ตัวแปลงสัญญาณกราวด์อัจฉริยะสำหรับการสนับสนุนระบบไฟฟ้าบนเกาะ

1. พื้นหลังโครงการ

โครงการพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจาย (PV) และโครงการจัดเก็บพลังงานกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วทั่วเวียดนามและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ แต่ยังคงเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญ:

1.1 ความไม่เสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า:

โครงข่ายไฟฟ้าของเวียดนามประสบกับการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง (โดยเฉพาะในเขตอุตสาหกรรมภาคเหนือ) ในปี 2023 การขาดแคลนพลังงานจากถ่านหินทำให้เกิดภาวะไฟฟ้าดับขนาดใหญ่ ส่งผลให้สูญเสียรายได้มากกว่า 5 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อวัน ระบบ PV แบบดั้งเดิมไม่มีความสามารถในการจัดการการต่อศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพ ทำให้อุปกรณ์เสี่ยงต่อความเสียหายและเหตุการณ์ด้านความปลอดภัยในช่วงที่เกิดข้อผิดพลาดของโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอย่างยิ่งต่อหม้อแปลงต่อศูนย์ที่เชื่อถือได้

1.2 แรงกดดันด้านนโยบายและความสอดคล้องตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย:

กฎระเบียบของเวียดนามในปี 2024 กำหนดให้ระบบที่จัดเก็บพลังงานต้องผ่านการทดสอบการทำงานแบบเกาะตัว (islanding operation test) เป็นเวลา 72 ชั่วโมงของกลุ่มการไฟฟ้าเวียดนาม (EVN) และต้องมีความสามารถในการทำงานต่อเนื่องภายใต้เงื่อนไขแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำ (HVRT/LVRT) เนื่องจากการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในวงกว้าง ทำให้เกิดปัญหากระแสลำดับศูนย์ (zero-sequence current) และฮาร์โมนิกอย่างเด่นชัด มักก่อให้เกิดการทำงานผิดพลาดของระบบป้องกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้หม้อแปลงต่อศูนย์ที่มีสมรรถนะสูงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้

1.3 ข้อกำหนดด้านความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม:

สภาพอากาศที่มีอุณหภูมิและความชื้นสูง (ค่าความชื้นเฉลี่ยรายปี >80%) เร่งการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ จึงต้องการหม้อแปลงต่อศูนย์ที่มีสมรรถนะทนต่อการกัดกร่อนและกันความชื้นได้ดี สภาพแวดล้อมไอน้ำเค็มบริเวณชายฝั่ง (ปริมาณเกลือในอากาศ >5mg/m³) ยังทำให้ความเสี่ยงจากการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น จึงต้องการหม้อแปลงต่อศูนย์ที่สามารถปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น

2. แนวทางแก้ไข: ระบบหม้อแปลงต่อศูนย์อัจฉริยะ

2.1 การออกแบบเทคโนโลยีหลัก

หม้อแปลงต่อศูนย์แบบต่อสาย Zigzag:

มีการออกแบบขดลวดพิเศษ 6 ขด โดยมีกำลังไฟฟ้าตามมาตรฐาน 1250kVA ความต้านทานลำดับศูนย์ต่ำมากที่ 4-6Ω (เมื่อเทียบกับหม้อแปลงทั่วไปที่ 30Ω) และสามารถทนต่อกระแสลัดวงจรได้ 25kA/2s เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโรงไฟฟ้ากระจายขนาดใหญ่

• การปรับปรุงเพื่อยับยั้งฮาร์โมนิก: มีโครงสร้างขดลวด Δ-YY พร้อมตัวกรอง LC ที่สามารถยับยั้งฮาร์โมนิกอันดับที่ 3/5/7 ได้ ≥85% ลดค่าความผิดเพี้ยนรวมจากฮาร์โมนิก (THD) จาก 12% เหลือ <5% ช่วยป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์จากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์อย่างมีประสิทธิภาพ ความสามารถในการลดฮาร์โมนิกนี้ถือเป็นคุณสมบัติหลักด้านความปลอดภัยของหม้อแปลงต่อศูนย์
• การเสริมสร้างความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม: ตู้ครอบมีค่าระดับการป้องกัน IP54; ส่วนประกอบสำคัญผ่านการเคลือบด้วยเซรามิกแบบนาโน และผ่านการทดสอบไอน้ำเกลือตามมาตรฐาน IEC 60068-2-52 (3000 ชั่วโมงโดยไม่เกิดการกัดกร่อน) มาตรการป้องกันเหล่านี้รับประกันความน่าเชื่อถือระยะยาวของหม้อแปลงต่อศูนย์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• การออกแบบการจัดการความร้อน: ติดตั้งแผ่นระบายความร้อนจากอลูมิเนียมอัลลอยด์และระบบระบายความร้อนด้วยลมบังคับ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะถูกควบคุมไว้ที่ ≤55K ที่อุณหภูมิแวดล้อม 45°C ระบบการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพนี้มีความสำคัญต่อการดำเนินงานอย่างปลอดภัยของหม้อแปลงต่อศูนย์ในสภาพอากาศเขตร้อน

2.2 ระบบตรวจสอบและป้องกันอัจฉริยะ

โมดูลเซนเซอร์รวม: ตรวจสอบอุณหภูมิขดลวด การปล่อยประจุบางส่วน และสถานะฉนวนแบบเรียลไทม์; ข้อมูลถูกซิงโครไนซ์ไปยังระบบ SCADA ภายในพื้นที่และแพลตฟอร์มบนคลาวด์ (เช่น Hoymiles S-miles Cloud) ภายในไม่กี่มิลลิวินาที การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องช่วยเพิ่มระดับความปลอดภัยของหม้อแปลงต่อศูนย์อย่างมีนัยสำคัญ

การประสานงานตรรกะการป้องกัน:

• การประสานงานเบรกเกอร์: สลับโหมดการต่อศูนย์โดยอัตโนมัติภายใน 10 วินาที เมื่อตรวจพบแรงดันโครงข่ายลดลงเหลือ 20%UN (เป็นไปตามข้อกำหนดการล็อกเอาต์แรงดันต่ำของเวียดนาม)
• การรวมระบบตรวจจับอาร์คฟอลต์ (AFCI): ตัดวงจรที่เกิดข้อผิดพลาดภายใน 0.5 วินาที เพื่อป้องกันไม่ให้ข้อผิดพลาดของการต่อพื้นก่อให้เกิดไฟไหม้ ตรรกะการป้องกันที่รวดเร็วนี้ทำงานร่วมกับหม้อแปลงต่อศูนย์ได้อย่างไร้รอยต่อ

2.3 การปรับปรุงเพื่อความเหมาะสมเฉพาะท้องถิ่น

ความสอดคล้องกับโครงข่าย: รองรับโหมดการทดสอบการแยกตัวของ EVN จำลองการเปลี่ยนผ่านอย่างราบรื่นไปยังแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่หลังการหยุดชะงักของโครงข่าย หม้อแปลงต่อศูนย์เป็นส่วนประกอบหลักที่จำเป็นต่อการผ่านการทดสอบที่สำคัญนี้

มีอินเทอร์เฟซสายซีลติดตั้งล่วงหน้าเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการปิดผนึกห้องมิเตอร์บังคับของเวียดนาม

ความสะดวกในการบำรุงรักษา: ออกแบบอายุการใช้งาน ≥25 ปี; รอบการบำรุงรักษายืดออกไป 3 ปี ช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาในภูมิภาคเขตร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ความทนทานของหม้อแปลงต่อศูนย์ช่วยลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานได้อย่างมาก

3. ผลลัพธ์ที่ได้รับ

3.1 ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น

สามารถสลับการต่อศูนย์กลางได้ภายใน 15ms ในระหว่างข้อผิดพลาดของโครงข่าย (เกินกว่ามาตรฐาน 50ms ของเวียดนาม) ทำให้มั่นใจได้ว่าโหลดสำคัญ (เช่น สายการผลิตในโรงงาน) จะดำเนินการต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง การจัดการข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วจากหม้อแปลงต่อศูนย์ช่วยลดอัตราการล้มเหลวของอุปกรณ์ลง 85% และไม่มีรายงานเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการต่อพื้นเลยหลังจากการติดตั้งในโครงการเขตอุตสาหกรรมฮานอยในปี 2024

3.2 ประโยชน์ทางเศรษฐกิจและการปฏิบัติตามกฎหมาย

• ลดความเสี่ยงในการถูกปรับ: ปฏิบัติตามข้อกำหนดการปล่อยคาร์บอนตาม "พระราชบัญญัติอุตสาหกรรมสีเขียว" หลีกเลี่ยงค่าปรับ 3% ของรายได้ประจำปี
• ระยะเวลาคืนทุนสั้นลง: ผ่านการลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา (ลดลง 35%) และลดการสูญเสียจากการหยุดทำงาน ทำให้ IRR เพิ่มขึ้น 2-3 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ระยะเวลาคืนทุนสั้นลงจาก 5.8 ปี เป็น 4.2 ปี

3.3 การเพิ่มความสามารถในการสนับสนุนระบบไฟฟ้า

ผ่านการทดสอบการควบคุมแบบไดนามิก: ภายใต้การจัดสรรพลังงานที่ยืดหยุ่นของ EVN (เมื่อโหลดระบบไฟฟ้า <75%) สามารถสนับสนุนการควบคุมกำลังไฟฟ้าได้ถึง 30% ของกำลังติดตั้ง ช่วยให้โรงไฟฟ้าสามารถเข้าร่วมในตลาดการควบคุมความถี่ (FRM) จุดกลางที่มั่นคงซึ่งให้โดยหม้อแปลงกราวด์เป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานสนับสนุนระบบไฟฟ้านี้ ในโครงการนำร่องที่นครโฮจิมินห์ โดยการให้การสนับสนุนกำลังไฟฟ้าประเภทเรียกคืน โรงไฟฟ้าได้รับรายได้เพิ่มเติม 12% จากบริการเสริม