Trasformatori di terra intelligenti per il supporto delle reti isolate

1. Contesto del Progetto

I progetti di fotovoltaica distribuita (PV) e di accumulazione di energia stanno sviluppandosi rapidamente in Vietnam e nel Sud-est asiatico, ma affrontano sfide significative:

1.1 Instabilità della Rete:

La rete elettrica del Vietnam subisce frequenti fluttuazioni (particolarmente nelle zone industriali del nord). Nel 2023, la scarsità di energia da carbone ha scatenato blackout su larga scala, causando perdite giornaliere superiori ai 5 milioni di dollari USA. I sistemi PV tradizionali mancano di capacità efficaci di gestione del collegamento a terra neutrale, rendendo l'equipaggiamento vulnerabile a danni e incidenti di sicurezza durante i guasti della rete. Questo evidenzia la necessità critica di trasformatori di terra affidabili.

1.2 Pressione per il Conformismo alle Norme e alla Sicurezza:

Le normative del Vietnam del 2024 richiedono che i sistemi di accumulazione di energia superino il test operativo isolato di 72 ore del Gruppo Elettricità del Vietnam (EVN) e possiedano capacità di resistenza a tensioni elevate/basse (HVRT/LVRT). Con un ampio dispiegamento di elettronica di potenza, i problemi di corrente zero sequenza e armoniche sono evidenti, spesso innescando malfunzionamenti di protezione. Trasformatori di terra ad alte prestazioni sono essenziali per soddisfare questi requisiti di conformità.

1.3 Requisiti di Adattabilità Ambientale:

I climi ad alta temperatura e umidità (umidità media annuale >80%) accelerano l'invecchiamento dell'equipaggiamento, richiedendo trasformatori di terra con prestazioni robuste anti-corrosione e impermeabili all'umidità. Gli ambienti costieri con nebbia salina (contenuto di sale nell'aria >5mg/m³) aggravano ulteriormente i rischi di corrosione, ponendo esigenze più elevate sull'adattabilità ambientale dei trasformatori di terra.

2. Soluzione: Sistema di Trasformatore di Terra Intelligente

2.1 Progettazione Tecnologica Core

Trasformatore di Terra a Connessione Zigzag:

Caratterizzato da un design specializzato a sei avvolgimenti con una capacità nominale di 1250kVA, impedenza zero sequenza ultra-bassa di 4-6Ω (contro 30Ω nei trasformatori convenzionali) e capacità di resistenza a cortocircuito di 25kA/2s, perfettamente adatto per impianti di energia distribuita su larga scala.

• Ottimizzazione della Soppressione Armonica: Struttura di avvolgimento integrata Δ-YY con filtri LC raggiunge una soppressione ≥85% delle armoniche 3ª/5ª/7ª, riducendo la distorsione armonica totale (THD) dal 12% a <5%, prevenendo efficacemente danni all'equipaggiamento causati da risonanza. Questa capacità di mitigazione armonica rappresenta una caratteristica di sicurezza centrale del trasformatore di terra.
• Miglioramento dell'Adattabilità Ambientale: Involucro con protezione IP54; componenti critici trattati con rivestimento ceramico nano, superando il test di nebbia salina IEC 60068-2-52 (3000 ore senza corrosione). Queste misure protettive assicurano la longevità del trasformatore di terra in ambienti aspri.
• Progettazione del Gestione Termica: Dotato di dissipatori di calore in alluminio e sistema di raffreddamento forzato, l'aumento di temperatura è controllato a ≤55K a 45°C di temperatura ambiente. Questo efficiente sistema di gestione termica è cruciale per l'operatività sicura del trasformatore di terra in climi tropicali.

2.2 Sistema di Monitoraggio e Protezione Intelligente

Modulo Integrato di Sensori: Monitoraggio in tempo reale della temperatura degli avvolgimenti, della scarica parziale e dello stato di isolamento; i dati sono sincronizzati con le piattaforme SCADA locali e cloud (come Hoymiles S-miles Cloud) in millisecondi. Il monitoraggio continuo migliora significativamente il profilo di sicurezza del trasformatore di terra.

Coordinazione della Logica di Protezione:

• Coordinazione con Interruttori: Commuta automaticamente la modalità di terra entro 10 secondi quando si rileva una caduta della tensione di rete al 20%UN (soddisfacendo i requisiti vietnamiti di blocco a bassa tensione)
• Integrazione del Sistema di Rilevamento dei Guasti per Arci (AFCI): Interrompe i circuiti difettosi entro 0,5 secondi, prevenendo che i guasti a terra causino incendi. Questa logica di protezione rapida si integra perfettamente con il trasformatore di terra.

2.3 Miglioramenti Localizzati

Conformità alla Rete: Supporta la modalità di test isolato richiesta da EVN, simulando una transizione senza soluzioni di continuità all'approvvigionamento da accumulatore dopo un'interruzione della rete. Il trasformatore di terra è un componente chiave per superare questo test critico.

Interfacce preinstallate per cavi di sigillatura soddisfano i requisiti vietnamiti di sigillatura obbligatoria per le stanze di misurazione.

Facilità di Manutenzione: Vita utile progettata ≥25 anni; cicli di manutenzione estesi a 3 anni, riducendo significativamente i costi O&M in regioni tropicali. La durabilità del trasformatore di terra riduce sostanzialmente i costi totali di ciclo di vita.

3. Risultati Ottenuti

3.1 Aumento di Sicurezza e Affidabilità

Ottiene la commutazione del collegamento a terra neutrale entro 15ms durante i guasti di rete (superando lo standard vietnamita di 50ms), garantendo l'operatività continua dei carichi critici (come linee di produzione di fabbriche). La gestione rapida dei guasti fornita dal trasformatore di terra ha ridotto i tassi di guasto dell'equipaggiamento del 85% ed ha completamente eliminato gli incidenti legati al terra dopo la sua implementazione in un progetto di zona industriale di Hanoi nel 2024.

3.2 Benefici economici e conformità

• Riduzione del rischio di sanzioni: Rispetta i requisiti sulle emissioni di carbonio previsti dal "Green Industry Act", evitando multe pari al 3% del fatturato annuo.
• Periodo di rientro abbreviato: Grazie alla riduzione dei costi di manutenzione (riduzione del 35%) e delle perdite per fermo impianto, il TIR è aumentato di 2-3 punti percentuali, accorciando il periodo di rientro da 5,8 a 4,2 anni.

3.3 Migliorata capacità di supporto alla rete

Superato il test di regolazione dinamica: nel quadro della dispatch flessibile di EVN (quando il carico della rete <75%), consente la regolazione della potenza fino al 30% della capacità installata, permettendo agli impianti di partecipare al Mercato di Regolazione della Frequenza (FRM). Il punto neutro stabile fornito dal trasformatore di messa a terra costituisce la base per questa funzionalità di supporto alla rete. In un progetto pilota a Ho Chi Minh City, fornendo supporto in termini di potenza reattiva, l'impianto ha ottenuto un ricavo aggiuntivo del 12% dai servizi ausiliari.