Inteligentni transformatori za zемјачки провод за подршка на островски мрежи

1. Фон на проектот

Проектите за распределена фотovoltaика (PV) и енергетско складирање брзо се развиваат во Виетнам и Југоисточна Азија, но сè уште се соочуваат со значајни предизвици:

1.1 Нестабилност на мрежата:

Електричната мрежа во Виетнам често испушта флуктуации (особено во индустријалните зони на север). Во 2023 година, недостатокот на енергија од јаглерод предизвика големи прекини со енергија, што доведе до дневни губитоци над 5 милиони долари. Традиционалните PV системи немаат ефективни капацитети за управување со нейтрално земљење, што прави опремата подложна на повреди и случаи на безбедност во време на мрежни прекини. Ова истакнува критичната потреба за посебно надежни трансформатори за земљење.

1.2 Притисок од политики и комплајанс со безбедноста:

Регулациите во Виетнам за 2024 година бараат енергетските системи за складирање да минат тестот за работа на остров за 72 часа на Електрична група на Виетнам (EVN) и да имаат капацитети за прелаз на висок/ниски напон (HVRT/LVRT). Со широко размеѓане на електроника за енергија, проблемите со нулт-секвенцијален строј и хармонии се изразени, често активирајќи грешки во заштитата. Потребни се високоперформантни трансформатори за земљење за да се задоволат овие барања за комплајанс.

1.3 Барања за прилагодливост на околината:

Климатите со висока температура и влажност (просечна годишна влажност >80%) забрзуваат стареењето на опремата, што бара трансформатори за земљење со робусна противокорозна и водонепроникливост. Обалните околини со солна магла (содржина на сол во воздухот >5mg/m³) дополнително зголемуваат ризиците од корозија, што става повисоки барања за прилагодливост на околината на трансформаторите за земљење.

2. Решение: Интелигентен систем за трансформатор за земљење

2.1 Дизајн на основната технологија

Трансформатор за земљење со зигзаг конекција:

Со специјализиран дизајн со шест витачи, со номинална капацитет од 1250kVA, ултра-ниска нулт-секвенцијална импеданца од 4-6Ω (во споредба со 30Ω во стандардните трансформатори) и капацитет за оддржување на краткосмет за 25kA/2s, идеално прилагоден за големи распределени електростанции.

• Оптимизација на потиснувањето на хармонии: Интегрирана Δ-YY структура на витачи со LC филтри достигнува ≥85% потиснување на 3ти/5ти/7ти хармонии, намалувајќи го тоталното искривување од хармонии (THD) од 12% до <5%, ефективно предотвратувајќи повреди на опремата поради резонанса. Оваа капацитет за потиснување на хармонии претставува основна карактеристика за безбедност на трансформаторот за земљење.
• Подобрување на прилагодливоста на околината: Кожух со степен на заштита IP54; критични компоненти третирани со нано-керамичко покривање, минувајќи IEC 60068-2-52 тест за солна магла (3000 часови без корозија). Овие заштитни мерки осигуруваат долгосречна надежност на трансформаторите за земљење во тешки околини.
• Дизајн на термална управување: Опремен со алуминиеви радијатори и систем за принудено хладење со воздух, температурата се контролира до ≤55K при 45°C околна температура. Овој ефикасен систем за термална управување е критичен за сигурната операција на трансформаторите за земљење во тропички климати.

2.2 Интелигентен систем за мониторинг и заштита

Интегриран модул со сензори: Реално време мониторинг на температурата на витачите, делечна исипнување и состојба на изолација; податоците се синхронизираат со локалните SCADA и облачни платформи (како Hoymiles S-miles Cloud) во милисекунди. Непрекинатиот мониторинг значително го подобрува профилот на безбедност на трансформаторот за земљење.

Координација на логика за заштита:

• Координација на прекинувачите: Автоматски променува режимот на земљење во 10 секунди при детектирање на пад на мрежниот напон до 20%UN (задоволувајќи барањата за блокирање на ниски напон во Виетнам)
• Интеграција на системот за детекција на дугска повреда (AFCI): Прекинува грешни цеви во 0.5 секунди, предотвратувајќи ги повредите на земљењето да предизвикаат пожар. Ова брзо решение за заштита се интегрира беспрекорно со трансформаторот за земљење.

2.3 Подобрување на локалната прилагодливост

Комплајанс со мрежата: Подршка на EVN-исканата режим на остров, симулирајќи беспрекорен прелаз на енергија од складирање после прекин на мрежата. Трансформаторот за земљење е основен компонент за минување на овој критичен тест.

Прединсталирани интерфејси за запечатување со жица задоволуваат обvezните барања за запечатување на собата за мерење во Виетнам.

Прилагодливост за одржување: Проектирана жизнен период ≥25 години; циклуси за одржување продлени до 3 години, значително намалувајќи ги трошоците за O&M во тропичките региони. Издржливоста на трансформаторот за земљење значително намалува трошоците на жизнен период.

3. Посегнати резултати

3.1 Подобрената безбедност и надежност

Достигува промена на нейтралното земљење во 15ms во време на мрежни повреди (надминувајќи стандардот на Виетнам од 50ms), осигурувајќи непрекината работа на критични опреми (како производствените линии на фабриката). Брзата управување на повредите обезбедена од трансформаторот за земљење намали го процентот на повреди на опремата за 85% и потполно ги елиминацира инцидентите поврзани со земљењето следење на инсталацијата во индустријален проект во Ханој во 2024 година.

3.2 Економски предности и споредба

• Смањување на ризикот од казни: Спазвање на барањата за емисии на углени диоксид во „Законот за зелена индустрија“, што го избегнува 3% годишниот приход од казни.
• Скраћување на временското период за враќање на инвестицијата: Низ намалување на трошоците за одржување (намалување од 35%) и намалување на губитоци од прекини, IRR се зголеми за 2-3 процентни точки, што го скраћува временскиот период за враќање на инвестицијата од 5.8 до 4.2 години.

3.3 Подобрување на капацитетот за поддршка на мрежата

Преминала тестови за динамичко регулација: Под променливо распоредување на EVN (кога оптеретеноста на мрежата <75%), овозможува регулација на моќта до 30% од инсталираната капацитет, што овозможува на електроцентралите да учествуваат во Тргот за регулација на фреквенција (FRM). Стабилната неутрална точка обезбедена од трансформаторот за земја формира основа за оваа функционалност за поддршка на мрежата. Во пилот проект во Хо Ки Минх град, со обезбедување на реактивна моќ, електроцентралата добила дополнителен приход од 12% од помошните услуги.