Inteligentni transformatori za zemljenje za podršku mreži otoka

1. Pozadina projekta

Raspodeljeni fotovoltaični (PV) i sistemi za pohranu energije brzo se razvijaju širom Vijetnama i jugoistočne Azije, ali suočavaju se sa značajnim izazovima:

1.1 Nestabilnost mreže:

Vijetnamska električna mreža doživljava česte fluktuacije (posebno u industrijskim zonama na sjeveru). Godine 2023. nedostatak ugljena povodio je velike padove struje, što je rezultiralo gubitcima preko 5 miliona dolara dnevno. Tradicionalni PV sistemi nemaju efektivne mogućnosti upravljanja neutralnim zemljanjem, što čini opremu osjetljivom na oštećenje i incidente bezbednosti tijekom problema s mrežom. To ističe kritičnu potrebu za pouzdanim transformatorima za zemljenje.

1.2 Pritisak usklađenosti sa pravilima i sigurnosnih zahtjeva:

Vijetnamski regulativi za 2024. godinu zahtijevaju da sistemi za pohranu energije prođu testiranje rada na otvorenom ostrvu dužinskom od 72 sata provedeno od strane Vijetnamske elektroenergetske grupe (EVN) i posjeduju sposobnosti prelaska visokih/niskih napona (HVRT/LVRT). S obzirom na široku primjenu elektroničkih uređaja, problemi s nul-nizom strujom i harmonikama su izraženi, često pokretajući nepravilne radove zaštite. Visoko performantni transformatori za zemljenje su neophodni za ispunjenje ovih zahtjeva za usklađenost.

1.3 Zahtjevi za prilagodbom okruženju:

Klimatski uvjeti s visokim temperaturama i vlažnošću (prosječna godišnja vlažnost >80%) ubrzavaju starenje opreme, zahtijevajući transformatore za zemljenje s robusnom zaštitom od korozije i protiv vlage. Okruženja uz obalu s solanom prašinom (sadržaj soli u zraku >5mg/m³) dodatno pogoršavaju rizike od korozije, postavljajući veće zahtjeve na prilagodbu okruženju transformatora za zemljenje.

2. Rješenje: Inteligentni sistem transformatora za zemljenje

2.1 Osnovni dizajn tehnologije

Transformator za zemljenje sa zig-zag vezom:

Sadrži specijalizirani dizajn s šest žica s nominiranim kapacitetom od 1250kVA, ultra-nizak nul-niz impedance od 4-6Ω (u usporedbi s 30Ω u konvencionalnim transformatorima), i sposobnost otpornosti na kratak spoj od 25kA/2s, savršeno prilagođen za velika raspodeljena elektrana.

• Optimizacija supresije harmonika: Integrirana Δ-YY vez s LC filterima dostiže ≥85% supresije treće/pete/sedme harmonike, smanjujući ukupnu distorziju harmonika (THD) sa 12% na <5%, efektivno sprečavajući oštećenje opreme uzrokovano rezonancijom. Ova sposobnost supresije harmonika predstavlja ključnu sigurnosnu značajku transformatora za zemljenje.
• Poboljšanje prilagodbe okruženju: Kućište s zaštitom IP54; ključne komponente obradene nano-ceramikom, prošle IEC 60068-2-52 testiranje solane prašine (bez korozije nakon 3000 sati). Ove zaštitne mere osiguravaju dugoročnu pouzdanost transformatora za zemljenje u teškim okruženjima.
• Dizajn termalnog upravljanja: Oprenut aluminijumskim toplinskim disipatorima i sistemom prisiljnog hlađenja zrakom, podizanje temperature kontrolirano na ≤55K pri temperaturi okruženja od 45°C. Ovaj efikasan sistem termalnog upravljanja ključan je za sigurni rad transformatora za zemljenje u tropičkim klimama.

2.2 Inteligentni sistem nadzora i zaštite

Integrirani modul senzora: Stvarno vrijeme nadzora temperature žica, parcijalne raspršivanje i stanja izolacije; podaci sinkronizirani s lokalnim SCADA i oblak platformama (poput Hoymiles S-miles Cloud) unutar milisekundi. Kontinuirani nadzor značajno poboljšava profil sigurnosti transformatora za zemljenje.

Koordincija logike zaštite:

• Koordincija prekidača: Automatski prebacuje način zemljenja unutar 10 sekundi nakon detekcije pada napona mreže na 20%UN (ispunjava zahtjeve Vijetnama za zaključavanje niskog napona)
• Integracija sistema detekcije lukovitih defekata (AFCI): Prekida grešku u mreži unutar 0.5 sekunde, sprečavajući požare uzrokovane defektima zemljenja. Ova brza logika zaštite savršeno se integrira s transformatorom za zemljenje.

2.3 Poboljšanja lokalne prilagodbe

Usklađenost sa mrežom: Podržava EVN-ov zahtjev za testiranje rada na otvorenom ostrvu, simulirajući besprekidni prijelaz na snabdevanje iz skladišta energije nakon prekida mreže. Transformator za zemljenje je ključna komponenta za prolaz ovog kritičnog testa.

Unaprijed instalirani sučelja za zapečaćivanje provoda zadovoljavaju obavezne vijetnamske zahtjeve za zapečaćivanje prostora za mjerenje.

Pogodnost održavanja: Projektirana životna doba ≥25 godina; ciklusi održavanja produženi na 3 godine, značajno smanjujući troškove O&M u tropičkim regijama. Izdržljivost transformatora za zemljenje značajno smanjuje troškove tijekom životnog ciklusa.

3. Postignuti rezultati

3.1 Poboljšana sigurnost i pouzdanost

Postiže prebacivanje neutralnog zemljenja unutar 15ms tijekom problema s mrežom (premašujući vijetnamski standard od 50ms), osiguravajući kontinuirani rad ključnih opterećenja (poput linija proizvodnje fabrike). Brza upravljanje greškama pružena transformatorom za zemljenje smanjila su stopu oštećenja opreme za 85% i potpuno su eliminirale incidente vezane za zemljenje nakon implementacije u projektu industrijske zone Hanoija 2024. godine.

3.2 Ekonomski benefiti i usaglašenost

• Smanjen rizik od kazni: Ispunjava zahteve za emisiju ugljičnog dioksida prema "Zakonu o zelenoj industriji," izbegavajući kazne od 3% godišnjeg prihoda.
• Kraći period povraćaja uloženih sredstava: Kroz smanjenje troškova održavanja (smanjenje za 35%) i smanjenje gubitaka zbog neaktivnosti, IRR je povećan za 2-3 procentualna poena, skraćujući period povraćaja s 5.8 na 4.2 godine.

3.3 Unapređena sposobnost podrške mreži

Prošao test dinamičke regulacije: Pod fleksibilnim raspoređivanjem EVN-a (kada opterećenje mreže <75%), podržava regulaciju snage do 30% instalirane snage, omogućavajući elektranam da učešće u Tržištu Regulacije Frekvencije (FRM). Stabilna neutralna tačka koju pruža transformator za zemljenje formira osnovu za ovu funkcionalnost podrške mreži. U pilot projektu u Ho Chi Minh gradu, pružanjem reaktivne snage, elektrana je ostvarila dodatni prihod od 12% od usluga dopunskih usluga.