Intelligens földelő transzformátorok szigeti hálózatok támogatására

1. Projekt háttér

A decentralizált napelektároló (PV) és energiatároló projektek gyorsan fejlődnek Vietnámon és Dél-Kelet-Ázsiában, mégis jelentős kihívásokkal találják szembe:

1.1 Hálózati instabilitás:

Vietnám elektromos hálózata gyakran változik (különösen a déli ipari zónákban). 2023-ban a széntüzelésű erőművek hiánya miatt nagy méretű villamos energia-szünetek történtek, amelyek naponta több mint 5 millió dollár kárt okoztak. A hagyományos PV rendszerek nem rendelkeznek hatékony főföldi záródási kezeléssel, ami azt jelenti, hogy a berendezések sebezhetőek a hálózati hibák során. Ez kiemeli a megbízható záródási transzformátorok szükségességét.

1.2 Szabályozási és biztonsági megfelelési nyomás:

Vietnám 2024-es szabályai előírják, hogy az energiatároló rendszereknek át kellene menjenek a Vietnam Electricity Group (EVN) 72 órás szigetelt működési tesztjén, és magas/alsó feszültségtartási (HVRT/LVRT) képességeket kellene rendelkezniük. A nagy lényegzetes elektromos berendezések használata mellett a nulladrendű áram és harmonikus problémák is egyre fontosabbak, ami gyakran váltja ki a védelmi hibákat. A magas teljesítményű záródási transzformátorok létfontosságúak a szabályozási követelmények teljesítéséhez.

1.3 Környezeti alkalmazkodási követelmények:

A magas hőmérséklet és páratartalom (év átlagos páratartalma >80%) gyorsítja a berendezések öregedését, ami erős ellenálló és páraoltó záródási transzformátorokat igényel. A part menti sós homokkörnyezet (a levegőben található sótartalom >5mg/m³) tovább rombolja a korrodálást, ami magasabb környezeti alkalmazkodási követelményeket rátterem a záródási transzformátorokra.

2. Megoldás: Intelligens Záródási Transzformátor Rendszer

2.1 Alapvető technológiai tervezés

Zigzag kapcsolású záródási transzformátor:

Speciális hatvonásos tervezéssel, 1250kVA-os nominális kapacitással, 4-6Ω-as ultra-alacsony nulladrendű ellenállással (a hagyományos transzformátorok 30Ω-val ellentétben), és 25kA/2s-es rövidzárló ellenálló képességgel, ami tökéletesen alkalmas a nagy léptékű decentralizált erőművekhez.

• Harmonikus csillapítás optimalizálása: Integrált Δ-YY vonalstruktúrával és LC szűrővel elérhető ≥85% 3., 5. és 7. harmonikus csillapítás, amely a teljes harmonikus torzítást (THD) 12%-ról <5%-ra csökkenti, hatékonyan megelőzi a rezonancia által okozott berendezéskárokat. Ez a harmonikus csillapítási képesség a záródási transzformátor alapvető biztonsági jellemzője.
• Környezeti alkalmazkodás javítása: IP54 védőlétesítéssel, kritikus alkatrészek nano-ceramikai bevonatolással, amely IEC 60068-2-52 sóhomlok tesztet (3000 órás, rostingmentes) sikeresen teljesített. Ezek a védelmi intézkedések garantálják a záródási transzformátorok hosszú távú megbízhatóságát kemény környezeti körülmények között.
• Hőtvezérlési tervezés: Alumínium ligazsúlyú hőledőkkel és kényszerített légkühlési rendszerrel, a hőmérséklet-emelkedést ≤55K-ra tartja 45°C környezeti hőmérsékleten. Ez a hatékony hőtvezérlési rendszer kulcsfontosságú a záródási transzformátorok biztonságos működéséhez trópusi klímában.

2.2 Intelligens figyelő és védelmi rendszer

Integrált érzékelő modul: Valós idejű figyelése a vonalhőmérsékletnek, részleges kilövésnek és izolációs állapotnak; adatszinkronizálás helyi SCADA és felhőalapú platformokhoz (például Hoymiles S-miles Cloud) milliszekundumban. A folyamatos figyelés jelentősen javítja a záródási transzformátor biztonsági profilját.

Védelmi logika koordináció:

• Átkapcsoló koordináció: Automatikusan átkapcsolja a záródási módot 10 másodperc alatt, ha a hálózati feszültség 20%UN-ra esik (megfelel Vietnám alacsony feszültségű zárolási követelményeinek)
• Izarcsoport detektáló (AFCI) rendszer integráció: Feloldja a hibás áramköröket 0,5 másodperc alatt, megelőzi a záródási hibák által okozott tűzveszélyt. Ez a gyors védelmi logika simán integrálódik a záródási transzformátorba.

2.3 Lokális alkalmazkodási javítások

Hálózati megfelelőség: Támogatja az EVN által előírt szigetelt működési teszt üzemmódot, amely simán átmeneti energiatároló ellátást biztosít a hálózati megszakítás után. A záródási transzformátor a kritikus teszt sikeres lebonyolításának alapvető összetevője.

Előre telepített záródási vezeték interfész Vietnám kötelező méréstermelő szoba záródási követelményeit teljesíti.

Karbantartási kényelmi: Minimális szolgáltató élettartam ≥25 év; karbantartási ciklusok kiterjesztve 3 évre, jelentősen csökkentve a trópusi régiók O&M költségeit. A záródási transzformátor hosszú élettartama jelentősen csökkenti az életciklus költségeit.

3. Elért eredmények

3.1 Biztonság és megbízhatóság javítása

15 ms alatt elérte a főföldi záródási váltást hálózati hibák során (ami túlszárnyalja Vietnám 50 ms szabványát), biztosítva a kritikus terhelések (pl. gyár termelővonalak) folyamatos működését. A záródási transzformátor által nyújtott gyors hiba-kezelés 85%-kal csökkentette a berendezéskárokat, és teljesen megszüntette a záródási hibák miatti incidenseket a 2024-es hanoi ipari zóna projektben.

3.2 Gazdasági előnyök és megfelelőség

• Kisebb bírságkockázat: Kielégíti a „Zöld Ipari Törvény” szén-dioxid-kibocsátási előírásait, elkerülve az éves bevétel 3%-ára kiszabható bírságokat.
• Rövidebb megtérülési idő: A karbantartási költségek csökkentésének (35%-os csökkenés) és a leállásból eredő veszteségek csökkentésének köszönhetően a belső megtérülési ráta (IRR) 2–3 százalékponttal nőtt, így a megtérülési idő 5,8 év helyett 4,2 év lett.

3.3 Javított hálózattámogató képesség

Átment a dinamikus szabályozási teszten: Az EVN rugalmas rendelkezésre állása esetén (amikor a hálózati terhelés <75%) akár a telepített kapacitás 30%-áig támogatható teljesítményszabályozás, lehetővé téve az erőművek részvételét a Frekvenciaszabályozási Piacon (FRM). A földelőtranszformátor által biztosított stabil semleges pont képezi ennek a hálózattámogató funkcionálisnak az alapját. Egy bétapsi kísérleti projekt során reaktív teljesítmény-támogatás nyújtásával az erőmű az egyéb szolgáltatásokból származó bevételeit további 12%-kal növelte.