Com analitzar i gestionar els falts típics dels transformadors de caixa en les plantes de energia fotovoltaica

Per analitzar eficientment les condicions de falla del transformador compacte, aquest article selecciona un transformador compacte amb doble bobina secundària (ZGS11 - Z.T - 1000/38.5), que es pot connectar a 2 inversors centralitzats. La seva unitat de generació té una estructura com la mostrada a la Figura 1. Aquest transformador compacte utilitza un disseny d'estructura de tres fases i tres llums, amb 2 bobines al costat de baixa tensió. L'estructura general es divideix en tres parts principals: la cambra de alta tensió, la cambra de baixa tensió i el dipòsit d'oli. En l'operació real, les falles comunes del transformador compacte inclouen falles de terra de la bobina de baixa tensió, falles d'obertura al costat de l'alta tensió i falles de curto-circuit als costats d'alta i baixa tensió. S'efectuarà un anàlisi detallat a continuació.

1 Falles típiques dels transformadors compactes en estacions fotovoltaiques
1.1 Falles de terra de la bobina de baixa tensió

Alguns transformadors compactes fotovoltaics no tenen una derivació al punt neutre. Una falla de terra en fase única al costat de baixa tensió deteriora l'aïllament, amb manifestacions de falla que varien segons l'estat de l'inversor centralitzat.

En condicions de poca llum, la unitat de generació s'atura i l'inversor es desconnecta de la xarxa, obtenint energia a través del transformador. Una falla de terra aquí fa que l'inversor (que encara té una tensió normal) funcioni, però la tensió de fase creixent deteriora l'aïllament del costat de baixa tensió a llarg termini, podent portar a múltiples punts de terra.

Amb suficient llum, l'inversor passa a mode connectat a la xarxa. El seu punt neutre sense terra fa que sigui difícil detectar les falles de terra en fase única—no hi ha corrent de terra, la tensió de línia no canvia. El sistema de control, que monitoritza la tensió de línia, no detecta l'anomalia. L'inversor funciona però amb menys eficiència, afectant els beneficis fotovoltaics.

1.2 Falles d'obertura al costat de l'alta tensió

Les falles d'obertura es divideixen en obertura del conductor d'alta tensió i desconnexió de la bobina. Una desconnexió del conductor d'alta tensió provoca que l'inversor es desactivi i que es paral·litzi el conjunt de generació. Les proves mostren sorolls, olors i resistència infinita en la bobina de la fase defectuosa (normal per les altres), indicant la falla.

Per a la desconnexió de la bobina d'alta tensió, la resistència directa és el doble del valor interfase normal (no infinit). Al costat d'alta tensió, la tensió de línia de la fase defectuosa i les adjacents cau al 50% de la nominal; al costat de baixa tensió, la tensió de línia de la fase corresponent cau (no a zero, degut a la tensió induïda).

1.3 Falles de curto-circuit als costats d'alta i baixa tensió

Les falles de curto-circuit interfase sovint ocorren, provocant la desconnexió del correspondient interruptor i causant sorolls, sprays d'oli i olors.

Per gestionar les falles: primer, comprendre la situació a partir de les accions de protecció, després moure el transformador a manteniment, prendre mesures de seguretat i desmuntar la unitat per a la inspecció. Les falles inicials poden ser interfase; si s'agavanten, segueixen el deteriorament de la bobina i la substitució del nucli.

Una falla real va començar com un curto-circuit interfase de baixa tensió, conduint a la ruptura entre les bobines d'alta i baixa tensió sota descàrrega d'impuls. Això va causar una descàrrega severa, daños al nucli i problemes al dipòsit d'oli. La causa arrel va ser debilitaments inherent de l'aïllament.

2 Prevenció de falles per a transformadors compactes en estacions fotovoltaiques
2.1 Dispositius de monitorització d'aïllament

El transformador monitoritzat utilitza una connexió estrella de tres fases i tres fils. Les falles de terra en fase única (sense punt neutre) canvien poc la tensió de línia, dificultant la detecció i posant en risc la aggravació de la falla. Afegir un dispositiu de monitorització d'aïllament per a alertar i permetre un desmuntatge oportú de la unitat defectuosa. Utilitzar un inversor connectat al punt neutre (preferiblement del tipus yyn11) millora el tractament de les falles de terra.

2.2 Monitorització d'aïllament regular

Inspeccions regulars estrictes (amb èmfasi en l'aïllament) detecten deficiències precoces, reduint les falles internes dels equips. Augmentar la freqüència de monitorització de l'aïllament dels transformadors compactes en operació i manteniment.

2.3 Proves d'amostra d'oli

Els defectes d'aïllament interns causen falles. Proves regulars d'amostra d'oli detecten canvis en els components relacionats amb el calor i la descàrrega durant la degradació. Reforçar la monitorització i prova de la temperatura de l'oli per evitar falles causades per sobrecalentament.

2.4 Selecció tècnica en la construcció

Assegurar la seguretat a llarg termini fent una bona selecció de lloc, disseny elèctric i selecció d'equips en la fase de construcció—garantint la qualitat del producte i la conformitat amb el disseny de la instal·lació.

3 Conclusió

Aquest article analitza les falles comunes de terra, obertura i curto-circuit d'un transformador compacte típic en estacions fotovoltaiques. Per evitar falles, reforçar la monitorització d'aïllament regular, enfatitzar les proves del dipòsit d'oli i afegir dispositius d'aïllament quan sigui possible—assegurant una operació segura.