Cal é o modo de operación do transformador elevador na xeración fotovoltaica

1 Visión xeral do proceso de xeración de enerxía fotovoltaica

No meu traballo diario como técnico de operacións e mantemento en primeira liña, o proceso de xeración de enerxía fotovoltaica co que me atopo implica conectar paneis solares individuais en módulos fotovoltaicos, que a continuación se paralellan mediante caixas combinadoras para formar unha matriz fotovoltaica. A enerxía solar convértese en corrente continua (CC) pola matriz fotovoltaica, despois transformada en corrente alternativa (CA) trifásica a través dun inversor trifásico (CC-CA). Posteriormente, un transformador elevador aumenta a tensión para coincidir coas necesidades da rede eléctrica pública, permitindo a integración e distribución da enerxía eléctrica aos equipos conectados á rede.

2 Clasificación de fallos comúns na operación da xeración de enerxía fotovoltaica
2.1 Fallos na operación da subestación

Durante o mantemento, os fallos na subestación poden clasificarse en fallos nas liñas de transmisión, fallos na barra de distribución, fallos no transformador, fallos nos interruptores de alta tensión e equipamentos auxiliares, e fallos nos dispositivos de protección relé. Estes afectan directamente á transformación e transmisión da enerxía eléctrica.

2.2 Fallos na operación da área PV

Os fallos na área PV solemos orixinarse en prácticas de instalación defectuosas, como problemas con paneis solares, cadeas e caixas combinadoras debido a unha instalación incorrecta, fallos nos inversores por unha puesta en marcha inadequada, e fallos nos equipamentos auxiliares do transformador elevador. Ademais, a falta de supervisión durante as inspeccións pode levar a non detectar potenciais riscos, exacerbando posibles fallos.

2.3 Fallos de comunicación e automatización

Aínda que os fallos nos sistemas de comunicación e automatización poden non afectar inmediatamente á xeración de enerxía, obstaculizan a análise operativa, a detección de defectos e as capacidades de control remoto, supoñendo riscos de seguridade que poden escalarse se non se abordan.

2.4 Fallos xeográficos e ambientais

Os factores ambientais poden causar deformacións no equipo debido ao asentamento do solo, cortocircuitos eléctricos por insuficiente separación de seguridade, corrosión por salpicaduras de sal, degradación do aislamento debido á humidade e cortocircuitos causados pola intrusión de vida silvestre.

3 Causas raíz dos fallos comúns

Teoricamente, os accidentes e grandes fallos poden prevenirse a través dunha estrita xestión. No entanto, na práctica, os incidentes de seguridade eléctrica e os fallos de equipo persisten debido a:

• Defectos de deseño en proxectos PV iniciais debido ao desenvolvemento apresurado e a falta de experiencia.

• Calidade de construción comprometida debido a prazos apertados, levando a un traballo defectuoso e riscos operativos a longo prazo.

• Incapacidade de avaliar a fiabilidade do equipo sen probas operativas completas, resultando no uso de compoñentes de baixa calidade.

• Faltas de habilidades entre o persoal de mantemento, sendo moitos novos contratados que dependen de métodos de formación obsoletos, carecendo de competencia na diagnóstico de fallos e resposta de emerxencia.

4 Solucións

As estratexias técnicas para abordar os fallos comúns nas centrais PV inclúen:

• Planificación rigorosa inicial para asegurar que os deseños están alineados coas condicións específicas do sitio.

• Xestión comprehensiva da infraestrutura con unha selección e control de calidade estrito dos contratistas.

• Cualificación rigurosa do equipo para excluir produtos defectuosos.

• Programas de formación mellorados para mellorar a responsabilidade e a expertiza técnica do persoal.
  A implementación destas medidas pode reducir significativamente a ocorrencia de fallos.

4.1 Manejo de fallos na subestación

Os fallos na subestación siguen protocolos estándar de xestión de fallos eléctricos. En caso de interrupcións na barra de distribución ou saltos de liña, as subestacións de simple barra poden experimentar un corte total da estación, activando a protección de isla e o apagado do inversor. Os operadores deben:

• Asegurar a enerxía auxiliar e verificar os sistemas de respaldo para CC e comunicación.

• Analizar as accións dos dispositivos de protección para identificar os tipos de fallo.

• Inspeccionar os sistemas primarios, localizar os fallos e coordinar con os operadores da rede para a restauración segura.

4.2 Causas de fallos na área PV

Os factores clave que contribúen aos fallos na área PV inclúen:

• Prácticas de instalación defectuosas, como conexións floxas, compoñentes defectuosos e selado inadequado nas caixas combinadoras.

• Coordinación ineficaz entre os equipos de instalación, cableado e puesta en marcha para inversores e transformadores.

• Degradación ambiental, especialmente corrosión debido ás salpicaduras de sal costeiras e rotura do aislamento.

• Desgaste debido á operación prolongada, incluíndo afloxacemento de compoñentes de ventiladores, bloques de terminais e fechos de carcasa.

4.3 Estratexias de prevención de fallos

As medidas preventivas para fallos no equipo eléctrico implican:

• Asegurar que a calidade da construción cumple cos estándares operativos antes da entrega.

• Supervisión técnica proactiva e mitigación de riscos ambientais durante a operación.

• Fomentar a responsabilidade e as habilidades analíticas do persoal a través de formación específica.

4.4 Detección e manejo de fallos

Os fallos ocultos entre os paneis solares e as caixas combinadoras, que causan perda de enerxía sen síntomas evidentes, poden detectarse usando amperímetros de pinza para medir as correntes de cadea. Os compoñentes, fusibles ou conexións defectuosos deben substituírse de inmediato.

4.4.1 Fallos nas caixas combinadoras

Os problemas comúns inclúen fallos de selado, fallos nos módulos de comunicación e sobrecalentamento debido a conexións floxas. As inspeccións regulares durante o mantemento de primavera, incluíndo re-selado e aperto de conexións, poden mitigar os riscos de sobrecalentamento no verán.

4.4.2 Fallos nos inversores

Os fallos nos inversores, que adoitan manifestarse como apagados ou problemas de arranque, son frecuentes durante a operación inicial. Despois da puesta en marcha, o sobrecalentamiento debido a unha ventilación deficiente ou fallos de compoñentes/software é típico. As medidas preventivas inclúen a limpeza regular dos filtros e as inspeccións de ventiladores.

4.4.3 Fallos nos transformadores elevadores

Os transformadores secos modernos raramente fallan, pero os problemas comúns inclúen a entrada de fauna debido a un mal selado, fallos de ventiladores e fallos de fechos de válvulas. En proxectos costeiros ou híbridos, as terminacións de cabos e os pararrayos requiren unha vigilancia extra para prevenir interrupcións de liñas de recollida. A prevención de fallos depende de inspeccións rutinarias e monitorización técnica.