Wat is de bedrijfsmodus van de stroomopwaartse transformatoren in fotovoltaïsche energieproductie

1 Overzicht van het fotovoltaïsche energieproductieproces

In mijn dagelijkse werk als frontlinie operatie- en onderhoudstechnicus omvat het fotovoltaïsche energieproductieproces dat ik tegenkom het verbinden van individuele zonnepanelen tot fotovoltaïsche modules, die vervolgens via combinerboxen in parallel worden geschakeld om een fotovoltaïsche array te vormen. Zonne-energie wordt door de fotovoltaïsche array omgezet in gelijkstroom (DC), waarna deze via een driefase-inverter (DC-AC) wordt getransformeerd naar driefase wisselstroom (AC). Vervolgens verhoogt een stroomopwaarder de spanning om aan de eisen van het openbare elektriciteitsnet te voldoen, waardoor de integratie en distributie van elektrische energie naar netwerkverbonden apparatuur mogelijk is.

2 Classificatie van veelvoorkomende storingen in de fotovoltaïsche energieproductie
2.1 Storingen in substation-operaties

Tijdens het onderhoud kunnen storingen in substations worden ingedeeld in overbrengingslijnstoringen, busbar-storingen, transformatorstoringen, storingen in hoogspanningschakelaars en hulpapparatuur, en storingen in relaisbeschermingsapparatuur. Deze hebben directe invloed op de spanningstransformatie en -overdracht van elektrische energie.

2.2 Storingen in de PV-zone

Storingen in de PV-zone komen vaak voort uit onvoldoende installatiepraktijken, zoals problemen met zonnepanelen, strings en combinerboxen als gevolg van onjuiste installatie, inverterstoringen door onvoldoende inbedrijfstelling, en storingen in hulpapparatuur van stroomopwaarders. Bovendien kan nalatigheid tijdens inspecties leiden tot onopgemerkte potentiele gevaren, wat potentiële storingen kan verergeren.

2.3 Communicatie- en automatiseringsstoringen

Hoewel storingen in communicatie- en automatiseringssystemen niet onmiddellijk de energieproductie beïnvloeden, belemmeren ze operationele analyses, defectdetectie en externe besturing, waardoor veiligheidsrisico's ontstaan die, als ze onopgelost blijven, kunnen escaleren.

2.4 Geografische en milieu-gerelateerde storingen

Milieu factoren kunnen leiden tot veranderingen in apparatuur door bodemdaling, elektrische kortsluitingen door onvoldoende veiligheidsafstanden, corrosie door zoutnevel, isolatieverdetering door vocht, en kortsluitingen veroorzaakt door indringing van wilde dieren.

3 Oorzaken van veelvoorkomende storingen

Theoretisch gesproken kunnen ongevallen en grote storingen worden voorkomen door strikte beheersmaatregelen. In de praktijk blijven echter elektrische veiligheidsincidenten en apparatuurstoringen voorkomen vanwege:

• Ontwerpfouten in vroege PV-projecten als gevolg van haastige ontwikkeling en gebrek aan ervaring.

• Compromissen in bouwkwaliteit wegens strakke tijdschema's, wat leidt tot onvoldoende vakmanschap en langetermijnoperatietherisico's.

• Onmogelijkheid om de betrouwbaarheid van apparatuur te beoordelen zonder grondige operationele tests, wat resulteert in het gebruik van componenten van lage kwaliteit.

• Vaardigheidskloven bij onderhoudspersoneel, waarbij veel nieuwkomers afhankelijk zijn van verouderde opleidingsmethoden, waardoor ze ondeskundig zijn in foutdiagnose en noodinterventies.

4 Oplossingen

Technische strategieën om veelvoorkomende storingen in PV-krachtcentrales aan te pakken omvatten:

• Grondige voorbereiding om ervoor te zorgen dat ontwerpen passen bij specifieke locatiecondities.

• Comprehensieve infrastructuurbeheer met strikte aannemersselectie en kwaliteitscontrole.

• Strikte apparaatgoedkeuring om producten van mindere kwaliteit uit te sluiten.

• Verbeterde opleidingsprogramma's om de verantwoordelijkheid en technische expertise van het personeel te versterken.
  De implementatie van deze maatregelen kan de voorkomensfrequentie van storingen aanzienlijk verminderen.

4.1 Afhandeling van substation-storingen

Substation-storingen volgen standaard elektrische storingbeheerprotocollen. Bij uitval van busbars of lijnuitval kunnen single-busbar substations volledig uitvallen, wat insulaire bescherming activeert en de inverter uitschakelt. Operators moeten:

• Hulpkracht beveiligen en back-upsystemen voor DC en communicatie controleren.

• Beschermingsapparaatacties analyseren om de soort storing te identificeren.

• Primaire systemen inspecteren, storingen lokaliseren en coördineren met netwerkoperators voor veilige herstel.

4.2 Oorzaken van storingen in de PV-zone

Belangrijke factoren die bijdragen aan storingen in de PV-zone omvatten:

• Slechte installatiepraktijken, zoals losse verbindingen, componenten van mindere kwaliteit en onvoldoende afsluiting in combinerboxen.

• Ondoorgrondelijke coördinatie tussen installatie-, bedrading- en inbedrijfstellings teams voor inverters en transformatoren.

• Milieuverdetering, vooral corrosie door kustzoutnevel en isolatieverval.

• Slijtage door langdurige operatie, inclusief loskomen van ventilatoronderdelen, terminalblokken en behuizingssluitingen.

4.3 Strategieën voor preventie van storingen

Preventieve maatregelen voor elektrische apparatuurstoringen omvatten:

• Zorgen dat de bouwkwaliteit voldoet aan operationele normen voordat er wordt overgedragen.

• Proactieve technische toezicht en milieurisicobeperking tijdens de operatie.

• Versterking van de verantwoordelijkheid en analytische vaardigheden van het personeel door gerichte opleiding.

4.4 Detectie en afhandeling van storingen

Verborgen storingen tussen zonnepanelen en combinerboxen, die energieverlies veroorzaken zonder duidelijke symptomen, kunnen worden gedetecteerd met behulp van klauwmeters om stringstromen te meten. Defecte componenten, zekeringen of verbindingen moeten onmiddellijk worden vervangen.

4.4.1 Storingen in combinerboxen

Algemeen voorkomende problemen zijn afsluitingfouten, storingen in communicatiemodules en oververhitting door losse terminals. Regelmatige inspecties tijdens de lenteonderhoud, inclusief herafsluiting en aandraaien van verbindingen, kunnen de risico's op oververhitting in de zomer verminderen.

4.4.2 Inverterstoringen

Inverterstoringen, die zich vaak manifesteren als uitvallen of startproblemen, komen veel voor tijdens de initiële operatie. Na inbedrijfstelling is oververhitting als gevolg van slechte ventilatie of component- of softwarefouten typisch. Preventieve maatregelen omvatten regelmatige filterreiniging en ventilatorinspecties.

4.4.3 Storingen in stroomopwaarders

Moderne droogtransformatoren mislukken zelden, maar algemene problemen zijn de intrede van wilde dieren als gevolg van onvoldoende afsluiting, ventilatorstoringen en kleppenlatchfouten. In kust- of hybride projecten vereisen kabelterminaties en bliksemafleiders extra waakzaamheid om uitval van verzamellijnen te voorkomen. Preventie van storingen berust op regelmatige inspecties en technisch toezicht.