Интелектуални трансформатори за заземяване за подкрепа на островни мрежи

1. Фон на проекта

Проектите за разпределена фотоелектрическа (PV) и съхранение на енергия бързо се развива във Виетнам и Югоизточна Азия, но срещат значителни предизвикателства:

1.1 Неустойчивост на мрежата:

Електроенергийната мрежа на Виетнам изпитва често колебания (особено в северните индустриални зони). През 2023 г. недостигът на въгленски електроцентрали доведе до масови отключвания, които доведоха до дневни загуби над 5 милиона долара. Традиционните PV системи липсват на ефективни способности за управление на нейтрално заземяване, което прави оборудването уязвимо към повреди и аварии по време на неуспехи на мрежата. Това подчертава критичната необходимост от надеждни трансформатори за заземяване.

1.2 Натиск за спазване на политики и безопасност:

Регламентите на Виетнам за 2024 г. изискват системите за съхранение на енергия да преминат тест за 72-часово островно функциониране на Групата за электроенергия на Виетнам (EVN) и да разполагат с възможности за преодоляване на високи/ниски напрежения (HVRT/LVRT). С обширното разпространение на силноелектроника, проблемите с нулеви последователни токове и хармоники са очевидни, често причинявайки дефекти на защитата. Високопроизводителните трансформатори за заземяване са необходими за изпълнението на тези изисквания за съответствие.

1.3 Изисквания за адаптивност към околната среда:

Климатите с висока температура и влажност (годишна средна влажност >80%) ускоряват стареенето на оборудването, изисквайки трансформатори за заземяване с робастни антикорозионни и водонепроницаеми характеристики. Прибрежните околните среди с солен бриз (въздушно съдържание на сол >5mg/m³) допълнително засилват рисковете от корозия, налагайки по-високи изисквания към адаптивността към околната среда на трансформаторите за заземяване.

2. Решение: Интелигентна система за трансформатор за заземяване

2.1 Дизайн на основната технология

Трансформатор за заземяване с zigzag връзка:

Разполага със специализиран дизайн с шест обмотки с номинална капацитет 1250кВА, свръхниско нулево последователно импеданс 4-6Ω (в сравнение с 30Ω при традиционните трансформатори) и способност за издържане на краткосрочно замыкание 25кА/2с, идеално подходящ за големи разпределени електроцентрали.

• Оптимизация за потушаване на хармоники: Интегрирана Δ-YY структура на обмотките с LC филтри постига ≥85% потушаване на 3-ти/5-ти/7-ми хармоники, намалявайки общата хармонична деформация (THD) от 12% до <5%, ефективно предотвратявайки повреди на оборудването, причинени от резонанс. Тази способност за потушаване на хармоники представлява ключов аспект на безопасността на трансформатора за заземяване.
• Подобряване на адаптивността към околната среда: Кожух с клас на защита IP54; ключови компоненти обработени с нано-керамично покритие, преминали IEC 60068-2-52 тест за солен бриз (3000 часа без корозия). Тези защитни мерки осигуряват дългосрочна надеждност на трансформаторите за заземяване в сурови околни среди.
• Дизайн за управление на температурата: Оборудван с алуминиеви радиатори и система за принудително охлаждане, температурното увеличение се контролира до ≤55K при 45°C околната температура. Тази ефективна система за управление на температурата е ключова за безопасната работа на трансформаторите за заземяване в тропически климати.

2.2 Интелигентна система за мониторинг и защита

Интегриран модул за сензори: Реално време мониторинг на температурата на обмотките, частичното разлаяние и състоянието на изолацията; данните се синхронизират с местната SCADA и облак платформи (като Hoymiles S-miles Cloud) в милисекунди. Непрекъснатият мониторинг значително подобрява профила на безопасността на трансформатора за заземяване.

Съгласуване на логиката за защита:

• Съгласуване на автоматичните прекъсвачи: Автоматично превключва режима на заземяване в рамките на 10 секунди след детектиране на падане на напрежението на мрежата до 20%UN (спазвайки изискванията на Виетнам за блокиране на ниско напрежение)
• Интеграция на система за детектиране на дъгови дефекти (AFCI): Прекъсва дефектните вериги в рамките на 0.5 секунди, предотвратявайки пожари, причинени от дефекти на заземяването. Тази бърза логика за защита се интегрира безшовно с трансформатора за заземяване.

2.3 Подобрения на локалната адаптивност

Съответствие на мрежата: Поддържа режим на тест за островно функциониране, изискван от EVN, моделиращ безшовен преход към доставка на енергия от съхранение след прекъсване на мрежата. Трансформаторът за заземяване е ключов компонент за преминаване на този критичен тест.

Предварително инсталирани интерфейси за печатна жица съответстват на задължителните изисквания на Виетнам за запечатване на помещенията за метри.

Удобство за поддръжка: Проектован срок на служба ≥25 години; цикли на поддръжка удължени до 3 години, значително намалявайки разходите за операции и поддръжка в тропическите региони. Дълговечността на трансформатора за заземяване значително намалява разходите през цикъла на живота.

3. Постигнати резултати

3.1 Подобрена безопасност и надеждност

Постига превключване на нейтрално заземяване в рамките на 15ms при дефекти на мрежата (превишавайки стандарта на Виетнам 50ms), осигурявайки непрекъсната работа на критични нагрузки (като производствените линии на заводи). Бързото управление на дефектите, предоставено от трансформатора за заземяване, намали процентът на повреди на оборудването с 85% и напълно елиминира инцидентите, свързани с заземяването, след развертването в проекта на индустриална зона в Ханой през 2024 г.

3.2 Икономически ползи и спазване на разпоредбите

• Намалено рискове от глоби: Отговаря на изискванията за емисии на въглерод във "Закона за зелената индустрия", избягвайки глоби в размер на 3% от годишните приходи.
• Съкратен период на възвръщаемост: Чрез намаление на разходите за поддръжка (с 35%) и намаление на загубите от простои, IRR се увеличава с 2-3 процентни пункта, съкращавайки периода на възвръщаемост от 5.8 до 4.2 години.

3.3 Подобрена способност за подкрепа на мрежата

Прекосил динамични регулаторни тестове: При гъвкаво управление от EVN (когато мрежовата нагрузка <75%), поддържа регулиране на мощност до 30% от инсталираната мощност, позволяващо на електроцентрали да участват на пазара за регулиране на честотата (FRM). Стабилната нейтрална точка, предоставена от трансформатора за заземяване, формира основата за тази функционалност за подкрепа на мрежата. В пилотен проект в Хошимин, като предоставя реактивна мощност, електроцентралата спечели допълнително 12% приходи от придружаващи услуги.