Jak analyzovat a řešit typické vady bedněných transformátorů v fotovoltaických elektrárnách

Pro efektivní analýzu poruchových stavů transformátoru s nízkým napětím je v tomto článku vybrán transformátor s dvojitou sekundární cívkou (ZGS11 - Z.T - 1000/38.5), který lze připojit k 2 centrálním inverterům. Struktura jeho výrobní jednotky je znázorněna na obrázku 1. Tento transformátor používá třífázovou tříramennou strukturu s 2 cívkami na straně nízkého napětí. Celková struktura je rozdělena do tří hlavních částí: komora vysokého napětí, komora nízkého napětí a olejová nádrž. V praxi se mezi běžné poruchy transformátoru řadí zemná porucha na straně nízkého napětí, otevřená okruhová porucha na straně vysokého napětí a krátkozaměrné poruchy na straně vysokého a nízkého napětí. Níže bude provedena podrobná analýza.

1 Typické poruchy transformátorů s nízkým napětím ve fotovoltaických elektrárnách
1.1 Zemná porucha na straně nízkého napětí

Některé fotovoltaické transformátory s nízkým napětím nemají vedlejší vedení pro neutrální bod. Jednofázová zemná porucha na straně nízkého napětí poškozuje izolaci, s projevy poruchy, které se liší v závislosti na stavu centrálního inverteru.

Při nízkém osvětlení se výrobní jednotka zastaví a inverter se odpojí od sítě, získává energii prostřednictvím transformátoru. Zde způsobí zemná porucha, že inverter (stále při normálním napětí) běží, ale rostoucí fázové napětí dlouhodobě poškozuje izolaci na straně nízkého napětí, což může vést k vícebodovému zapojení.

Při dostatečném osvětlení přepne inverter do režimu spojení se sítí. Jeho nezazeměný neutrální bod ztěžuje detekci jednofázových zemných poruch – žádný zemní proud, lineární napětí se nemění. Kontrolní systém, který sleduje lineární napětí, nepostihne anomálii. Inverter běží, ale s nižší efektivitou, což škodí fotovoltaickým výnosům.

1.2 Otevřená okruhová porucha na straně vysokého napětí

Otevřené okruhové poruchy se dělí na odpojení vedení vysokého napětí a odpojení cívky. Odpojení vedení vysokého napětí spustí ochranné relé a vypne skupinu generátorů. Testy odhalí neobvyklé zvuky, pachy a nekonečné odpor v cívkách poruchové fáze (jiné jsou normální), což naznačuje poruchu.

U odpojení cívky vysokého napětí je stejnosměrný odpor dvakrát větší než normální mezifázová hodnota (ne konečná). Na straně vysokého napětí klesne lineární napětí poruchové a sousední fáze na 50 % nominální hodnoty; na straně nízkého napětí klesne odpovídající fázové napětí (ne na nulu, kvůli indukovanému napětí).

1.3 Krátkozaměrné poruchy na straně vysokého a nízkého napětí

Mezifázové krátkozaměrné poruchy se často vyskytují, spouští příslušné spínací přístroje a způsobují zvuky, tryskování oleje a pachy.

Pro řešení poruch: nejprve získejte informace o akcích ochrany, poté přesuňte transformátor do údržby, zavedte bezpečnostní opatření a rozeberte zařízení pro kontrolu. Počáteční poruchy mohou být mezifázové; pokud se situace zhorší, následuje poškození cívek a výměna jádra.

Skutečná porucha začala jako mezifázové krátkozaměrné spojení na straně nízkého napětí, což vedlo k probití mezi cívkami vysokého a nízkého napětí pod vlivem impulsního výboje. To způsobilo silný výboj, poškození jádra a problémy s olejovou nádrží. Příčinou byly vrozené slabiny izolace.

2 Prevence poruch u transformátorů s nízkým napětím ve fotovoltaických elektrárnách
2.1 Zařízení pro sledování izolace

Sledovaný transformátor používá třífázové hvězdicové zapojení. Jednofázové zemné poruchy (bez neutrálního bodu) málo mění lineární napětí, což ztěžuje jejich detekci a zvyšuje riziko zhoršení poruchy. Přidejte zařízení pro sledování izolace k upozornění a možnosti včasného rozebrání poruchové jednotky. Použijte inverter s připojeným neutrálním bodem (preferovaný typ yyn11) pro lepší zpracování zemných poruch.

2.2 Pravidelné sledování izolace

Přísné pravidelné kontroly (s důrazem na izolaci) umožňují brzy odhalit defekty a snižují počet interních poruch zařízení. Zvýšete frekvenci sledování izolace transformátorů s nízkým napětím během provozu a údržby.

2.3 Testování vzorků oleje

Interní defekty izolace způsobují poruchy. Pravidelné testování vzorků oleje zachytí změny součástek spojené s teplem a výbojem během degradace. Zintenzivněte sledování a testování teploty oleje, abyste zabránili poruchám způsobeným přetopením.

2.4 Technické volby při stavbě

Zajištěte dlouhodobou bezpečnost tím, že provedete dobré výběry stanoviště, elektrického návrhu a vybavení v fázi stavby – zajistíte kvalitu produktu a soulad se stanicí návrhu.

3 Závěr

Tento článek analyzuje běžné zemné, otevřené okruhové a krátkozaměrné poruchy typického transformátoru s nízkým napětím ve fotovoltaických stanicích. Aby se zabránilo poruchám, je třeba posílit pravidelné sledování izolace, zdůraznit testování olejové nádrže a přidat zařízení pro sledování izolace, pokud je to možné – to zajistí bezpečný provoz.