Transformateurs de terre intelligents pour le soutien des réseaux insulaires

1. Contexte du projet

Les projets de photovoltaïque (PV) distribué et de stockage d'énergie se développent rapidement au Vietnam et en Asie du Sud-Est, mais font face à des défis importants :

1.1 Instabilité du réseau :

Le réseau électrique du Vietnam connaît des fluctuations fréquentes (particulièrement dans les zones industrielles du nord). En 2023, la pénurie d'électricité produite par le charbon a déclenché des coupures massives, entraînant des pertes quotidiennes dépassant 5 millions de dollars. Les systèmes PV traditionnels manquent de capacités efficaces de gestion de la mise à la terre neutre, rendant l'équipement vulnérable aux dommages et aux incidents de sécurité lors des pannes de réseau. Cela souligne la nécessité cruciale de transformateurs de mise à la terre fiables.

1.2 Pression de conformité aux politiques et à la sécurité :

Les réglementations vietnamiennes de 2024 exigent que les systèmes de stockage d'énergie passent le test d'opération en îlot de 72 heures du Groupe Électricité du Vietnam (EVN) et possèdent des capacités de maintien en tension élevée/basse (HVRT/LVRT). Avec un déploiement extensif de l'électronique de puissance, les problèmes de courant de séquence zéro et d'harmoniques sont importants, souvent déclenchant des dysfonctionnements de protection. Des transformateurs de mise à la terre haute performance sont essentiels pour répondre à ces exigences de conformité.

1.3 Exigences d'adaptabilité environnementale :

Les climats de haute température et d'humidité (humidité moyenne annuelle >80%) accélèrent le vieillissement de l'équipement, exigeant des transformateurs de mise à la terre avec une performance robuste anti-corrosion et anti-humidité. Les environnements côtiers avec un taux de sel dans l'air >5mg/m³ aggravent encore les risques de corrosion, imposant des exigences plus élevées sur l'adaptabilité environnementale des transformateurs de mise à la terre.

2. Solution : Système de transformateur de mise à la terre intelligent

2.1 Conception technologique de base

Transformateur de mise à la terre en connexion zigzag :

Caractérisé par une conception spécialisée à six enroulements, une capacité nominale de 1250kVA, une impédance de séquence zéro ultra-faible de 4-6Ω (contre 30Ω dans les transformateurs conventionnels) et une capacité de résistance à court-circuit de 25kA/2s, parfaitement adapté aux grandes centrales électriques distribuées.

• Optimisation de la suppression des harmoniques : Structure d'enroulement intégrée Δ-YY avec des filtres LC, atteignant une suppression ≥85% des harmoniques 3e/5e/7e, réduisant la distorsion harmonique totale (THD) de 12% à <5%, empêchant efficacement les dommages causés par la résonance. Cette capacité de mitigation des harmoniques représente une caractéristique de sécurité centrale du transformateur de mise à la terre.
• Amélioration de l'adaptabilité environnementale : Boîtier avec indice de protection IP54 ; composants critiques traités avec un revêtement céramique nano, passant le test de pulvérisation salée IEC 60068-2-52 (3000 heures sans corrosion). Ces mesures de protection assurent la fiabilité à long terme des transformateurs de mise à la terre dans des environnements difficiles.
• Conception de gestion thermique : Équipé de dissipateurs de chaleur en alliage d'aluminium et d'un système de refroidissement forcé, la montée en température est contrôlée à ≤55K à une température ambiante de 45°C. Ce système de gestion thermique efficace est crucial pour le fonctionnement sûr des transformateurs de mise à la terre dans les climats tropicaux.

2.2 Système de surveillance et de protection intelligent

Module de capteurs intégré : Surveillance en temps réel de la température des enroulements, de la décharge partielle et de l'état de l'isolation ; données synchronisées avec les plates-formes SCADA locales et cloud (comme Hoymiles S-miles Cloud) en millisecondes. La surveillance continue renforce considérablement le profil de sécurité du transformateur de mise à la terre.

Coordination de la logique de protection :

• Coordination des disjoncteurs : Changement automatique du mode de mise à la terre en 10 secondes en cas de chute de la tension du réseau à 20%UN (conformément aux exigences de verrouillage basse tension du Vietnam)
• Intégration du système de détection de défauts d'arc (AFCI) : Coupe les circuits défectueux en 0,5 seconde, évitant que les défauts de mise à la terre ne provoquent des incendies. Cette logique de protection rapide s'intègre parfaitement au transformateur de mise à la terre.

2.3 Améliorations de l'adaptabilité locale

Conformité au réseau : Supporte le mode de test en îlot requis par EVN, simulant une transition transparente vers l'alimentation par stockage d'énergie après une interruption du réseau. Le transformateur de mise à la terre est un composant clé pour passer ce test critique.

Interfaces de câbles de scellement préinstallées répondant aux exigences de scellement obligatoires des salles de comptage au Vietnam.

Facilité d'entretien : Durée de service conçue ≥25 ans ; cycles d'entretien prolongés à 3 ans, réduisant considérablement les coûts d'exploitation et de maintenance dans les régions tropicales. La durabilité du transformateur de mise à la terre réduit substantiellement les coûts de cycle de vie.

3. Résultats obtenus

3.1 Sécurité et fiabilité améliorées

Permet un commutateur de mise à la terre neutre en 15 ms pendant les pannes de réseau (dépassant la norme vietnamienne de 50 ms), assurant le fonctionnement continu des charges critiques (telles que les lignes de production d'usine). La gestion rapide des pannes fournie par le transformateur de mise à la terre a réduit les taux de défaillance de l'équipement de 85% et a complètement éliminé les incidents liés à la mise à la terre après son déploiement dans un projet de zone industrielle de Hanoi en 2024.

3.2 Avantages économiques et conformité

• Réduction du risque de pénalités : Respecte les exigences d'émissions de carbone de la "Loi sur l'industrie verte", évitant des amendes de 3% du chiffre d'affaires annuel.
• Raccourcissement de la période de retour sur investissement : Grâce à une réduction des coûts de maintenance (réduction de 35%) et une diminution des pertes dues aux arrêts, le taux interne de rendement (TIR) a augmenté de 2 à 3 points, raccourcissant ainsi la période de retour sur investissement de 5,8 à 4,2 ans.

3.3 Capacité améliorée de soutien au réseau

A passé les tests de régulation dynamique : Sous la dispatch flexible de l'EVN (lorsque la charge du réseau <75%), il supporte une régulation de puissance allant jusqu'à 30% de la capacité installée, permettant aux centrales électriques de participer au Marché de Régulation de Fréquence (MRF). Le point neutre stable fourni par le transformateur de terre forme la base de cette fonctionnalité de soutien au réseau. Dans un projet pilote à Ho Chi Minh Ville, en fournissant un soutien de puissance réactive, la centrale électrique a généré un revenu supplémentaire de 12% provenant des services auxiliaires.