Proceso de Generación de Energía Fotovoltaica Causas Comunes de Fallos y Soluciones

1. Breve introducción al proceso de generación de energía fotovoltaica

El proceso de operación de la generación de energía fotovoltaica es el siguiente: Primero, se conectan en serie paneles solares individuales para formar módulos fotovoltaicos, y los módulos se disponen en paralelo a través de cajas de combinación para formar un array fotovoltaico. La energía solar se convierte en corriente directa (CD) por el array fotovoltaico, y luego se convierte en corriente alterna trifásica (CA) a través de un inversor trifásico (CD - CA). Posteriormente, con la ayuda de un transformador elevador, se convierte en CA que cumple con los requisitos de la red eléctrica pública y se conecta directamente a la red eléctrica pública para su uso por equipos eléctricos y despacho remoto.

2. Clasificación de las fallas operativas comunes en la generación de energía fotovoltaica
2.1 Fallas operativas de las subestaciones elevadoras

Las fallas operativas de las subestaciones elevadoras incluyen principalmente fallas en líneas de transmisión, fallas en barras, fallas en transformadores, fallas en interruptores de alta tensión y equipos auxiliares, y fallas en dispositivos de protección relé.

2.2 Fallas operativas comunes en áreas fotovoltaicas

Las fallas operativas en áreas fotovoltaicas son causadas principalmente por construcciones e instalaciones irregulares, lo que lleva a fallas en paneles solares, cadenas y cajas de combinación; o fallas causadas por una instalación y puesta en marcha inadecuadas de inversores, así como fallas en equipos auxiliares de transformadores elevadores; y fallas formadas debido a la negligencia en la inspección del personal y la falta de detección oportuna de peligros ocultos.

2.3 Fallas de comunicación y automatización
Las fallas de comunicación y automatización pueden no afectar la generación de energía de los equipos por el momento, pero traerán desventajas al análisis de operación, la detección y eliminación de defectos de equipos. También pueden hacer que los equipos no puedan ser operados de forma remota, creando peligros para la producción segura. Si no se toman en serio, es probable que causen la expansión de accidentes.

2.4 Fallas causadas por la región y el entorno

Estas fallas se manifiestan principalmente como: asentamiento de cimientos de suelo blando que causa deformación de equipos y dificultad en la operación, y distancia de seguridad insuficiente que causa tierra eléctrica y cortocircuitos; la salinidad del aire corrode los equipos eléctricos, y la evaporación del vapor de agua causa obstrucción, caída y degradación de la aislación de los equipos; animales pequeños ingresan a los equipos eléctricos y causan cortocircuitos, etc.

3. Análisis de las causas de las fallas comunes

Teóricamente, se pueden prevenir diversos accidentes y grandes fallas, pero en la práctica, los accidentes de seguridad en la producción de energía aún ocurren de vez en cuando, y las fallas y defectos de los equipos son comunes. Las razones son las siguientes:

• En la etapa inicial de diseño, especialmente en proyectos fotovoltaicos tempranos, existen defectos congénitos. Dado que el proceso de generación de energía fotovoltaica es simple e intuitivo, la construcción se realizaba apresuradamente, y faltaba experiencia perfecta para referirse.

• La prisa en el período de construcción hace difícil controlar estrictamente la gestión técnica del equipo de construcción, y el proceso y especificaciones de construcción no cumplen con los estándares, dejando peligros ocultos para la operación posterior.

• No existe un mecanismo maduro de inspección operativa, por lo que es difícil identificar la calidad de los proveedores de equipos, resultando en baja confiabilidad y alta tasa de fallas de los equipos en operación.

• La calidad del personal no sigue el desarrollo. La mayoría del personal de operación y mantenimiento fotovoltaico son empleados nuevos, aprendiendo mientras trabajan; algunas empresas dependen de empleados antiguos de plantas termoeléctricas para "formar a nuevos empleados con empleados antiguos", y los nuevos empleados tienen deficiencias en análisis operativo, detección de anomalías, eliminación de defectos y capacidades de manejo de accidentes.

4. Soluciones

Las soluciones técnicas para las fallas operativas comunes de las plantas fotovoltaicas son las siguientes:

• Comenzar desde la fuente, y en la etapa inicial de diseño, elaborar un plan de diseño completo, detallado, científico y optimizado en combinación con la situación real del sitio.

• Fortalecer la gestión de infraestructura de todo el proceso, revisar estrictamente las calificaciones, y prestar mucha atención a la calidad y especificaciones del proceso.

• Controlar estrictamente el acceso de los equipos, y mantener firmemente fuera de la puerta los equipos no calificados.

• Fortalecer la educación sobre la responsabilidad del personal y el cultivo de capacidades técnicas. Implementar estos 4 puntos puede reducir efectivamente la incidencia de fallas comunes.

4.1 Fallas comunes y manejo de las subestaciones elevadoras

Las fallas de las subestaciones elevadoras pertenecen a fallas eléctricas generales, y los principios y métodos de manejo son similares para empresas de diferentes tipos de generación de energía. En particular, la pérdida de energía en la barra y el salto de línea causarán que toda la planta pierda energía para una subestación elevadora de una sola barra y una sola línea; para proyectos fotovoltaicos, el inversor necesita iniciar la protección de isla y detener la operación. El personal de operación y guardia necesita:

• Confirmar el suministro de energía de la planta, verificar la entrada de la fuente de alimentación de respaldo, y asegurar el funcionamiento normal de los sistemas de CD y comunicación.

• Verificar la acción de los dispositivos de protección, aclarar el tipo de acción, y analizar la posibilidad de fallas.

• Revisar el sistema primario, encontrar el punto de falla, cooperar con el despacho, tomar medidas de seguridad para eliminar defectos, y restaurar la operación lo antes posible.

4.2 Fallas comunes y causas en áreas fotovoltaicas

Las causas de las fallas operativas en áreas fotovoltaicas son principalmente las siguientes:

• Durante la construcción de la infraestructura, la instalación y cableado de los paneles solares no son firmes, algunos conectores no usan conectores especiales, los tornillos en la caja de combinación no están apretados, y el bloqueo es incompleto o de mala calidad.

• La instalación y puesta en marcha de los equipos no son serias y completas. La instalación, cableado y puesta en marcha de los inversores y transformadores elevadores son responsabilidad de diferentes personas, y la falta de coordinación unificada hace que las fallas ocurran con frecuencia.

• Fallas causadas por características ambientales regionales, como la corrosión de equipos por salinidad en zonas costeras, causando contaminación y flashover de cables e aisladores, degradación de la aislación y cortocircuitos en equipos.

• Fallas causadas por la operación a largo plazo se manifiestan como aflojamiento causado por la rotación y vibración de los equipos, como fallas de los ventiladores de enfriamiento de transformadores e inversores, aflojamiento del límite de bloqueo de la puerta de la rejilla del transformador, y aflojamiento de los tornillos de fijación y filas de terminales de las cajas de combinación.

4.3 Prevención de fallas comunes en la operación fotovoltaica

Las fallas de las subestaciones elevadoras o equipos en áreas fotovoltaicas pertenecen a fallas de equipos eléctricos. Para prevenir, es necesario:

• Implementar el requisito de que la infraestructura sirva a la producción, y garantizar la calidad y no dejar peligros ocultos durante la construcción.

• En la operación, implementar activamente la supervisión técnica, y tomar medidas preventivas con anticipación según las características del sitio.

• Fortalecer la educación sobre la responsabilidad del personal y el cultivo de capacidades de análisis de problemas.

4.4 Fenómenos y manejo de fallas comunes en la operación fotovoltaica

Después de que la puesta en marcha y prueba de los equipos en el área fotovoltaica sean normales, las fallas difíciles de detectar a menudo ocurren en la sección desde los paneles solares hasta las cajas de combinación. No hay fenómenos obvios en la etapa inicial, pero la pérdida de potencia continúa. Se puede usar un amperímetro de pinza para medir la corriente de operación de cada cadena, encontrar la cadena defectuosa, y luego verificar si es un problema de fusible, una falla en el panel solar, o un problema como daño en la línea de conexión de la cadena, y manejarlo de manera oportuna.

4.4.1 Fallas de cajas de combinación

Las fallas comunes de las cajas de combinación incluyen caída de bloqueo, fallas en módulos de comunicación, y calentamiento y hasta incendios causados por el aflojamiento de terminales y tornillos.
El manejo en el lugar es principalmente una inspección. Durante la "inspección de primavera", se repara el bloqueo, y se aprietan los tornillos de terminal de la caja de combinación, lo que puede aliviar básicamente el problema de calentamiento en verano.

4.4.2 Fallas de inversores

Las fallas de los inversores a menudo se manifiestan como apagado y no poder reiniciarse automáticamente, la mayoría ocurre en la etapa inicial de puesta en marcha; después del período de rodaje, la mayoría son fallas de disipación de calor (sobrecalentamiento), o daños en accesorios y fallas de software.
La clave para la prevención y manejo de las fallas de inversores radica en la limpieza diaria de la pantalla de filtro, asegurando la disipación de calor, fortaleciendo la inspección de los ventiladores de enfriamiento, y reparando y reemplazando oportunamente cuando se encuentren anomalías.

4.4.3 Fallas de transformadores elevadores

La tecnología de los transformadores es madura, y la tasa de fallos de los transformadores secos es extremadamente baja en condiciones normales. Las fallas comunes incluyen bloqueo inadecuado que permite la entrada de animales pequeños, fallas en los ventiladores de enfriamiento, y aflojamiento del bloqueo de la puerta de rejilla de seguridad del cuerpo principal. En áreas costeras y proyectos complementarios de pesca-solar, las cabezas de cable, cables y pararrayos de los interruptores de alta tensión de los transformadores elevadores son los elementos de inspección clave. Una vez que ocurre una falla, causará que toda la línea de recolección deje de funcionar.
La prevención y manejo de las fallas de los transformadores elevadores aún depende de la inspección diaria adecuada y la implementación oportuna del trabajo de supervisión técnica para prevenir problemas antes de que ocurran.