rede, e imediatamente desconectando o inversor se os valores excederem faixas predefinidas (por exemplo, sobretensão, subtensão, frequência anormal).

2. Dispositivos de Proteção por Relés

Os dispositivos de proteção por relés monitoram o status da rede e desconectam rapidamente o inversor da rede ao detectar anomalias.

• Relés de Tensão: Monitoram a tensão da rede e desconectam automaticamente o inversor se a tensão exceder as faixas normais (muito alta ou muito baixa).

• Relés de Frequência: Monitoram a frequência da rede e desconectam automaticamente o inversor se a frequência ficar fora dos limites aceitáveis (muito alta ou muito baixa).

• Relés de Detecção de Fase: Monitoram as mudanças de fase na rede para garantir que o inversor permaneça sincronizado com a rede. Se a sincronização de fase for perdida, o inversor é imediatamente desconectado.

3. Disjuntores de Ação Rápida

Disjuntores de ação rápida são dispositivos capazes de responder a mudanças no status da rede em milissegundos.

• Princípio de Funcionamento: Quando ocorre uma falha ou interrupção na rede, os disjuntores de ação rápida podem rapidamente cortar a conexão elétrica entre o inversor e a rede, evitando que o inversor continue fornecendo energia.

• Cenários de Aplicação: Amplamente utilizados em grandes usinas fotovoltaicas, parques eólicos e outros sistemas de geração distribuída de energia para garantir a rápida isolamento das fontes de energia durante falhas na rede.

4. Disjuntores do Lado DC

Os disjuntores do lado DC controlam a entrada de energia DC para o inversor.

• Função: Além de desconectar a conexão do lado AC, cortar a fonte de energia do lado DC pode parar completamente a operação do inversor quando a rede está fora de operação.

• Cenários de Aplicação: Principalmente utilizados em inversores de sistemas fotovoltaicos para garantir que a energia DC gerada pelos painéis solares não continue sendo fornecida ao inversor durante interrupções da rede.

5. Sistemas de Monitoramento Inteligente

Os sistemas de monitoramento inteligente fornecem funções de controle e alerta automatizados por meio do monitoramento em tempo real do status da rede e da operação do inversor.

• Monitoramento Remoto: Usando sensores e módulos de comunicação para monitorar parâmetros como tensão, frequência e potência da rede, transmitindo dados para um sistema de controle central para análise.

• Desconexão Automática: Ao detectar interrupções na rede ou outras anomalias, os sistemas de monitoramento inteligente podem automaticamente emitir comandos para desconectar o inversor da rede.

• Gravação e Análise de Dados: Registrando dados históricos da operação da rede e do inversor para análise subsequente e otimização das estratégias de operação do sistema.

6. Proteção Contra Falhas a Terra

A proteção contra falhas a terra detecta falhas de aterramento no sistema de inversores ligados à rede para garantir que não ocorram vazamentos de corrente perigosos durante interrupções da rede.

• Princípio de Funcionamento: Monitorando as correntes de aterramento no sistema, assim que forem detectadas correntes de aterramento anormais (como curtos-circuitos ou vazamentos), o inversor é imediatamente desconectado da rede.

• Cenários de Aplicação: Aplicável a diversos tipos de sistemas de inversores ligados à rede, especialmente em ambientes propensos à umidade ou raios.

7. Sistema de Gerenciamento de Energia Bidirecional

Os sistemas de gerenciamento de energia bidirecionais coordenam o fluxo de energia entre inversores ligados à rede e sistemas de armazenamento de energia.

• Princípio de Funcionamento: Durante interrupções da rede, o sistema pode automaticamente mudar para o modo off-grid, armazenando a energia excedente em baterias ou outros dispositivos de armazenamento de energia, em vez de continuar fornecendo energia à rede.

• Cenários de Aplicação: Amplamente utilizados em sistemas híbridos de energia (como sistemas PV + armazenamento) para garantir operação autônoma sem afetar a rede durante interrupções.

8. Chaves de Desconexão Manual

As chaves de desconexão manual são interruptores físicos que permitem aos operadores desconectar manualmente o inversor da rede em emergências.

Cenários de Aplicação: Embora a maioria dos inversores modernos esteja equipada com recursos de desconexão automática, as chaves de desconexão manual fornecem segurança adicional em certas situações especiais (como manutenção ou emergências).

Resumo

Para evitar que inversores ligados à rede continuem fornecendo energia à rede durante interrupções, muitas vezes são combinados vários sistemas e mecanismos de segurança, incluindo proteção contra ilhamento, dispositivos de proteção por relés, disjuntores de ação rápida, disjuntores do lado DC, sistemas de monitoramento inteligente, proteção contra falhas a terra, sistemas de gerenciamento de energia bidirecional e chaves de desconexão manual. Essas medidas trabalham juntas para garantir a segurança, confiabilidade e estabilidade da rede.