Guida Kompleta għall-Ħal Miftuħ tal-Korsin fl-Impjanta ta' Enerġija Fotovoltaika: Kausi Risks u Soluzzjonijiet Sistematiku

I. X’ih huwa l-erġa tal-volttagġ ta’ l-grill għal-aċċidenti tal-overvoltage?

L-overvoltage tal-volttagġ tal-grill irreferi għall-fenomenu f’sistemi tal-enerġija jew fiċ-ċirkuji fejn il-volttagġ jiżdied mill-limsa normali tal-operażjoni.

Ġeneralment, taħt if-frekwenza tal-enerġija, jekk il-valur RMS (Root Mean Square) tal-volttagġ AC jiżdied aktar minn 10% mill-valur nominati u jiżomm iktar minn minuta waħda, tista' tiġi determinata bħala erġa tal-overvoltage tal-volttagġ tal-grill.

Pereżempju, f’sistema tri-faċ tad-daqqa 380V komuni f’Ċina, jekk il-volttagġ jiżdied fuq il-418V u jiżomm perjodu ċert, tista' tiġi attivata l-erġa tal-overvoltage tal-volttagġ tal-grill.

Fistazzjonijiet tal-enerġija fotovoltaika (PV), l-inverters inkorporati huma responsabbli għal monitoraġġ real-time tal-volttagġ tal-grill.

L-inverters solitament huma equipati b’sensuri tal-volttagġ ta’ alta preċiżjoni biex ikolleġġaw is-siglat tal-volttagġ tal-grill fl-aktar. Dawn is-sensuri jipproċessaw is-siglat li kelleġġaw u l-informazzjoni tiġi passata lil sistema tal-kontroll tal-inverter, li jaanalizza u jipproċessa is-siglat biex jdetermina jekk il-volttagġ tal-grill huwa f’l-limsa speċifikata.

Waqt li jkun verifikat li l-volttagġ tal-grill jiżdied mill-limsa sigura pre-settjata, l-inverter jattiva mhedda ta’ protezzjoni, jisilġi, u jiġbuh mil-grill biex jpreveni l-overvoltage minn danaġġjar l-equipament u jassigura s-sigurtà tal-equipament u tal-operatori.

Liema, f’stazzjonijiet PV kbiri, din immedja installazzjoni ta’ dispozitivi speċifiki għal monitoraġġ tal-quality tal-enerġija electrika biex jagħmel monitoraġġ komplet u real-time ta’ varji parametri tal-grill, li jgħin fil-detektaż u l-managemen tempestiv ta’ problemi tal-quality tal-enerġija bħal overvoltage.

II. Kausi tal-erġa tal-overvoltage

(1) Fatturi linjali: impatt tal-impedanza tal-kablu

Il-kabli bejn l-inverter u l-punt ta’ konnezzjoni mal-grill jilgħaqu ruħ importanti fid-distribuzzjoni tal-enerġija.

Jekk il-kablu huwa qasir, l-impedanza tiegħu jiżdied. Skont il-Liġi ta’ Ohm (U = I×R), meta l-korrent huwa kostant, l-impedanza akbar tigħaddi għal drop akbar tal-volttagġ, li b’dan l-mod jirriza l-volttagġ tal-output AC mis-silġa tal-inverter.

Il-kabli eċċessivament twil wkoll jiżdied l-impedanza, li tgħaddi għal problemi simili tal-volttagġ. Pereżempju, f’sistemi fotovoltaici fi żonas rurali qasri, meta l-punt ta’ konnezzjoni ma’ l-grill huwa hawnhekk, l-użu ta’ kabli b’speċifikazzjonijiet mhux adekvati jista’ jikkawża erġa tal-overvoltage għal raġun tal-impedanza eċċessiva tal-kablu.

Jekk il-kabli huma miċħud, l-induttanza jiżdied. Fiċ-ċirkuji AC, l-induttanza tiblokka l-flus tal-korrent, bl-aħħar tiftaħ l-volttagġ distribut u jista’ jikkawża overvoltage.

Erġien fit-taqsima tal-kablu

Meta jintalbet istazzjoni fotovoltaika, l-erruri fit-taqsima tal-kablu AC (pereżempju, it-tielet tal-neutral tal-live) jistgħu jikkawżu volttagġ abnormi. Dan jista’ jikkawża l-inverter li jiddeċide volttagġ li ma jissostanjx ma’ l-volttagġ reali tal-grill, bl-aħħar jikkawża l-erġa tal-overvoltage.

Meta l-inverter jopra fil-lung, l-konnessjonijiet tafel u qasrijiet fis-silġa tal-grill jistgħu jiżdied l-impedanza. Skont il-Liġi ta’ Joule (Q = I²Rt, fejn Q huwa l-ħal, I huwa l-korrent, R huwa l-impedanza, u t huwa l-ħin), l-impedanza akbar tigħaddi għal ħal akbar, li jirriżulta f’rizzett lokali. Dan jikkażza l-prestazzjoni elektrika tas-silġa, jirriżulta f’volttagġ transjent akbar fil-inverter, u jikkawża l-erġa tal-overvoltage.

(2) Fatturi strutturali u ta’ kariku tal-grill: konflitt bejn kapajta tal-grill u assorbiment tal-karigu

F’dawn l-oqsma, speċjalment fit-truf rurali jew fit-truf b’infrastruttura tal-grill mhux sviluppata, l-assorbiment tal-karigu tal-grill huwa limitat. Meta l-kapajta tal-PV installata f’dak il-stess distrett ta’ distribuzzjoni huwa troppo kbir, ammont kbir tal-enerġija tal-PV jiġi mittud fil-grill. Jekk il-grill ma jistax jaqdi dan l-enerġija efficacement u ftit, l-volttagġ tal-grill jiżdied.

Problemi relavoli mal-transformator

I-transformaturi jilgħaqu ruħ importanti fil-konverżjoni tal-volttagġ u distribuzzjoni tal-enerġija fil-grill:

Jekk it-transformatur huwa hawnhekk mis-silġa tal-grill, l-volttagġ tal-output tiegħu solitament jiżdied biex ikompensa għad-drop tal-volttagġ fis-silġa u jassigura l-volttagġ normali fit-truf hawnhekk mit-transformatur. Imma dan jista’ jikkawża overvoltage fis-silġa tal-grill qrib mit-transformatur.

Is-settings tar-ratjini tal-transformatur mhux ragjonevoli jew erruri operattivi (pereżempju, kontatt povera tal-switcher tat-taps) jistgħu jaffettwaw il-ratju tal-transformatur, li b’dan l-mod jirriza l-volttagġ tal-output u jikkawża l-erġa tal-overvoltage tal-volttagġ tal-grill.

(3) Fatturi relavoli mal-inverter: settings iniziali u erruri operattivi

L-inverters jilgħaw mill-fabbrika b’limsa ta’ protezzjoni ta’ volttagġ predefinita. Fl-applikazzjonijiet prattika, jekk din il-limsa mhux taqsima għal l-kondizzjonijiet reali tal-grill, jista’ jikkawża interpretazzjonijiet sbagħati. Pereżempju, jekk il-volttagġ tal-grill jiġi flutuanti f’limsa normali, imma l-limsa ta’ protezzjoni tal-volttagġ tal-inverter hija settjata niska, l-inverter se jrapporta erġien tal-overvoltage frekwenti.

Fl-operazzjoni ta’ tfittex, l-inverters jistgħu jkunu involti f’fallimentijiet tal-hardware (pereżempju, sidir tal-volttagġ dammaggi, boards tal-kontroll defectużi). Dawn il-fallimentijiet jistgħu jikkawżu detektaż mhux korretti tal-volttagġ tal-grill, li jirriżultaw fl-attivazzjoni sbagħata tal-mhedda ta’ protezzjoni tal-overvoltage u is-silġa tal-inverter.

Problemi ta’ konnezzjoni multi-inverter

Fistazzjonijiet PV kbiri, ser jkun hemm multi-inverters li jkunu konnessi mal-grill fl-istess ħin. Jekk multi-inverters single-phase jiġu konnessi su f’faċ unika, il-korrent fuq dawn il-faċi jkun eċċessivament kbir, li jikkawża bilanċ tal-volttagġ tal-grill u jirriza l-volttagġ tal-faċi.

III. Perikolu tal-erġa tal-overvoltage għal stazzjonijiet PV u l-grill

(1) Danni għal equipament tal-stazzjonijiet PV: risku akbar ta’ falliment tal-inverter

Meta l-volttagġ tal-grill huwa overvoltage, il-komponenti elektroniki fil-inverter jiġu esposti għal volttagġ superjur illa l-valur nominati tagħhom, li jaccelera l-invecchiament jew jistgħu jikkawżu dannu diretta.

Pereżempju, id-dispositivi tal-kotrull tal-enerġija fil-inverter (bħal IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors) jiġu esposti għal stress akbar tal-volttagġ waqt l-avvi u l-isilġa ta’ l-overvoltage, li jistgħu jikkawżu breakdown u jrendu l-inverter inoperativ.

Hija ukoll possibli li l-overvoltage tkun responsabbli għal falliment fil-kitrutt tal-kontroll tal-inverter, li jimpedixxi l-kotrull preċisu tal-volttagġ u kurrent tal-output, u b’dan l-mod jirriduci l-effiċjenza u r-relibilità tal-inverter.

Ħoss tal-modulijiet PV qasri

Il-volttagġ eċċessivament kbir tal-grill jista’ jiġi reflettut lejn is-silġa tal-modulijiet PV permezz tal-inverter, li jirriza l-volttagġ operattiv tal-modulijiet. L-operazzjoni tan-niżża modulijiet PV taħt volttagġ kbir tista’ timmodifika l-prestazzjoni tal-materiali semikonducenti interni, li jirriżultaw f’problemijiet bħal hot spots u mikrofractures.

(2) Impatt fuq l-stabilità tal-grill: quality tal-enerġija deteriurat

L-overvoltage tal-volttagġ tal-grill jiddeteriora l-quality tal-enerġija u jikkawża polluzzjoni harmonika. Meta l-volttagġ jiżdied mill-limsa normali, il-kariku nonlineari fis-sistema tal-enerġija jikkreaw kurrent addizzjonali harmoniku, li b’dan l-mod jirkupru l-volttagġ tal-grill, b’modi li jikkrea ciklu vizjuż. Il-harmoniku jirriżultaw f’dħul akbar tal-ħal fil-komponiment elektromekkaniku, jirridu l-ħin ta’ servizz, u jistgħu jinterferixxu mal-funzionament normali tas-sistemi tal-komunikazzjoni, li jirridu l-stabilità komplet tal-sistema tal-enerġija.

(3) Perdit ta’ ġenerazzjoni tal-enerġija u benefiċċi ekonomiċi qasri: isilġa tal-inverter u oparazzjoni derated

Meta l-inverter jiddetektja l-overvoltage tal-volttagġ tal-grill, jisilġi għal protezzjoni jew jiġi operat b’potenza ridotta biex jassigura s-sigurtà tal-equipament. Is-silġa tal-inverter tiffaċilita l-istopp totali tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-stazzjonijiet PV, li jirriżultaw f’perdit diretti tal-enerġija.

Kostijiet operattivi u manutenzjonali (O&M) akbar fil-lung

Id-dannu għal equipament tal-stazzjonijiet PV (pereżempju, l-inverters u l-modulijiet PV) minn erġien tal-overvoltage tal-volttagġ jikkawżaw reparti u sostituzzjonijiet tempestivi. Dan jirriżulta mhux biss f’kostijiet akbar ta’ riparazzjoni fil-qasir, imma jikkawża wkoll bisogna ta’ sostituzzjonijiet akbar tal-equipament fil-lung għal raġun tal-ħoss skurt, li jirridu kostijiet O&M akbar fil-lung.

IV. Soluzzjonijiet effettivi għal erġien tal-overvoltage tal-volttagġ

(1) Planifikazzjoni pre-konstruzzjoni u ottimizzazzjoni tad-design: survey u assessjament komprensiv tal-grill

Fl-fażi pre-konstruttiva tal-stazzjonijiet PV, għandu ssir survey u assessjament komprensiv u dettagliat tal-grill lokali. Il-parametri ewlenin bħal struttura tal-grill, kapajta, kondizzjonijiet tal-karigu, u l-limsa ta’ flutuazzjoni tal-volttagġ għandhom jiġu studjati. Għandu tużaw software professionali ta’ analisi tal-enerġija biex issimu simulazzjonijiet u analisi potenzjal tal-impatt tal-stazzjonijiet PV fuq il-grill wara t-tielet.

Pereżempju, tools bħal PSCAD (Power System Computer-Aided Design) jew ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) jistgħu jissimu simulazzjonijiet tal-bidla tal-volttagġ tal-grill taħt diversi kapajtat tal-PV installati, lokazzjonijiet ta’ konnezzjoni, u metodi ta’ konnezzjoni. Dan jgħin fil-determinazzjoni tal-plan ta’ konstruzzjoni tal-stazzjonijiet PV aħjar, jassigura l-volttagġ saħħa tal-grill, u jirridu l-risku ta’ erġien tal-overvoltage tal-volttagġ minn l-oqsma tal-source.

Planifikazzjoni ragjonevoli tal-kapajta installata tal-PV

Bazza l-kapajta tal-assorbiment tal-karigu tal-grill u kapajta tal-transformatur, il-kapajta installata tal-stazzjonijiet PV għandha tippianifikata ragjonevolment. Evita l-konsentrazzjoni eċċessiva tal-equipament tal-PV f’dak il-stess distrett ta’ distribuzzjoni biex tipprevedi l-izdied tal-volttagġ minn raġun tal-enerġija tal-PV eċċessiva li l-grill ma jistax jaqdiha.

Ottimizzazzjoni tal-metodijiet ta’ konnezzjoni tal-inverter

Għal stazzjonijiet PV b’inverters multipli, il-metodijiet ta’ konnezzjoni tal-inverter għandhom jiġu ottimizzati. Evita l-konsentrazzjoni ta’ multi-inverters single-phase su f’faċ unika, imma distribuhhom qasra tal-faċi tri ta’ l-grill biex tkun multi-point ta’ konnezzjoni tal-grill. Dan jbilanċja l-kurrent tri-faċ u jirridu l-bilanċ mhux regolari u l-izdied tal-volttagġ minn raġun tal-kurrent single-phase eċċessivament kbir.

(2) Selezzjoni, installazzjoni, u specs ta’ kommissjoni tal-equipament: użu ta’ kabli ta’ alta kwalità u taqsima ragjonewla

Fil-konstruzzjoni tal-stazzjonijiet PV, għandu tużaw kabli ta’ alta kwalità li jissodisfaw is-standard nazzjonali. Is-speċifikazzjonijiet tal-kablu u l-area ta’ sezjoni għandhom jiġu selezzjonati baza tal-potenza reale tal-trasferiment u l-distanza.

Għal konnezzjonijiet tal-grill ta’ tfittex, huwa neċessarju li l-area ta’ sezjoni tal-kablu tkun akbar biex tirridu l-impedanza tal-silġa u l-drop tal-volttagġ.

Nelħad, it-taqsima tal-kablu għandha tkun ragjonewla biex tiviti l-kablu eċċessivament twil, miċħud, jew bent b’moħħ mhux neċessarju. Fil-taqsima, għandu tużaw trays tal-kablu jew conduits biex jipproteġġu u jorganizzaw il-kablu, li jassigura l-operazzjoni sigura tal-kablu.

Pereżempju, f’stazzjonijiet PV kbiri, jista’ jiġi adottat il-laying tal-kablu taħt tal-art, u r-rota tal-kablu jista’ jiġi pianifikat ragjonewlament biex jirridu l-lunghezza u t-taqsima tal-kablu, li jirriżultaw f’effiċjenza akbar tal-trasferiment tal-enerġija u probabbiltà qasra tal-erġien tal-overvoltage tal-volttagġ.

Selezzjoni u installazzjoni ta’ l-inverter preċisa

Meta tselezzjonja l-inverters, għandha tkun considerata l-kondizzjonijiet tal-grill lokali. Inverters b’limsa wiesa ta’ adaptazzjoni tal-volttagġ, protezzjoni affidabbli tal-overvoltage, u effiċjenza akbar tal-konverżjoni tal-enerġija għandhom jiġu selezzjonati.

Fl-installazzjoni, assigura l-taqsima korretta tal-kablu AC tal-inverter biex tiviti l-volttagġ abnormi minn raġun tal-swapping tal-neutral u live wires.

Konfigurazzjoni u manutenzjoni ragjonewla tal-transformatur

Transformaturi b’prestazzjoni ta’ regolazzjoni tal-volttagġ bona għandhom jiġu selezzjonati biex jippermettu l-adjustament tempestiv meta l-volttagġ tal-grill jiġi flutuanti. Nelħad, l-manutenzjoni u l-monitoraġġ għandhom jiġu stregniti. Il-parametri tal-transformatur, bħal switcher tat-taps, windings, u livelli tal-oli, għandhom jiġu inspezzjonati regolarment biex jassiguraw l-operazzjoni normali tal-transformatur.

Għal transformaturi hawnhekk mis-silġa tal-grill, jista’ jiġu użati on-load tap changers biex jippermettu l-adjustament real-time tal-volttagġ tal-output tal-transformatur permezz ta’ kontrol remot, li jassigura li l-volttagġ fis-silġa tal-grill jiġi mantanut f’limsa normali.

(3) Monitoraġġ operattiv u strategiji ta’ regolazzjoni intelligenti: stabbilizzazzjoni ta’ sistema ta’ monitoraġġ real-time

Għandu ssir stabbilizzazzjoni ta’ sistema ta’ monitoraġġ real-time komplet għal stazzjonijiet PV biex jimmonitora parametri tal-grill bħal volttagġ, kurrent, potenza, u frekwenza f’real-time. Is-sensuri installati fis-silġa tal-grill, l-end tal-output tal-inverter, u l-modulijiet PV jiġu transmit data kolektati għal centre ta’ monitoraġġ f’real-time. Big data analytics u platforms ta’ computing tal-cloud huma użati biex jianalizzaw u jipproċessaw data ta’ monitoraġġ, li jgħin fil-detektaż tempestiv ta’ anomali bħal overvoltage tal-volttagġ.

Pereżempju, b’settjar threshhold ta’ warning preżocupa għal overvoltage, is-sistema tisma’ automaticament warn jekk il-volttagġ tal-grill monitorat jiġi prossim jew jiżdied mill-threshhold, li jirrimminka l-personal ta’ O&M biex jivvintaw l-erġien.

Manutenzjoni regolar u troubleshooting ta’ erġien

Għandu ssir plan ta’ manutenzjoni regolar strettgħa għal stazzjonijiet PV biex jikkoordinaw inspezzjonijiet, manutenzjoni, u kurata regolari tal-equipament.

Il-status operattiv tal-equipament bħal inverters, modulijiet PV, kabli, u transformaturi għandhu jiġi verifikat regolarment biex jidentifikaw u jirriparaw risqu potenziali ta’ erġien. Fil-manutenzjoni, għandu tużaw test u rekordjar parametri tal-equipament, u data storika għandha tigħaddi biex jianalizzaw l-trendi operattivi tal-equipament u jprevedu l-erġien potenziali prima.