Inteligentní zazemňovací transformátory pro podporu izolovaných sítí
1. Pozadí projektu
Rozprostřené fotovoltaické (PV) a projekty s ukládáním energie se rychle rozvíjejí po celém Vietnamu a jihovýchodní Asii, ale čelí významným výzvám:
1.1 Nestabilita elektrické sítě:
Vietnamská elektrická síť často zaznamenává fluktuace (zejména v průmyslových zónách na severu). V roce 2023 došlo kvůli nedostatku uhlivé energie k rozsáhlým odpojením, což vedlo ke každodenním ztrátám přesahujícím 5 milionů dolarů. Tradiční PV systémy nemají efektivní možnosti správy neutrálního zapojení, což způsobuje, že zařízení jsou náchylná k poškození a bezpečnostním incidentům během selhání sítě. To zdůrazňuje klíčovou potřebu spolehlivých transformátorů pro neutrální zapojení.
1.2 Tlak na dodržování předpisů a bezpečnostních norem:
Vietnamské předpisy pro rok 2024 vyžadují, aby systémy ukládání energie prošly 72hodinovým testem samostatného provozu skupiny Vietnam Electricity (EVN) a disponovaly schopnostmi přežití při vysokém a nízkém napětí (HVRT/LVRT). S rozsáhlým nasazením elektroniky moci je zjevné problémy s nulovou sekvencí proudů a harmonickými složkami, které často aktivují neúspěšné spuštění ochranných mechanismů. Vysokovýkonné transformátory pro neutrální zapojení jsou nezbytné pro splnění těchto požadavků na dodržování předpisů.
1.3 Požadavky na adaptabilitu k prostředí:
V klimatických podmínkách s vysokou teplotou a vlhkostí (průměrná roční vlhkost >80%) se zrychluje stárnutí zařízení, což vyžaduje transformátory pro neutrální zapojení s robustním protikorozním a proti vlhkosti vytvořeným výkonem. Pobřežní prostředí s obsahem soli ve vzduchu >5mg/m³ dále zhoršuje rizika korozí, což klade vyšší nároky na adaptabilitu transformátorů pro neutrální zapojení k prostředí.
2. Řešení: Inteligentní systém transformátoru pro neutrální zapojení
2.1 Jádrové technologické návrhy
Transformátor pro neutrální zapojení s zigzag spojením:
S šestivláknovým speciálním návrhem s nominálním výkonem 1250kVA, ultra-nízkou impedancí nulové sekvence 4-6Ω (proti 30Ω u tradičních transformátorů) a schopností snést krátkodobý zkrat 25kA/2s, dokonale vhodný pro rozsáhlé distribuované elektrárny.
- Optimalizace potlačení harmonických složek: Integrovaná struktura cívek Δ-YY s LC filtry dosahuje ≥85% potlačení 3., 5. a 7. harmonických složek, snižuje celkové harmonické zkreslení (THD) z 12% na <5%, efektivně brání poškození zařízení způsobené rezonancí. Tato schopnost potlačovat harmonické složky představuje klíčovou bezpečnostní funkci transformátoru pro neutrální zapojení.
- Zlepšení adaptabilitu k prostředí: Ochranná obálka s IP54 ochranou; klíčové komponenty s nano-keramickým povlakem, které prošly IEC 60068-2-52 solnou párou (3000 hodin bez korozí). Tyto ochranné opatření zajišťují dlouhodobou spolehlivost transformátorů pro neutrální zapojení v náročných podmínkách.
- Návrh tepelného řízení: Vybaveno hliníkovými tepelnými čidly a systémem vynuceného chlazení vzduchem, kontroluje zvýšení teploty na ≤55K při okolní teplotě 45°C. Tento efektivní systém tepelného řízení je klíčový pro bezpečný provoz transformátorů pro neutrální zapojení v tropickém klimatu.
2.2 Inteligentní systém monitorování a ochrany
Integrovaný senzorový modul: Reálně časové monitorování teploty cívek, částečných výbojů a stavu izolace; data synchronizována s místní SCADA a cloudovými platformami (např. Hoymiles S-miles Cloud) v milisekundách. Neustálé monitorování výrazně zlepšuje bezpečnostní profil transformátoru pro neutrální zapojení.
Koordinace logiky ochrany:
- Koordinace s automatickými vypínači: Automaticky přepne režim zapojení neutrálu během 10 sekund po detekci poklesu síťového napětí na 20%UN (splňuje vietnamské požadavky na uzamčení při nízkém napětí)
- Integrace systému detekce obloukových poruch (AFCI): Odpojí poruchové obvody během 0,5 sekundy, zabrání požáru způsobenému poruchou zemně. Tento rychlý logický systém ochrany je bezproblémově integrován s transformátorem pro neutrální zapojení.
2.3 Zlepšení lokální adaptability
Dodržování předpisů pro síť: Podporuje požadovaný režim testu samostatného provozu EVN, simulující hladký přechod na zásobování z ukládacího systému po přerušení sítě. Transformátor pro neutrální zapojení je klíčovou součástí pro úspěšné absolvování tohoto kritického testu.
Předinstalované rozhraní pro pečetění splňuje povinné vietnamské požadavky na pečetění místnosti s měřicími přístroji.
Pohodlnost údržby: Návrh životnosti ≥25 let; intervaly údržby prodlouženy na 3 roky, což výrazně snižuje náklady na provoz a údržbu v tropických oblastech. Dlhodobá spolehlivost transformátoru pro neutrální zapojení výrazně snižuje náklady na celý životní cyklus.
3. Dosáhlé výsledky
3.1 Zlepšení bezpečnosti a spolehlivosti
Zajišťuje přepnutí neutrálního zapojení během 15 ms při poruchách sítě (překonává vietnamský standard 50 ms), což zajišťuje nepřetržité fungování klíčových zatěžovacích jednotek (jako jsou výrobní linky v továrnách). Rychlé řízení poruch poskytované transformátorem pro neutrální zapojení snížilo frekvenci selhání zařízení o 85 % a úplně eliminovalo incidenty související s zapojením neutrálu po nasazení v projektu průmyslové zóny Hanoj v roce 2024.
3.2 Hospodářské výhody a soulad s předpisy
- Snížení rizika pokut: Splňuje požadavky na emise uhlíku podle "Zákona o ekologickém průmyslu", což umožňuje vyhnout se pokutám ve výši 3% ročního tržního zisku.
- Zkrácení období návratnosti investice: Díky snížení nákladů na údržbu (o 35%) a snížení ztrát z doby nefunkčnosti se IRR zvýšil o 2-3 procentní body, což zkrátilo období návratnosti investice ze 5,8 na 4,2 roky.
3.3 Zlepšená schopnost podpory elektrické sítě
Prošlo testy dynamické regulace: Za flexibilního dispečinku EVN (když zatížení sítě <75%), podporuje regulaci výkonu až do 30% instalovaného výkonu, což umožňuje elektrárnám účastnit se trhu s frekvenční regulací (FRM). Stabilní neutrální bod poskytovaný zemnícím transformátorem tvoří základ pro tuto funkci podpory sítě. V pilotním projektu v Ho Chi Minh City, poskytováním reaktivní podpory, elektrárna získala dodatečných 12% příjmu z pomocných služeb.