Quin és el mode d'operació del transformador elevador en la generació fotovoltaica?

1 Panoràmica del procés de generació d'energia fotovoltaica

En el meu treball diari com a tècnic de manteniment i operacions de primera línia, el procés de generació d'energia fotovoltaica que trobo implica connectar panells solars individuals en mòduls fotovoltaics, que després s'interconnecten a través de caixes combinatories per formar una matxissa fotovoltaica. L'energia solar es converteix en corrent contínua (CC) per la matxissa fotovoltaica, després es transforma en corrent alternada trifàsica (CA) mitjançant un inversor trifàsic (CC-CA). Posteriorment, un transformador elevador augmenta la tensió per adaptar-se als requisits de la xarxa elèctrica pública, permetent la integració i distribució d'energia elèctrica a l'equipament connectat a la xarxa.

2 Classificació de les falles habituals en l'operació de la generació d'energia fotovoltaica
2.1 Falles en l'operació de la subestació

Durant el manteniment, les falles de la subestació es poden classificar en falles de línies de transmissió, falles de barraments, falles de transformadors, falles d'interruptors de alta tensió i equipament auxiliar, i falles de dispositius de protecció relè. Aquestes afecten directament la transformació i transmissió de l'energia elèctrica.

2.2 Falles en l'àrea PV

Les falles en l'àrea PV sovint provenen de pràctiques de instal·lació deficients, com problemes amb els panells solars, cadenes i caixes combinatories degut a una instal·lació inadequada, malfuncionaments d'inversors per a una puesta en marcha insuficient, i falles en l'equipament auxiliar del transformador elevador. A més, la falta de supervisió durant les inspeccions pot portar a no detectar riscos potencials, exacerbant possibles fallades.

2.3 Falles de comunicació i automatització

Encara que les falles del sistema de comunicació i automatització no afectin immediatament la generació d'energia, dificulten l'anàlisi operativa, la detecció de defectes i les capacitats de control remot, posant riscos de seguretat que podrien escal·lar si no s'aborden.

2.4 Falles geogràfiques i ambientals

Els factors ambientals poden causar deformacions d'equips degut al assentament del sòl, circuits elèctrics curts per a espais de seguretat insuficients, corrosió per a la salinitat, degradació de l'aïllament per a l'humitat, i circuits curts causats per la intrusió de fauna.

3 Causes radicals de les falles habituals

Teòricament, els accidents i les falles majors es poden prevenir a través d'una gestió estricta. No obstant això, en la pràctica, persisteixen incidents de seguretat elèctrica i falles d'equipament degut a:

• Defectes de disseny en projectes PV inicials deguts a un desenvolupament apressat i la falta d'experiència.

• Calitat de construcció compromesa per a calendaris ajustats, conduint a un treball de qualitat inferior i riscos operatius a llarg termini.

• Incapacitat per avaluar la fiabilitat de l'equipament sense proves operatives exhaustives, resultant en l'ús de components de baixa qualitat.

• Falta de competències entre el personal de manteniment, amb molts nous contractats que depenen de mètodes de formació obsolets, sense suficient habilitat en el diagnòstic de falles i resposta d'emergència.

4 Solucions

Estratègies tècniques per abordar les falles habituals en les estacions de energia PV inclouen:

• Planificació rigorosa inicial per assegurar que els dissenys s'ajustin a les condicions específiques del lloc.

• Gestió integral de la infraestructura amb una selecció estricta de contractistes i control de qualitat.

• Qualificació estricta de l'equipament per excloure productes de baixa qualitat.

• Programas de formació millorats per millorar la responsabilitat i la expertesa tècnica del personal.
  La implementació d'aquestes mesures pot reduir significativament l'ocurrència de falles.

4.1 Gestió de falles en la subestació

Les falles de la subestació segueixen protocols estàndard de gestió de falles elèctriques. En cas d'interrupcions de barraments o saltos de línia, les subestacions de un sol barrament poden experimentar un apagament total de la subestació, activant la protecció d'illa i el paratge de l'inversor. Els operadors han de:

• Assegurar l'energia auxiliar i verificar els sistemes de suport per a CC i comunicació.

• Analitzar les accions dels dispositius de protecció per identificar tipus de falles.

• Inspeccionar els sistemes primaris, localitzar falles i coordinar amb els operadors de la xarxa per a la restauració segura.

4.2 Causas de falles en l'àrea PV

Els factors clau que contribueixen a les falles en l'àrea PV inclouen:

• Pràctiques de instal·lació deficients, com connexions floxes, components de baixa qualitat i sellat insuficient en les caixes combinatories.

• Coordinació ineficaz entre equips d'instal·lació, cablejat i puesta en marcha d'inversors i transformadors.

• Degradació ambiental, especialment corrosió per a la salinitat costanera i degradació de l'aïllament.

• Desgast per a una operació prolongada, incloent l'aflojament de components de ventiladors, blocs de terminals i cerra-puertas de carcasses.

4.3 Estratègies de prevenció de falles

Les mesures preventives per a falles en l'equipament elèctric involucren:

• Assegurar que la qualitat de la construcció compleixi amb els estàndards operatius abans de la transició.

• Supervisió tècnica proactiva i mitigació de riscos ambientals durant l'operació.

• Fomentar la responsabilitat i les habilitats analítiques del personal a través de formació orientada.

4.4 Detecció i gestió de falles

Les falles ocultes entre els panells solars i les caixes combinatories, que causen pèrdues d'energia sense símptomes evidents, es poden detectar utilitzant amperímetres de pinça per a mesurar les corrents de cadena. Es haurien de substituir prontament els components, fusibles o connexions defectuosos.

4.4.1 Falles en les caixes combinatories

Els problemes habituals inclouen falles de sellat, malfuncionaments del mòdul de comunicació i sobrecalentament per a terminals floxes. Les inspeccions regulars durant la mantinguda de primavera, incloent el resealat i l'apretat de connexions, poden mitigar els riscos de sobrecalentament durant l'estiu.

4.4.2 Falles en els inversors

Les fallades dels inversors, que sovint es manifesten com parades o problemes d'arrancada, són freqüents durant l'operació inicial. Després de la puesta en marcha, el sobrecalentament degut a una ventilació deficient o malfuncionaments de components o programari és típic. Les mesures preventives inclouen la neteja regular dels filtres i les inspeccions dels ventiladors.

4.4.3 Falles en els transformadors elevadors

Els transformadors moderns de tipus sec rarament fallen, però els problemes habituals inclouen l'ingrés de fauna salvatge degut a un sellat deficient, malfuncionaments de ventiladors i falles de valvules i cerra-puertas. En projectes costaners o híbrids, les terminacions de cables i els parafulmes requereixen una vigilància addicional per a prevenir interrupcions de línies de recollida. La prevenció de falles depèn de les inspeccions rutinàries i la monitorització tècnica.