Jaký je operační režim stoupacího transformátoru v fotovoltaické výrobě elektrické energie

1 Přehled procesu výroby fotovoltaické energie

V mém každodenním práci jako technik pro operační a servisní činnost se setkávám s procesem výroby fotovoltaické energie, který zahrnuje propojení jednotlivých solárních panelů do fotovoltaických modulů, které jsou následně paralelně spojeny prostřednictvím sběrných boxů tvoříce fotovoltaickou pole. Sluneční energie je převedena na stejnosměrný proud (DC) fotovoltaickou polí, poté transformována na třífázový střídavý proud (AC) pomocí třífázového inverteru (DC-AC). Následně je napětí zvýšeno pomocí step-up transformátoru, aby odpovídalo požadavkům veřejné elektrické sítě, což umožňuje integraci a distribuci elektrické energie do zařízení připojených k síti.

2 Klasifikace běžných vad v provozu fotovoltaické výroby energie
2.1 Vady v provozu podstací

Během údržby lze vady v podstacích rozdělit na vady přenosových linek, vady sběrnice, vady transformátorů, vady vysokonapěťových spínačů a pomocného zařízení a vady relé ochranných zařízení. Tyto vady přímo ovlivňují transformaci a přenos elektrické energie.

2.2 Vady v provozu PV oblasti

Vady v PV oblasti často vznikají z důvodu nedostatečných instalátorských praxí, jako jsou problémy se solárními panely, řetězci a sběrnými boxy kvůli nesprávné instalaci, poruchy invertorů z důvodu nedostatečné komise, a vady v pomocném zařízení step-up transformátoru. Kromě toho mohou nedbalosti při inspekčních kontrolech vést k nezjištění potenciálních rizik, což může zhoršit možné selhání.

2.3 Vady v komunikaci a automatizaci

Ačkoli vady v systémech komunikace a automatizace nemusí okamžitě ovlivnit výrobu energie, brání analytickým operacím, detekci vad a schopnostem vzdáleného řízení, což představuje bezpečnostní rizika, která by mohla eskalovat, pokud nebudou vyřešena.

2.4 Geografické a environmentální vady

Environmentální faktory mohou způsobit deformaci zařízení kvůli sesuvu půdy, elektrické krátké spojení z nedostatečných bezpečnostních vzdáleností, korozí z mořského správu, degradaci izolace kvůli vlhkosti a krátké spojení způsobené invazí divokých zvířat.

3 Základní příčiny běžných vad

Teoreticky lze předcházet nehodám a velkým vadám prostřednictvím přísného řízení. V praxi však trvají elektrické bezpečnostní incidenty a selhání zařízení kvůli:

• Konstrukčním vadám v raných PV projektech v důsledku pospěšného vývoje a nedostatku zkušeností.

• Znehodnocení kvality stavby kvůli těsným lhůtám, což vede k nedostatečné kvalitě práce a dlouhodobým operačním rizikům.

• Neschopnosti hodnotit spolehlivost zařízení bez komplexních operačních testů, což vede k použití nízkokvalitních komponentů.

• Schodům v dovednostech personálu pro údržbu, kde mnoho nově najatých zaměstnanců spoléhá na zastaralé metody školení, chybí jim zručnost v diagnostice vad a reakci v nouzi.

4 Řešení

Technické strategie pro řešení běžných vad v fotovoltaických elektrárnách zahrnují:

• Přísné plánování v předstihu, aby se zajistilo, že návrhy odpovídají specifickým podmínkám lokality.

• Komplexní správa infrastruktury s přísným výběrem dodavatelů a kontrolou kvality.

• Přísné kvalifikace zařízení, aby byly vyloučeny nízkokvalitní produkty.

• Zlepšení školicích programů pro zvyšování odpovědnosti a technických znalostí personálu.
  Implementace těchto opatření může výrazně snížit výskyt vad.

4.1 Řešení vad v podstacích

Vady v podstacích se řídí standardními protokoly řešení elektrických vad. V případě výpadků sběrnice nebo odpojení linek mohou jednosběrnice podstace způsobit kompletní výpadek stanice, aktivovat ochranu ostrova a vypnutí invertoru. Operátoři musí:

• Zabezpečit pomocné zdroje energie a ověřit systémy pro zálohu DC a komunikaci.

• Analyzovat akce ochranných zařízení, aby identifikovali typ vady.

• Provést kontrolu hlavních systémů, lokalizovat vady a koordinovat s operátory sítě pro bezpečné obnovení.

4.2 Příčiny vad v PV oblasti

Klíčové faktory přispívající k vadám v PV oblasti zahrnují:

• Špatné instalátorské praktiky, jako jsou volné spojení, nízkokvalitní komponenty a nedostatečné uzavření v sběrných boxech.

• Neúčinnou koordinaci mezi instalátorskými, drátovými a komisačními týmy pro invertory a transformátory.

• Environmentální degradaci, zejména korozí z mořského správu a degradací izolace.

• Znásobení v důsledku dlouhodobého provozu, včetně uvolnění součástí ventilátorů, terminálových bloků a uzávěrů.

4.3 Strategie prevence vad

Prevence vad elektrického zařízení zahrnuje:

• Zajištění, aby kvalita stavby splňovala operační standardy před předáním.

• Proaktivní technické dohled a mitigaci environmentálních rizik během provozu.

• Rozvoj odpovědnosti a analytických dovedností personálu prostřednictvím cílených školení.

4.4 Detekce a řešení vad

Skryté vady mezi solárními panely a sběrnými boxy, které způsobují ztrátu energie bez zřetelných příznaků, lze detekovat pomocí klíčových ampermetrů pro měření proudů v řetězcích. Poruchované komponenty, pojistky nebo spojení by měly být okamžitě nahrazeny.

4.4.1 Vady sběrných boxů

Běžné problémy zahrnují selhání těsnění, poruchy komunikačních modulů a přehřívání z důvodu volných terminálů. Pravidelné kontroly během jarní údržby, včetně znovuuzavření a utěsnění spojení, mohou snížit rizika přehřívání v létě.

4.4.2 Vady invertorů

Poruchy invertorů, často manifestující se jako vypnutí nebo problémy při startu, jsou běžné během počátečního provozu. Po komise je typické přehřívání kvůli špatnému větrání nebo selhání komponent nebo softwaru. Prevence zahrnuje pravidelné čištění filtrů a kontrolu ventilátorů.

4.4.3 Vady step-up transformátorů

Moderní suché transformátory zřídkakdy selhávají, ale běžné problémy zahrnují proniknutí zvířat kvůli špatnému uzavření, selhání ventilátorů a selhání uzávěrů ventilů. V pobřežních nebo hybridních projektech vyžadují konec kabelů a ochranné přepínače extra pozornost, aby se zabránilo výpadkům sběrných linek. Prevence vad závisí na pravidelných kontrollách a technickém monitoringu.