Was ist der Betriebsmodus des Spannungstransformators in der Photovoltaik?

1 Überblick über den Prozess der Photovoltaik-Stromerzeugung

In meiner täglichen Arbeit als Techniker für Frontline-Betrieb und Wartung beinhaltet der Prozess der Photovoltaik-Stromerzeugung, den ich antreffe, die Verbindung einzelner Solarmodule zu Photovoltaik-Modulen, die dann über Kombinierkästen parallelgeschaltet werden, um eine Photovoltaik-Anlage zu bilden. Die Sonnenenergie wird von der Photovoltaik-Anlage in Gleichstrom (DC) umgewandelt und dann über einen Dreiphasenwechselrichter (DC-AC) in Drehstrom (AC) transformiert. Anschließend wird die Spannung durch einen Spannungssteigertransformator erhöht, um den Anforderungen des öffentlichen Stromnetzes gerecht zu werden, was die Integration und Verteilung der elektrischen Energie an netzbetriebene Geräte ermöglicht.

2 Einteilung gängiger Fehler bei der Betriebsführung der Photovoltaik-Stromerzeugung
2.1 Umspannwerksbetriebsfehler

Während der Wartung können Umspannwerksfehler in Leitungsfaults, Busleiterfehler, Transformatorfehler, Hochspannungsschalter- und Hilfsgerätefehler sowie Relais- und Schutzgerätefehler unterteilt werden. Diese beeinflussen direkt die Spannungsumwandlung und -übertragung der elektrischen Energie.

2.2 PV-Bereichsbetriebsfehler

Fehler im PV-Bereich resultieren oft aus mangelhaften Installationspraktiken, wie Probleme mit Solarmodulen, Strings und Kombinierkästen aufgrund fehlerhafter Installation, Inverterausfälle aufgrund unzureichender Inbetriebnahme und Fehler in Hilfseinrichtungen von Spannungssteigertransformatoren. Darüber hinaus kann die Vernachlässigung während Inspektionen zu nicht erkannten potenziellen Gefahren führen, die mögliche Ausfälle verschlimmern können.

2.3 Kommunikations- und Automatisierungsfaults

Obwohl Kommunikations- und Automatisierungssystemfehler die Stromerzeugung nicht sofort beeinträchtigen, behindern sie die operativen Analysen, die Mängelerkennung und die Fernsteuerungsfähigkeiten, was Sicherheitsrisiken schafft, die sich bei Nichtbeachtung verschlimmern könnten.

2.4 Geografische und Umweltbedingte Fehler

Umweltfaktoren können zur Deformation von Ausrüstungen aufgrund von Bodensetzungen, elektrischen Kurzschlüssen aufgrund unzureichender Sicherheitsabstände, Korrosion durch Salzspray, Isolierstoffabbau durch Feuchtigkeit und Kurzschlüsse durch Wildtierintrusionen führen.

3 Ursachen gängiger Fehler

Theoretisch können Unfälle und schwere Fehler durch strenge Verwaltung verhindert werden. In der Praxis jedoch bestehen elektrische Sicherheitsvorfälle und Ausrüstungsausfälle weiterhin aufgrund:

• Konstruktionsfehler in frühen PV-Projekten, die auf eilige Entwicklung und mangelnde Erfahrung zurückzuführen sind.

• Kompromisse in der Bauqualität aufgrund knapper Zeitpläne, die zu minderwertiger Arbeit und langfristigen Betriebsrisiken führen.

• Unfähigkeit, die Zuverlässigkeit der Ausrüstung ohne umfassende Betriebstests zu bewerten, was zur Verwendung von minderwertigen Komponenten führt.

• Qualifikationslücken bei Wartungspersonal, wobei viele neue Mitarbeiter auf veraltete Schulungsmethoden angewiesen sind und keine Fähigkeiten in der Fehlerdiagnose und Notfallreaktion besitzen.

4 Lösungen

Technische Strategien zur Bewältigung gängiger Fehler in PV-Kraftwerken umfassen:

• Strenge Vorplanung, um sicherzustellen, dass Entwürfe den spezifischen Standortbedingungen entsprechen.

• Komplette Infrastrukturverwaltung mit strenger Auftragnehmerprüfung und Qualitätskontrolle.

• Strenge Ausrüstungsqualifikation, um minderwertige Produkte auszuschließen.

• Verbesserte Schulungsprogramme zur Steigerung der Verantwortung und technischen Fachkompetenz des Personals.
  Die Implementierung dieser Maßnahmen kann die Häufigkeit von Fehlern erheblich reduzieren.

4.1 Umspannwerksfehlerbehandlung

Umspannwerksfehler folgen standardisierten Verfahren zur Behandlung elektrischer Fehler. Im Falle von Busleiterausfällen oder Leitungsausfällen können Einbus-Umspannwerke vollständig ausgefallen sein, was die Inselbildungsschutzmaßnahmen und den Inverter-Ausfall auslöst. Die Bediener müssen:

• Hilfsenergie sichern und Reservesysteme für Gleichstrom und Kommunikation überprüfen.

• Die Aktionen der Schutzgeräte analysieren, um die Art der Fehler zu identifizieren.

• Primäre Systeme inspizieren, Fehler lokalisieren und mit Netzbetreibern koordinieren, um eine sichere Wiederherstellung zu gewährleisten.

4.2 Ursachen von PV-Bereichsfehlern

Wichtige Faktoren, die zu PV-Bereichsfehlern beitragen, sind:

• Mangelhafte Installationspraktiken, wie lose Verbindungen, minderwertige Komponenten und unzureichende Abdichtungen in Kombinierkästen.

• Ineffektive Koordination zwischen Installations-, Verkabelungs- und Inbetriebnahmeteams für Inverter und Transformator.

• Umweltbedingte Degradation, insbesondere Korrosion durch Küstensalznebel und Isolierstoffabbau.

• Verschleiß durch lange Betriebsdauer, einschließlich Lockerung von Lüfterkomponenten, Klemmblöcken und Gehäuseverschlüssen.

4.3 Fehlerpräventionsstrategien

Präventive Maßnahmen gegen elektrische Ausrüstungsfehler umfassen:

• Sicherstellen, dass die Bauqualität den Betriebsstandards entspricht, bevor es an die Abnahme geht.

• Proaktive technische Aufsicht und Risikominderung bei Umweltbedingungen während des Betriebs.

• Förderung der Verantwortung und analytischen Fähigkeiten des Personals durch gezielte Schulungen.

4.4 Fehlererkennung und -behandlung

Verborgene Fehler zwischen Solarmodulen und Kombinierkästen, die Energieverluste ohne offensichtliche Symptome verursachen, können mit Klammernmessern gemessen werden, um Stringströme zu messen. Defekte Komponenten, Sicherungen oder Verbindungen sollten unverzüglich ersetzt werden.

4.4.1 Kombinierkastenfehler

Gängige Probleme umfassen Abdichtungsfehler, Fehlfunktionen von Kommunikationsmodulen und Überhitzung durch lose Anschlüsse. Regelmäßige Inspektionen während der Frühjahrswartung, einschließlich Wiederverdichtung und Festziehen von Verbindungen, können das Risiko von Sommerüberhitzung verringern.

4.4.2 Inverterfehler

Inverterausfälle, die oft als Stillstands- oder Startprobleme auftreten, sind während des anfänglichen Betriebs häufig. Nach der Inbetriebnahme ist Überhitzung aufgrund schlechter Belüftung oder Komponenten-/Softwarefehlfunktionen typisch. Präventive Maßnahmen umfassen regelmäßiges Reinigen von Filtern und Inspektionen von Lüftern.

4.4.3 Spannungssteigertransformatorfehler

Moderne Trockentransformatoren scheitern selten, aber gängige Probleme umfassen das Eindringen von Wildtieren aufgrund mangelnder Abdichtung, Lüfterfehlfunktionen und Ventilverschlussfehler. In Küstengebieten oder Hybridprojekten erfordern Kabelenden und Überspannungsschützer zusätzliche Wachsamkeit, um Sammelleitungsausfälle zu verhindern. Die Fehlerprävention beruht auf routinemäßigen Inspektionen und technischem Monitoring.