Quel est le mode de fonctionnement du transformateur élévateur dans la production d'énergie photovoltaïque

1 Aperçu du processus de production d'énergie photovoltaïque

Dans mon travail quotidien en tant que technicien de maintenance de première ligne, le processus de production d'énergie photovoltaïque que je rencontre implique la connexion de panneaux solaires individuels en modules photovoltaïques, qui sont ensuite parallélisés via des boîtes de jonction pour former un tableau photovoltaïque. L'énergie solaire est convertie en courant continu (CC) par le tableau photovoltaïque, puis transformée en courant alternatif triphasé (CA) via un onduleur triphasé (CC-CA). Ensuite, un transformateur élévateur augmente la tension pour correspondre aux exigences du réseau électrique public, permettant l'intégration et la distribution de l'énergie électrique aux équipements connectés au réseau.

2 Classification des pannes courantes dans l'exploitation de la production d'énergie photovoltaïque
2.1 Pannes d'exploitation de la sous-station

Lors de la maintenance, les pannes de la sous-station peuvent être classées en pannes de lignes de transport, pannes de barres de collecte, pannes de transformateurs, pannes de disjoncteurs haute tension et d'équipements auxiliaires, et pannes de dispositifs de protection relais. Ces pannes ont un impact direct sur la transformation et la transmission de l'énergie électrique.

2.2 Pannes d'exploitation de la zone PV

Les pannes dans la zone PV proviennent souvent de pratiques d'installation non conformes, telles que des problèmes avec les panneaux solaires, les chaînes et les boîtes de jonction dues à une installation inadéquate, des dysfonctionnements d'onduleurs dus à une mise en service insuffisante, et des pannes dans les équipements auxiliaires des transformateurs élévateurs. De plus, une négligence lors des inspections peut conduire à des dangers potentiels non détectés, aggravant les éventuelles pannes.

2.3 Pannes de communication et d'automatisation

Bien que les pannes de systèmes de communication et d'automatisation n'affectent pas immédiatement la production d'énergie, elles entravent l'analyse opérationnelle, la détection des défauts et les capacités de contrôle à distance, posant des risques de sécurité qui pourraient s'aggraver si non traités.

2.4 Pannes géographiques et environnementales

Les facteurs environnementaux peuvent causer une déformation des équipements due au tassement du sol, des courts-circuits électriques dus à des espacements de sécurité insuffisants, de la corrosion due à la brume salée, de la dégradation de l'isolation due à l'humidité, et des courts-circuits causés par l'intrusion de la faune.

3 Causes profondes des pannes courantes

Théoriquement, les accidents et les pannes majeures peuvent être évités grâce à une gestion stricte. Cependant, dans la pratique, les incidents de sécurité électrique et les pannes d'équipement persistent en raison de :

• Des défauts de conception dans les projets PV initiaux résultant d'un développement précipité et d'un manque d'expérience.

• Une qualité de construction compromise en raison de calendriers serrés, entraînant un travail de mauvaise qualité et des risques opérationnels à long terme.

• L'incapacité à évaluer la fiabilité des équipements sans tests opérationnels complets, conduisant à l'utilisation de composants de mauvaise qualité.

• Des lacunes en compétences chez le personnel de maintenance, avec de nombreux nouveaux embauchés dépendant de méthodes de formation obsolètes, manquant de compétence en diagnostic de pannes et en réponse d'urgence.

4 Solutions

Les stratégies techniques pour résoudre les pannes courantes dans les centrales photovoltaïques incluent :

• Une planification rigoureuse en amont pour s'assurer que les conceptions correspondent aux conditions spécifiques du site.

• Une gestion complète de l'infrastructure avec une sélection stricte des entrepreneurs et un contrôle de qualité.

• Une qualification stricte des équipements pour exclure les produits de mauvaise qualité.

• Des programmes de formation renforcés pour améliorer la responsabilité et l'expertise technique du personnel.
  La mise en œuvre de ces mesures peut réduire considérablement l'occurrence des pannes.

4.1 Gestion des pannes de la sous-station

Les pannes de la sous-station suivent des protocoles standard de gestion des pannes électriques. En cas de coupures de barres de collecte ou de déclenchement de lignes, les sous-stations à une seule barre de collecte peuvent subir une panne totale, déclenchant la protection d'îlotage et l'arrêt des onduleurs. Les opérateurs doivent :

• Sécuriser l'alimentation auxiliaire et vérifier les systèmes de secours pour le CC et la communication.

• Analyser les actions des dispositifs de protection pour identifier les types de pannes.

• Inspecter les systèmes primaires, localiser les pannes et coordonner avec les opérateurs du réseau pour une restauration en toute sécurité.

4.2 Causes des pannes dans la zone PV

Les principaux facteurs contribuant aux pannes dans la zone PV incluent :

• Des pratiques d'installation médiocres, telles que des connexions lâches, des composants de mauvaise qualité et un scellement inadéquat dans les boîtes de jonction.

• Une coordination inefficace entre les équipes d'installation, de câblage et de mise en service des onduleurs et des transformateurs.

• Une dégradation environnementale, en particulier la corrosion due à la brume salée côtière et la dégradation de l'isolation.

• Usure due à une exploitation prolongée, y compris le desserrage des composants de ventilateurs, des blocs de bornes et des loquets de boîtiers.

4.3 Stratégies de prévention des pannes

Les mesures préventives pour les pannes d'équipements électriques comprennent :

• Assurer que la qualité de la construction répond aux normes opérationnelles avant la remise.

• Une supervision technique proactive et une atténuation des risques environnementaux pendant l'exploitation.

• Favoriser la responsabilité et les compétences analytiques du personnel grâce à des formations ciblées.

4.4 Détection et gestion des pannes

Les pannes cachées entre les panneaux solaires et les boîtes de jonction, qui causent une perte d'énergie sans symptômes évidents, peuvent être détectées à l'aide de pinces ampèremétriques pour mesurer les courants de chaîne. Les composants défectueux, fusibles ou connexions doivent être remplacés rapidement.

4.4.1 Pannes de boîtes de jonction

Les problèmes courants incluent des échecs de scellement, des dysfonctionnements de modules de communication et des surchauffes dues à des connexions lâches. Des inspections régulières lors de la maintenance de printemps, y compris le rescellement et le resserrage des connexions, peuvent atténuer les risques de surchauffe en été.

4.4.2 Pannes d'onduleurs

Les pannes d'onduleurs, souvent manifestées par des arrêts ou des problèmes de démarrage, sont fréquentes au début de l'exploitation. Après la mise en service, la surchauffe due à une ventilation insuffisante ou des dysfonctionnements de composants/logiciels est typique. Les mesures préventives incluent le nettoyage régulier des filtres et l'inspection des ventilateurs.

4.4.3 Pannes de transformateurs élévateurs

Les transformateurs modernes à sec ne tombent que rarement en panne, mais les problèmes courants incluent l'entrée de la faune due à un scellement insuffisant, des dysfonctionnements de ventilateurs et des échecs de loquets de valves. Dans les projets côtiers ou hybrides, les terminaisons de câbles et les parafoudres nécessitent une vigilance accrue pour prévenir les coupures de lignes collectrices. La prévention des pannes repose sur des inspections régulières et une surveillance technique.