Kompleta Gvidlibro por Superalta Tensio en FV-Elektraraĵoj: Kauzoj Riskoj kaj Sistematikaj Solvoj
I. Kio estas reto-voltaga supervoltiga defekto?
Reto-voltaga supervolto rilatas al fenomeno en energisistemoj aŭ cirkvitoj kie la volto superas la normalan funkciadon.
Ĝenerale, sub frekvenco de la energio, se la RMS (Root Mean Square) valoro de la AC-volto pligrandigas pli ol 10% super la nominala valoro kaj daŭras pli longe ol 1 minuto, ĝi povas esti determinita kiel reto-voltaga supervoltiga defekto.
Ekzemple, en Ĉina komuna 380V tri-faza reto-sistemo, se la volto superas 418V kaj daŭras por certa periodo, ĝi povas aktivigi reto-voltagan supervoltigan defekton.
En fotovoltaikaj (PV) energiestacioj, rete-konektitaj inversiloj estas respondecaj pri real-tempa monitorado de la reto-volto.
Inversiloj kutime estas equipitaj kun alta-precizia voltaj sensoroj por kolekti real-tempajn reto-voltajn signalojn. Ĉi tiuj sensoroj transdonas la kolektitajn voltajn signalojn al la kontrolsistema parto de la inversilo, kiu analizas kaj pritraktas la signalojn por determini ĉu la reto-volto estas en la specifita intervalo.
Kiam la reto-volto estas detektita super la antaŭfiksita sekura intervalo, la inversilo tuj aktivigas protektmechanismon, fermiĝas kaj diskonectiĝas de la reto por eviti ke supervolto damaĝus aparatojn kaj garantii la sekurecon de ambaŭ aparatoj kaj operantoj.
Plue, en iuj grandaj PV-energiestroj, dediĉitaj kvalit-monitorejoj de la energio estas instalitaj por faradi kompleksan, real-tempan monitoradon de diversaj reto-parametroj, ebligante tempan detekton kaj traktadon de energiokvalitaj problemoj, kiel ekzemple supervolto.
II. Kialoj de Voltaj Supervoltaj Defektoj
(1) Liniaj Faktoroj: Efiko de Kabelimpedanco
Kabeloj inter la inversilo kaj la konekta punkto de la reto ludas gravan rolon en energitransdonado.
Se la kabelo estas tro malgranda, ĝia rezisto pligrandiĝas. Laŭ Ohma Leĝo (U = I×R), kun konstanta kuranta, pli alta rezisto kondukas al pli granda volt-pezo, kiu turnas al pli alta AC-elvolto sur la flanko de la inversilo.
Tro longaj kabeloj ankaŭ pligrandigas reziston, kaŭzante similajn volt-elevajn problemojn. Ekzemple, en fotovoltaikaj energiestroj en malproksimaj regionoj, kie la konekta punkto de la reto estas for, uzado de neapropria specifaĵo de kabeloj povas facile konduki al supervoltaj defektoj pro tro granda kabelrezisto.
Se kabeloj estas enplektitaj, ilia induktivo pligrandiĝas. En AC-cirkvitoj, induktivo impedas kurantan fluon, plu perturbante la distribuon de volto kaj potencialigante supervolto.
Eraroj de Kableado
Dum la unua instalado de fotovoltaika energiestro, malĝusta AC-kableado (ekz. konektado de la neutra terminalo al la vivanta filo) povas kaŭzi anomalajn voltojn. Ĉi tio povas fari ke la inversilo detektas volton, kiu ne kongruas kun la reala reto-volto, do aktivigas la supervoltagan protektan mekanisman.
Post certa periodo de funkciiĝo de la inversilo, malstreĉitaj aŭ malbonaj konektoj de la reto-flankaj kabeloj povas pligrandigi la kontaktreziston. Laŭ Joula Leĝo (Q = I²Rt, kie Q estas varmo, I estas kuranto, R estas rezisto, kaj t estas tempo), pli alta kontaktrezisto generas pli multe da varmo, kaŭzante lokan temperaturan altigon. Ĉi tio malfortigas la elektrikan efikecon de la linio, kaŭzante transeman volt-incremon en la inversilo kaj aktivigante supervoltan defekton.
(2) Reeto-Strukturo kaj Last-Faktoroj: Konflikto Inter Reeto-Kapablo kaj Last-Absorbo
En iuj regionoj, aparte malproksimaj ruralaj areoj aŭ areoj kun maldevelopita reto-infrastrukturo, la last-absorbkapablo de la reto estas limigita. Kiam la instalita kapablo de PV en la sama energidistribua areo estas tro granda, granda kvanto de PV-produktita energio estas enmetata en la reton. Se la reto ne povas efike absorbi ĉi tiun energion, la reto-volto pligrandigos.
Transformator-Rilataj Problemoj
Transformatoroj ludas gravan rolon en volttransformado kaj energidistribuado en la reto:
Se la transformatoro estas malproksima de la konekta punkto de la reto, ĝia elvolto kutime estas pligrandigita por kompensi la linian volt-perdon kaj garantii normalan volt-on en areoj malproksimaj de la transformatoro. Tamen, ĉi tio povas kaŭzi trograndan volt-on je la konekta punkto proksima al la transformatoro.
Neraciaj regloj de la transformatora tapo aŭ operaciaj eraroj (ekz. malbona kontakto de la tapŝanĝilo) povas afekti la raporton de la transformatora spiro, kondukante al anomalaj elvoltoj kaj aktivigante reto-voltan supervoltan defekton.
(3) Inversila-Rilataj Faktoroj: Initia Rego kaj Operaciaj Eraroj
Inversiloj lasas la fabrikon kun defaŭlta volt-protekta intervalo. En praktikaj aplikoj, se ĉi tiu antaŭfiksita intervalo ne kongruas kun la realaj lokaj reto-kondiĉoj, malĝusta judico povas okazi. Ekzemple, se la reto-volto fluktuas en normala intervalo, sed la protektlimo de la inversilo estas metita tro malalta, la inversilo ofte raportos supervoltajn defektojn.
Dum longtempa funkciiĝo, inversiloj povas havi hardvara erarojn (ekz. difektaj volt-specimenaj cirkvitoj, malsanaj kontrol-planko). Ĉi tiuj eraroj kaŭzas malĝustan detektadon de la reto-volto de la inversilo, kondukante al malĝusta aktivigo de la supervoltaga protektmecanismo kaj fermiĝo de la inversilo.
Problemoj de Multinversila Konekto
En grandaj fotovoltaikaj energiestroj, ofte pluraj inversiloj estas samtempe konektitaj al la reto. Se pluraj unufazaj inversiloj estas koncentritaj en unu fazo, la kuranto en tiu fazo estos tro alta, kaŭzante reto-voltan malkvadratigon kaj altigante la volt-on de tiu fazo.
III. Danĝeroj de Voltaj Supervoltaj Defektoj al Fotovoltaikaj Energiestroj kaj la Reto
(1) Damaĝo al Aparatoj de Fotovoltaikaj Energiestroj: Pligrandigita Risko de Inversilaj Defektoj
Kiam la reto-volto estas supervolta, elektronikaj komponantoj ene de la inversilo portas volt-on super sia nominala valoro, akceligante la vetustigon de la komponantoj aŭ eĉ kaŭzante direkten damaĝon.
Ekzemple, povturniloj en inversiloj (kiel IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistors) subiras pli altan volt-streson dum ŝaltado kaj malŝaltado en kondiĉoj de supervolto, kiuj faciligas malsukceson kaj rendas la inversilon nefunkcia.
Plue, supervolto povas kaŭzi defektojn en la kontrolcirkvito de la inversilo, malhelpante ĝian precizan kontrolon de la elvolto kaj kuranto, kaj plu reduktante la efikecon kaj fidindecon de la inversilo.
Malpliigita Vivo de Fotovoltaikaj Moduloj
Tro alta reto-volto povas esti refedita al la flanko de la fotovoltaikaj moduloj tra la inversilo, pligrandigante la operacian volt-on de la moduloj. Longa operacio de fotovoltaikaj moduloj sub alta volto povas ŝanĝi la performon de iliaj internaj duonkonduktantaj materialoj, kaŭzante probleemojn kiel ekzemple varmegajn punktoj kaj mikrokrakojn.
(2) Impako sur Stabileco de la Reto: Malbona Energikvalito
Reto-volta supervolto malbonigas la kvaliton de la energio kaj kaŭzas harmonian poluon. Kiam la volto superas la normalan intervalon, neliniaj lastoj en la energisistemo produktas plian harmonian kuranton, kiu en turnas plu perturbas la reto-volt-on, kreante viciklan malbonon. Harmonioj pligrandigas la varmomakadon en elektrikaj aparatoj, reduktas la servoperiodon, kaj povas perturbadi la normalan operacion de komunikadosistemoj, malhelpante la tutan stabilecon de la energisistemo.
(3) Perdo de Energioproduktado kaj Malpliigita Ekonomia Beneficio: Fermiĝo de la Inversilo kaj Redukta Funkciado
Kiam inversilo detektas reto-voltan supervolton, ĝi fermiĝas por protekti aŭ funkciadas per reduktita potenco por garantii la sekurecon de la aparato. Fermiĝo de la inversilo kaŭzas totalan haltigon de la energia produktado de la fotovoltaika energiestro, rezultigante direktan perdon de la energia produktado.
Pligrandigita Longtempa Operacia kaj Mantenada (O&M) Kosto
Damaĝo al aparatoj de fotovoltaikaj energiestroj (ekz. inversiloj kaj fotovoltaikaj moduloj) kaŭzita de voltaj supervoltaj defektoj postulas tempan riparadon kaj anstataŭigon. Ĉi tio ne nur pligrandigas la mallongan riparakoston, sed ankaŭ postulas pli oftan anstataŭigon de aparatoj en la estonteco pro malpliigita servoperiodo, pligrandigante la longtempan O&M koston.
IV. Efikaj Solvoj al Voltaj Supervoltaj Defektoj
(1) Antaŭkonstrua Planado kaj Optimumigo de la Dizajno: Kompleta Reeto-Sondado kaj Asesado
En la antaŭkonstrua fazo de fotovoltaika energiestro, devas esti farita kompletaj kaj detalaj sondado kaj asesado de la loka reto. Klavaj parametroj kiel reeto-strukturo, kapablo, lasta stato, kaj intervalo de voltofluktuado devas esti plene komprenitaj. Profesiaj energetikaj analiziloj devas esti uzitaj por simuli kaj analizi la potencan impakton de la fotovoltaika energiestro sur la reton post la konekto.
Ekzemple, iloj kiel PSCAD (Power System Computer-Aided Design) aŭ ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) povas simuli reto-voltajn ŝanĝojn sub diversaj instaliĝkapabloj de PV, konektlokaj kaj konektmetodoj. Ĉi tio helpas determini la plej racian planon de la fotovoltaika energiestro, garantias sanan volt-on je la konekta punkto de la reto, kaj reduktas la riskon de voltaj supervoltaj defektoj je la fonto.
Racia Planado de Instalita Kapablo de PV
Basita sur la last-absorbkapablo de la reto kaj la kapablo de la transformatoro, la instalita kapablo de la fotovoltaika energiestro devas esti racie planita. Evitu superkoncentri PV-aparatojn en la sama energidistribua areo por preveni voltan elevon kaŭzitan de trogranda PV-energio, kiun la reto ne povas absorbi.
Optimumigo de Inversilaj Konektmetodoj
Por fotovoltaikaj energiestroj kun pluraj inversiloj, la inversila konektmetodo devas esti optimumigita. Evitu koncentrigi plurajn unufazajn inversilojn en unu fazo; anstataŭe, distribuu ilin egalmeze trans la tri fazoj de la reto por atingi mult-punkta reto-konekton. Ĉi tio balancas la tri-fazan kuranton kaj reduktas la malkvadratigon kaj elevon de la volt-o kaŭzitan de trogranda unufaza kuranto.
(2) Elektado de Aparatoj, Instalado kaj Komisionado: Uzo de Alta-Kvalitaj Kabeloj kaj Racia Kableado
En la konstruo de fotovoltaikaj energiestroj, alta-kvalitaj kabeloj, kiuj konformas al la naciaj normoj, devas esti uzitaj. La specifo kaj sekcio de la kabelo devas esti elektitaj bazite sur la reala transdonpotenco kaj distanco.
Por longdistanca reto-konekto, pli granda sekcio de la kabelo estas bezonata por redukti la linian impedoncon kaj volt-pezon.
Samtempe, la kableado devas esti racia por eviti tro longajn, enplektitajn aŭ neutilajn sinuosajn kabelojn. Dum la kableado, kabelfojoj aŭ duktoj povas esti uzitaj por protekti kaj organizi la kabelojn, garantianta la sekuran funkciadon de la kabeloj.
Ekzemple, en grandaj fotovoltaikaj energiestroj, subterana kableado povas esti adoptita, kaj la vojoj de la kabeloj povas esti racie planitaj por redukti la longon de la kabeloj kaj la krucmetoj, plibonigante la efikecon de la energitransdonado kaj malpliigante la probablon de voltaj supervoltaj defektoj.
Akurata Elektado kaj Instalado de Inversiloj
Dum la elektado de inversiloj, plena konsidero devas esti donita al la lokaj reto-kondiĉoj. Inversiloj kun larĝa volt-adaptiva intervalo, fidinda supervoltaga protektado, kaj alta potenco-konverta efikeco devas esti elektitaj.
Dum la instalado, certigu korrektan AC-kableadon de la inversilo por eviti abnormajn voltojn kaŭzitajn per intersvapping de la fazo kaj neutra filoj.
Racia Konfigurado kaj Mantenado de Transformatoroj
Transformatoroj kun bona volt-regula performo devas esti elektitaj por ebligi tempan reguladon kiam la reto-volto fluktuas. Samtempe, la tagajda mantenado kaj monitorado de transformatoroj devas esti fortigita. Parametroj de transformatoroj, kiel tapŝanĝiloj, spiraloj, kaj olevliveloj, devas esti regulare kontroliĝi por garantii la normalan funkciadon de la transformatoro.
Por transformatoroj malproksimaj de la konekta punkto de la reto, on-load tap changers povas esti uzitaj por realigi real-tempan reguladon de la elvolto de la transformatoro per telekomando, garantante ke la volto je la konekta punkto de la reto restas en la normala intervalo.
(3) Operacia Monitorado kaj Inteligenca Regulada Strategio: Establado de Real-Tempa Monitorada Sistemo
Kompleta real-tempa monitorada sistemo devas esti establita por la fotovoltaika energiestro por monitori reto-parametrojn kiel volto, kuranto, potenco, kaj frekvenco en realo tempa. Sensoroj instalitaj je la konekta punkto de la reto, la eliga fino de la inversilo, kaj la fotovoltaikaj moduloj transdonas la kolektitajn datumojn al la monitorada centro en realo tempa. Big data analizo kaj cloud computing platformoj estas uzitaj por analizi kaj pritrakti la monitoradajn datumojn, ebligante tempan detekton de anomalioj kiel supervolto.
Ekzemple, per metado de frua averto-limo por supervolto, la sistemo aŭtomate sendas averton kiam la monitorata reto-volto proksimas aŭ superas la limon, reminde la O&M-personon pri tempan agado por preveni defektojn.
Regula Mantenado kaj Trovado de Defektoj
Strikta regula mantenada programo devas esti formulita por la fotovoltaika energiestro por regule kontroli, manteni, kaj kuiri aparatojn.
La operaciastaĵo de aparatoj kiel inversiloj, fotovoltaikaj moduloj, kabeloj, kaj transformatoroj devas esti regule kontroliĝi por identigi kaj ripari potenciajn defektriskojn tempe. Dum la mantenado, la parametroj de la aparatoj devas esti testitaj kaj registritaj, kaj histori-datumoj devas esti komparitaj por analizi la operaci-tendencojn de la aparatoj kaj antaŭdiri potenciajn defektojn.
