Фотоелектричний процес генерації електроенергії Типові вади Причини та рішення

1. Краткий огляд процесу виробництва електроенергії за допомогою фотоелементів

Процес виробництва електроенергії за допомогою фотоелементів такий: спочатку окремі сонячні панелі з'єднуються у серію, формуючи фотоелементні модулі, а модулі з'єднуються паралельно через комбіновані коробки, формуючи фотоелементну масив. Сонячна енергія перетворюється на постійний струм (DC) за допомогою фотоелементного масиву, а потім перетворюється на трифазний перемінний струм (AC) через трифазний інвертор (DC - AC). Потім, завдяки підвищувачевому трансформатору, він перетворюється на AC, який відповідає вимогам загальної мережі електропостачання, і безпосередньо підключається до загальної мережі електропостачання для використання електрообладнанням та віддаленим диспетчеризацією.

2. Класифікація типових аварійних ситуацій при виробництві електроенергії за допомогою фотоелементів
2.1 Аварійні ситуації на підвищувальних станціях

Аварійні ситуації на підвищувальних станціях включають переважно аварії ліній передачі, аварії шин, аварії трансформаторів, аварії високовольтних випливаючих пристроїв та додаткового обладнання, а також аварії реле-захисних пристроїв.

2.2 Типові аварійні ситуації в фотоелементних зонах

Аварійні ситуації в фотоелементних зонах найчастіше викликаються нерегулярним будівництвом та монтажем, що призводить до аварій сонячних панелей, рядків та комбінованих коробок; або аварії, спричинені неправильним монтажем та регулюванням інверторів, а також аварії додаткового обладнання підвищувальних трансформаторів; а також аварії, що виникають через невпинність персоналу при перевірках та невчасне виявлення потенційних небезпечностей.

2.3 Аварійні ситуації зв'язку та автоматизації
Аварійні ситуації зв'язку та автоматизації можуть не впливати на генерацію електроенергії обладнанням наразі, але вони будуть мати недоліки для аналізу роботи, виявлення та усунення дефектів обладнання. Вони також можуть робити обладнання нездатним до віддаленого керування, створюючи потенційні небезпечності для безпечного виробництва. Якщо це не береться до уваги, то це може призвести до розширення аварій.

2.4 Аварійні ситуації, спричинені регіоном та оточенням

Ці аварійні ситуації проявляються головним чином так: осідання м'якого ґрунту призводить до деформації обладнання та труднощів у його експлуатації, а недостатня безпека відстані призводить до електричного заземлення та коротких замикань; соляний пар коротить електричне обладнання, а пари води призводять до забруднення, відколупування та втрата ізоляції обладнання; малі тварини потрапляють до електричного обладнання, що призводить до коротких замикань, тощо.

3. Аналіз причин типових аварій

Теоретично, різні аварії та великих масштабів аварії можна запобігти, але на практиці аварії безпеки електропостачання все ще відбуваються час від часу, а дефекти обладнання є поширеними. Причини такі:

• На початковому етапі проектування, особливо в ранніх фотоелементних проектах, є вродженими дефектами. Через те, що процес виробництва електроенергії за допомогою фотоелементів простий та інтуїтивно зрозумілий, будівництво проводилось поспішно, і бракувало досконалої досвіду для орієнтації.

• Поспішність періоду будівництва робить складним строгий контроль технічного управління будівельної команди, і процес та специфікації будівництва не відповідають стандартам, залишаючи потенційні небезпечності для подальшої експлуатації.

• Немає зрілого механізму оперативного контролю, тому важко визначити якість постачальників обладнання, що призводить до низької надійності та високої частоти відмов обладнання під час експлуатації.

• Якість персоналу не встигає за розвитком. Більшість персоналу з операційного обслуговування фотоелементів - нові співробітники, які навчаються під час роботи; деякі підприємства спираються на старих співробітників теплових електростанцій, щоб "навчити нових старими", і нові співробітники мають недоліки у здатності до аналізу роботи, виявлення аномалій, усунення дефектів та вирішення аварій.

4. Рішення

Технічні рішення для типових аварійних ситуацій на фотоелементних електростанціях такі:

• Почати з джерела, і на початковому етапі проектування, створити повний, детальний, науковий та оптимізований план проектування, враховуючи фактичну ситуацію на місцевості.

• Посилити всебічне управління інфраструктурою, строго перевіряти кваліфікацію, приділяти велику увагу якості та специфікаціям процесу.

• Строго контролювати доступ обладнання, та категорично відмовляти у допуску некваліфікованого обладнання.

• Посилити освіту відповідальності персоналу та розвиток технічних здібностей. Реалізація цих 4 пунктів може ефективно знизити частоту типових аварій.

4.1 Типові аварійні ситуації та їх усунення на підвищувальних станціях

Аварійні ситуації на підвищувальних станціях належать до загальних електричних аварій, принципи та методи їх усунення подібні для підприємств різних типів генерації електроенергії. Зокрема, відмова живлення шин та відключення лінії призведуть до втрати живлення всього майданчика для односистемної одношлейфової підвищувальної станції; для фотоелементних проектів, інвертор повинен запустити захист острову та зупинити роботу. Операційний та дежурний персонал повинен:

• Підтвердити заводське живлення, перевірити введення резервного живлення, забезпечити нормальне функціонування DC та системи зв'язку.

• Перевірити дію захисних пристроїв, з'ясувати тип дії, проаналізувати можливість аварій.

• Перевірити первинну систему, знайти точку аварії, співпрацювати з диспетчером, прийняти безпекові заходи, щоб усунути дефекти, і як можно швидше відновити роботу.

4.2 Типові аварійні ситуації та їх причини в фотоелементних зонах

Основні причини аварійних ситуацій в фотоелементних зонах такі:

• Під час будівництва інфраструктури, монтаж та з'єднання сонячних панелей не міцні, деякі з'єднувальні пристрої не використовують спеціальні з'єднувальні пристрої, болти в комбінованих коробках не затягнуті, блокування неповне або низької якості.

• Монтаж та регулювання обладнання несерйозні та недокладні. Монтаж, з'єднання та регулювання інверторів та підвищувальних трансформаторів здійснюються різними людьми, і немає єдиної координації, тому часто виникають аварії.

• Аварії, спричинені характеристиками регіонального середовища, наприклад, соляний пар на прибережних місцевостях коротить обладнання, що призводить до забруднення та пробою кабелів та ізоляторів, втрата ізоляції, короткі замикання обладнання.

• Аварії, спричинені довготривалим функціонуванням, проявляються як розслаблення, викликане обертанням та вібрацією обладнання, такі як аварії вентиляторів охолодження трансформаторів та інверторів, розслаблення блокувального обмеження решітки трансформатора, розслаблення кріплень та рядків комбінованих коробок.

4.3 Профілактика типових аварійних ситуацій при операційному обслуговуванні фотоелементів

Аварійні ситуації на підвищувальних станціях або обладнанні в фотоелементних зонах належать до аварій електричного обладнання. Для профілактики необхідно:

• Впровадити вимогу, що інфраструктура служить виробництву, і гарантувати якість та відсутність потенційних небезпечностей під час здачі в експлуатацію.

• Під час експлуатації активно впроваджувати технічний нагляд, та вперед вживати профілактичні заходи, враховуючи характеристики місцевості.

• Посилити освіту відповідальності співробітників та розвиток здатностей аналізу проблем.

4.4 Феномени та усунення типових аварійних ситуацій при операційному обслуговуванні фотоелементів

Після нормального випробування та пробного запуску обладнання в фотоелементній зоні, важко виявити аварії часто виникають на відрізку від сонячних панелей до комбінованих коробок. На початковому етапі немає очевидних явищ, але втрата потужності триває. Для вимірювання робочого струму кожного рядка можна використовувати кліщі-амперметр, знайти аварійний рядок, а потім перевірити, чи це проблема предохранителя, аварія сонячної панелі, або проблема, така як пошкодження з'єднувального кабелю рядка, та своєчасно вирішити це.

4.4.1 Аварії комбінованих коробок

Загальні аварії комбінованих коробок включають випадіння блокування, аварії модулів зв'язку, нагрівання та навіть пожежу, спричинені розслабленням клем та болтів.
Оперативне вирішення полягає в основному в перевірці. Під час "весняної перевірки" ремонтується блокування, затягуються болти клем комбінованих коробок, що може в основному зменшити проблему нагрівання влітку.

4.4.2 Аварії інверторів

Аварії інверторів часто проявляються як зупинка та неможливість самостійного запуску, в основному виникають на початковому етапі випробування; після періоду притирки, більшість з них - аварії охолодження (перегрів), або пошкодження комплектуючих та програмних аварій.
Ключ до профілактики та вирішення аварій інверторів полягає у щоденному прибиранні фільтра, забезпеченні охолодження, посиленні перевірок вентиляторів охолодження, та своєчасному ремонту та заміні при виявленні аномалій.

4.4.3 Аварії підвищувальних трансформаторів

Технологія трансформаторів зріла, і частка відмов сухих трансформаторів при нормальній експлуатації дуже низька. Загальні аварії включають неправильне блокування, що призводить до входу малих тварин, аварії вентиляторів охолодження, та розслаблення блокування безпечної решітки корпуса. У приморських районах та проектах з сонячної енергетики, кабельні кінці, кабелі та громозахисні пристрої високовольтних випливаючих пристроїв підвищувальних трансформаторів є ключовими предметами перевірки. Коли виникає аварія, це призведе до зупинки роботи всього колекційного лінії.
Профілактика та вирішення аварій підвищувальних трансформаторів все ще залежать від щоденної перевірки та своєчасного проведення робіт технічного нагляду, щоб запобігти проблемам зарані.