Интеллектуальные заземляющие трансформаторы для поддержки изолированных сетей

1. Проектный фон

Распределенные фотоэлектрические (PV) и проекты по хранению энергии развиваются быстрыми темпами во Вьетнаме и Юго-Восточной Азии, однако сталкиваются с существенными вызовами:

1.1 Нестабильность сети:

Электросеть Вьетнама испытывает частые колебания (особенно в северных промышленных зонах). В 2023 году дефицит угольной энергии привел к масштабным отключениям, что приводило к ежедневным потерям, превышающим 5 миллионов долларов США. Традиционные PV системы не имеют эффективных возможностей управления нейтральным заземлением, что делает оборудование уязвимым к повреждениям и инцидентам безопасности при сбоях в сети. Это подчеркивает критическую необходимость надежных трансформаторов заземления.

1.2 Давление на соответствие политике и требованиям безопасности:

Регулирования Вьетнама на 2024 год требуют, чтобы системы хранения энергии прошли 72-часовой тест на работу в изолированном режиме группы Vietnam Electricity (EVN) и обладали способностями работы при высоких и низких напряжениях (HVRT/LVRT). С широким использованием силовой электроники проблемы с нулевой последовательностью тока и гармониками становятся заметными, часто вызывая срабатывание защиты. Высокопроизводительные трансформаторы заземления необходимы для соблюдения этих требований.

1.3 Требования к адаптации к окружающей среде:

Климат с высокой температурой и влажностью (среднегодовая влажность >80%) ускоряет старение оборудования, требуя трансформаторов заземления с прочной антикоррозийной и влагозащитной производительностью. Прибрежные условия с солевым аэрозолем (содержание соли в воздухе >5 мг/м³) еще больше усиливают риски коррозии, предъявляя более высокие требования к адаптации к окружающей среде трансформаторов заземления.

2. Решение: Интеллектуальная система трансформаторов заземления

2.1 Основной технологический дизайн

Трансформатор заземления с соединением Zigzag:

Имеет специализированный шестипроводниковый дизайн с номинальной мощностью 1250 кВА, сверхнизкое нулевое последовательное сопротивление 4-6 Ом (против 30 Ом в традиционных трансформаторах) и способность выдерживать короткое замыкание 25 кА/2 секунды, идеально подходящий для крупномасштабных распределенных электростанций.

• Оптимизация подавления гармоник: Интегрированная структура обмотки Δ-YY с LC-фильтрами достигает ≥85% подавления 3-й, 5-й и 7-й гармоник, снижая общую дисторсию гармоник (THD) с 12% до <5%, эффективно предотвращая повреждение оборудования из-за резонанса. Эта способность подавления гармоник представляет собой ключевую безопасность трансформатора заземления.
• Улучшение адаптации к окружающей среде: Корпус с защитой IP54; ключевые компоненты покрыты нанокерамическим покрытием, прошедшим тестирование на солевое распыление IEC 60068-2-52 (3000 часов без коррозии). Эти защитные меры обеспечивают долгосрочную надежность трансформаторов заземления в суровых условиях.
• Дизайн термального управления: Оборудован алюминиевыми радиаторами и системой принудительного воздушного охлаждения, при которой повышение температуры контролируется на уровне ≤55K при температуре окружающей среды 45°C. Эта эффективная система термального управления важна для безопасной работы трансформаторов заземления в тропическом климате.

2.2 Интеллектуальная система мониторинга и защиты

Интегрированный модуль датчиков: Мониторинг в реальном времени температуры обмоток, частичных разрядов и состояния изоляции; данные синхронизируются с локальной SCADA и облачными платформами (например, Hoymiles S-miles Cloud) в течение миллисекунд. Непрерывный мониторинг значительно повышает уровень безопасности трансформатора заземления.

Согласование логики защиты:

• Согласование автоматических выключателей: Автоматически переключает режим заземления в течение 10 секунд при обнаружении падения сетевого напряжения до 20% UN (соответствует требованиям Вьетнама по блокировке при низком напряжении)
• Интеграция системы обнаружения дуговых замыканий (AFCI): Отключает аварийные цепи в течение 0,5 секунды, предотвращая возгорания, вызванные заземлением. Эта быстрая логика защиты интегрируется бесшовно с трансформатором заземления.

2.3 Улучшения локальной адаптации

Соответствие сети: Поддерживает режим тестирования на островной режим, требуемый EVN, имитируя плавный переход к питанию от системы хранения энергии после сбоя сети. Трансформатор заземления является ключевым компонентом для успешного прохождения этого критического теста.

Предустановленные интерфейсы для герметизации соответствуют обязательным требованиям Вьетнама к герметизации помещений учета.

Удобство обслуживания: Расчетный срок службы ≥25 лет; циклы обслуживания продлены до 3 лет, что значительно снижает затраты на эксплуатацию и обслуживание в тропических регионах. Прочность трансформатора заземления значительно снижает затраты на протяжении всего жизненного цикла.

3. Достигнутые результаты

3.1 Повышение безопасности и надежности

Обеспечивает переключение нейтрального заземления в течение 15 мс при сбоях сети (превышая стандарт Вьетнама 50 мс), обеспечивая непрерывную работу критических нагрузок (например, производственные линии фабрик). Быстрое управление авариями, предоставляемое трансформатором заземления, снизило частоту отказов оборудования на 85% и полностью устранило инциденты, связанные с заземлением, после внедрения в проекте промышленной зоны Ханоя в 2024 году.

3.2 Экономические выгоды и соответствие требованиям

• Снижение риска штрафов: Соответствует требованиям по выбросам углекислого газа в рамках "Закона о зеленой промышленности", что позволяет избежать штрафов в размере 3% от годовой выручки.
• Сокращение срока окупаемости: Благодаря снижению затрат на обслуживание (на 35%) и уменьшению потерь из-за простоев, IRR увеличилась на 2-3 процентных пункта, что сократило срок окупаемости с 5,8 до 4,2 лет.

3.3 Улучшенная способность поддержки сети

Прошла испытания на динамическое регулирование: при гибком распределении нагрузки EVN (когда нагрузка сети <75%), поддерживает регулирование мощности до 30% установленной мощности, позволяя электростанциям участвовать в Регулировании Частоты (FRM). Устойчивая нейтральная точка, предоставляемая заземляющим трансформатором, составляет основу для этой функции поддержки сети. В пилотном проекте в Хошимине, предоставляя реактивную мощность, электростанция получила дополнительный доход в размере 12% от вспомогательных услуг.