Transformadores de aterramento inteligentes para apoio a redes insulares

1. Antecedentes do proxecto

Os proxectos fotovoltaicos (PV) distribuídos e de almacenamento de enerxía están desenvolvéndose rapidamente en todo Vietnam e Asia oriental, pero encaran importantes retos:

1.1 Inestabilidade da rede:

A rede eléctrica de Vietnam experimenta frecuentes fluctuacións (especialmente nas zonas industriais do norte). En 2023, as escasezas de enerxía procedente do carbón provocaron apagóns a gran escala, dando lugar a perdas diárias que superaron os 5 millóns de dólares EE. UU. Os sistemas PV tradicionais carecen de capacidades efectivas de xestión do aterramento neutro, o que fai que os equipos sexan vulnerables a danos e incidentes de seguridade durante fallos na rede. Isto subliña a necesidade fundamental de transformadores de aterramento fiábeis.

1.2 Presión por cumprimento normativo e de seguridade:

As regulacións de Vietnam de 2024 requiren que os sistemas de almacenamento de enerxía pasen a proba de funcionamento illado de 72 horas do Grupo de Electricidade de Vietnam (EVN) e posúan capacidades de resistencia a altas/baixas tensións (HVRT/LVRT). Coa amplia implementación de electrónica de potencia, os problemas de corrente de secuencia cero e harmónicos son evidentes, o que adoita provocar disfuncións na protección. Os transformadores de aterramento de alto rendemento son esenciais para satisfacer estes requisitos de conformidade.

1.3 Requisitos de adaptabilidade ambiental:

Os climas de alta temperatura e humidade (humidade media anual >80%) aceleran o envellecemento dos equipos, polo que se requiren transformadores de aterramento con sólidas prestacións contra a corrosión e a proba de humidade. Os entornos costeiros de pulverización salina (contido salino do aire >5mg/m³) agravan aínda máis os riscos de corrosión, o que incrementa as demandas sobre a adaptabilidade ambiental dos transformadores de aterramento.

2. Solución: Sistema intelixente de transformadores de aterramento

2.1 Deseño da tecnoloxía central

Transformador de aterramento con conexión Zigzag:

Caracterízase por un deseño especializado de seis bobinados cunha capacidade nominal de 1250kVA, impedancia ultra baixa de secuencia cero de 4-6Ω (frente aos 30Ω dos transformadores convencionais) e capacidade de resistencia a curto circuíto de 25kA/2s, perfectamente adecuado para centrais de enerxía distribuída a grande escala.

• Otimización da supresión de harmónicos: Estrutura integrada de bobinados Δ-YY con filtros LC que alcanza unha supresión ≥85% dos harmónicos 3º/5º/7º, reducindo a distorsión harmónica total (THD) do 12% a <5%, previndo eficazmente danos nos equipos causados por resonancia. Esta capacidade de mitigación harmónica representa unha característica central de seguridade do transformador de aterramento.
• Mellora da adaptabilidade ambiental: Envoltorio cunha clasificación de protección IP54; compoñentes críticos tratados cun recubrimento cerámico nano, superando a proba de pulverización salina IEC 60068-2-52 (3000 horas sen corrosión). Estas medidas protectoras garantes a fiabilidade a longo prazo dos transformadores de aterramento en entornos duros.
• Deseño de xestión térmica: Equipado con disipadores de calor de aliaxe de aluminio e sistema de arrefriamento forzado, o aumento de temperatura controlase a ≤55K a unha temperatura ambiente de 45°C. Este sistema eficiente de xestión térmica é crucial para a operación segura dos transformadores de aterramento en climas tropicais.

2.2 Sistema intelixente de monitorización e proteción

Módulo integrado de sensores: Monitorización en tempo real da temperatura dos bobinados, descargas parciais e estado do aislamento; os datos sincronízanse coa plataforma SCADA local e plataformas en nube (como Hoymiles S-miles Cloud) en milisegundos. A monitorización continua mellora significativamente o perfil de seguridade do transformador de aterramento.

Coordination lóxica da protección:

• Coordinación do interruptor automático: Cambia automaticamente o modo de aterramento en menos de 10 segundos ao detectar unha caída da tensión da rede ao 20%UN (cumprindo os requisitos vietnamitas de bloqueo por baixa tensión)
• Integración do sistema de detección de arcos defectuosos (AFCI): Desconecta os circuítos defectuosos en menos de 0,5 segundos, evitando que os fallos de terra provoquen incendios. Esta lóxica de protección rápida intégrase á marabilloso co transformador de aterramento.

2.3 Melloras na adaptabilidade local

Cumprimento da rede: Apoia o modo de proba illado requirido por EVN, simulando unha transición sen interrupción ao suministro desde o almacenamento de enerxía despois dunha interrupción na rede. O transformador de aterramento é un compoñente central para superar esta proba crítica.

As interfaces de cableado precargadas cumpren os requisitos obrigatorios de sellado das salas de medición en Vietnam.

Conveniencia de mantemento: Vida útil deseñada ≥25 anos; ciclos de mantemento estendidos a 3 anos, reducindo significativamente os custos de O&M nas rexións tropicais. A durabilidade do transformador de aterramento reduce substancialmente os custos do ciclo de vida.

3. Resultados acadados

3.1 Mellora da seguridade e confiabilidade

Alcanza o cambio de aterramento neutro en menos de 15ms durante fallos na rede (superando o estándar vietnamita de 50ms), asegurando a operación continua de cargas críticas (como liñas de produción en fábricas). A xestión rápida de fallos proporcionada polo transformador de aterramento reduciu as taxas de fallo dos equipos nun 85% e eliminou completamente os incidentes relacionados co aterramento despois da súa implementación nun proxecto de 2024 na zona industrial de Hanói.

3.2 Beneficios económicos e cumprimento

• Risco reducido de sancións: Cumple coas rexulacións de emisións de carbono do "Acta da Industria Verde", evitando multas do 3% dos ingresos anuais.
• Período de retorno acortado: A través da redución dos custos de mantemento (redución do 35%) e as perdas por paradas, o IRR aumentou en 2-3 puntos porcentuais, acortando o período de retorno de 5.8 a 4.2 anos.

3.3 Capacidade mellorada de soporte á rede

Superou as probas de regulación dinámica: Baixo a despacho flexible da EVN (cando a carga da rede <75%), soporta a regulación de potencia de ata o 30% da capacidade instalada, permitindo que as centrais eléctricas participen no Mercado de Regulación de Frecuencia (FRM). O punto neutro estable proporcionado polo transformador de terra forma a base desta funcionalidade de soporte á rede. Nese proxecto piloto na cidade de Ho Chi Minh, ao proporcionar soporte de potencia reactiva, a central eléctrica gañou unha renda adicional do 12% dos servizos auxiliares.