Älykkäät maanvaihtotransformatoirit saariverkkojen tukemiseen

1. Projektin tausta

Jaettujen aurinkopaneelien (PV) ja energiavarastojen projektien kehitys on nopea Vietnamin ja Kaakkois-Aasian alueella, mutta ne kohtaavat merkittäviä haasteita:

1.1 Verkon epävakaus:

Vietnamin sähköverkossa tapahtuu usein heilahteluja (erityisesti pohjoisessa sijaitsevissa teollisuusalueilla). Vuonna 2023 hiilivoiman puutteesta johtuneet laajamittaiset sähkökatkokset aiheuttivat päivittäisiä tappioita, jotka ylittivät 5 miljoonaa dollaria. Perinteiset PV-järjestelmät eivät pysty tehokkaasti hallitsemaan neutraalijohdon kiinteyttämistä, mikä altistaa laitteet vahingoille ja turvallisuustapahtumille sähköverkon epäonnistuessa. Tämä korostaa luotettavien maanjännitekääntöjen tarvetta.

1.2 Sääntely- ja turvallisuusvaatimukset:

Vietnamin vuoden 2024 säännökset vaativat, että energiavarastoista tulee läpäistä Vietnamin sähköyrityksen (EVN) 72 tunnin saaristomuotoisen toiminnan testi ja niiden tulee olla kykenevämpiä korkean/aleman jännitteen läpäisyyn (HVRT/LVRT). Laajalla sähkötekniikan käytöllä nollajärjestysvirran ja harmonisten ongelmia on paljon, mikä usein aiheuttaa suojauksen virheitä. Korkeasuorituskykyiset maanjännitekäännöt ovat olennaisia näiden vaatimusten täyttämiseksi.

1.3 Ympäristösopeutumisvaatimukset:

Korkean lämpötilan ja kosteuden ilmasto (vuotuinen keskihuumiditeetti >80%) kiihdyttää laitteiden ikääntymistä, mikä edellyttää maanjännitekääntöjä, joilla on vahva ruskovirheen torjunta- ja kosteuspuolustuskyky. Rannikkoon lähellä olevat suolihöyryympäristöt (ilman suolipitoisuus >5mg/m³) lisäävät ruskovirheen riskiä, mikä asettaa vielä korkeampia vaatimuksia maanjännitekääntöjen ympäristösopeutumiskykyyn.

2. Ratkaisu: Älykäs maanjännitekääntösysteemi

2.1 Ytimen teknologiasuunnittelu

Zigzag-yhdisteen maanjännitekääntö:

Ominaisuudet sisältävät erikoisen kuusi-kierroksen suunnittelun, jonka nimellinen kapasiteetti on 1250kVA, äärimmäisen matala nollajärjestysimpedanssi 4-6Ω (vastaan 30Ω perinteisissä muuntimissa) ja lyhytkatkaisukyky 25kA/2s, mikä sopii suuriin jaettuihin voimaloihin.

• Harmonisten vaimentamisen optimointi: Integroitu Δ-YY-kierrosrakenne LC-suodattimilla saavuttaa ≥85% 3. / 5. / 7. harmonisten vaimentamisen, vähentäen kokonaisharmonisen vääristymän (THD) 12%:sta alle 5%, estäen tehokkaasti resonanssin aiheuttaman laiteruhrin. Tämä harmonisten vaimennuskyky on maanjännitekäännön keskeinen turvallisuuspiirre.
• Ympäristösopeutumiskyvyn parantaminen: IP54-suojausluokan kuoret; tärkeät komponentit nanokeramiikkapintaehdotuksella, joka hyväksyy IEC 60068-2-52 suolihöyryn testin (3000 tuntia ilman ruhria). Nämä suojaustoimet varmistavat maanjännitekääntöjen pitkäaikaista luotettavuutta ankarissa ympäristöissä.
• Lämpöhallintasuunnittelu: Varustettu alumiini-alluminium-hoitimen ja pakotetulla ilmakehitysjärjestelmällä, lämpötilan nousu on kontrolloitu ≤55K 45°C:n ympäristölämpötilassa. Tämä tehokas lämpöhallintajärjestelmä on olennainen maanjännitekääntöjen turvalliselle toiminnalle trooppisissa ilmastossa.

2.2 Älykäs valvonta- ja suojajärjestelmä

Integroitu anturimoduuli: Reaaliaikainen kierrosten lämpötilan, osittaisen purkautumisen ja eristysolosuhteiden valvonta; tiedot synkronoidaan paikalliseen SCADA- ja pilvipalveluihin (kuten Hoymiles S-miles Cloud) millisekunnissa. Jatkuvan valvonnan avulla maanjännitekäännön turvallisuus profiili paranee huomattavasti.

Suojalogiikan yhteistyö:

• Kytkentävalvojan yhteistyö: Vaihtaa automaattisesti maanjännitekäyttötilan 10 sekunnissa havaitessaan verkon jännitteen pudotuksen 20%UN (täyttäen Vietnamin alhaisen jännitteen lukitsen vaatimukset)
• Puolsulun havaitsevan (AFCI) järjestelmän integrointi: Katkee syyllisen piirin 0.5 sekunnissa, estäen maanjännitteen aiheuttamia tulipaloja. Tämä nopea suojalogiikka integroituu moitteettomasti maanjännitekäännöksiin.

2.3 Paikallinen sopeutettavuuden parantaminen

Verkonmukaisuus: Tukee EVN-paatettyä saaristomuotoisen toiminnan testitilaa, simuloimalla sileää siirtymää energiavaraston toimitukseen verkon katkettua. Maanjännitekääntö on keskeinen komponentti tämän kriittisen testin läpäisemiseksi.

Esiasennetut tiivistysjohto-liittymät täyttävät Vietnamin pakolliset mittaushuoneen tiivistysvaatimukset.

Huollon helpottaminen: Suunniteltu käyttöikä ≥25 vuotta; huoltokaudet pidentyneet kolme vuotta, mikä vähentää huomattavasti O&M-kustannuksia trooppisilla alueilla. Maanjännitekäännön kestävyys vähentää huomattavasti elinkaarien kustannuksia.

3. Saavutetut tulokset

3.1 Turvallisuuden ja luotettavuuden parantaminen

Toteuttaa neutraalijohdon vaihdoksen 15 ms:ssa verkon epäonnistuessa (ylittäen Vietnamin 50 ms:n standardin), varmistamalla kriittisten kuormien (kuten tehdaslinjojen) jatkuvan toiminnan. Nopea vianhallinta, jota maanjännitekääntö tarjoaa, vähensi laiteruhrin prosenttiosuutta 85%:lla ja poisti kokonaan maanjännitteen aiheuttamat tapahtumat Hanoissa toteutetussa teollisuusalueprojektissa vuonna 2024.

3.2 Taloudelliset hyödyt ja sääntöjen noudattaminen

• Pienennetty sakko-ristiriitojen riski: Täyttää "Vihreän teollisuuslakia" koskevat hiilipäästövaatimukset, välttäen 3 % vuosittaisista tuloista laskettavat sakot.
• Lydyn lyhentynyt takaisinmaksuajankohta: Vähentyneiden huoltokustannusten (35 % vähennyksen) ja pienenevien poispäivystyskustannusten myötä sisäinen tuottoaste (IRR) on noussut 2-3 prosenttipistettä, mikä on lyhentänyt takaisinmaksuajan 5.8 vuodesta 4.2 vuoteen.

3.3 Parantunut verkon tukikyky

Dynaamisen sääntelyn testit suoritettu: EVN:n joustavan ajaminen (kun verkon kuorma <75 %), mahdollistaa enintään 30 % asennetusta kapasiteetista energiansäännöksen, mikä mahdollistaa voimaloiden osallistumisen Taajuuden sääntelymarkkinoille (FRM). Maanjohtimen antama vakaa neutraalipiste muodostaa perustan tälle verkon tukitoiminnalle. Ho Chi Minh Cityn pilottiprojektissa reaktiivisen tehon tuen tarjoamisella voimaloilla on saatu lisäksi 12 % liiketoimintapalveluiden kautta.