Como analizar e resolver fallos típicos de transformadores caixón en centrais eléctricas fotovoltaicas

Para analizar eficazmente as condicións de fallo do transformador montado en caixa, este artigo selecciona un transformador montado en caixa con bobinado secundario dobre (ZGS11 - Z.T - 1000/38.5), que pode conectarse a 2 inversores centralizados. A estrutura da súa unidade xeradora móstrase na Figura 1. Este transformador montado en caixa adopta un deseño de estrutura de tres fases e tres pernas, cunhas 2 bobinas no lado de baixa tensión. A estrutura global está dividida en tres partes principais: a cámara de alta tensión, a cámara de baixa tensión e o tanque de aceite. Nas operacións reais, os fallos comúns do transformador montado en caixa inclúen fallos de terra do bobinado de baixa tensión, fallos de circuito aberto no lado de alta tensión e fallos de curto circuito nos lados de alta e baixa tensión. Abaixo se realizará unha análise detallada.

1 Fallos típicos dos transformadores montados en caixa nas centrais fotovoltaicas
1.1 Fallos de terra do bobinado de baixa tensión

Algunhas centrais fotovoltaicas carecen de unha derivación ao punto neutro. Un fallo de terra de unha fase no lado de baixa tensión danifica a illación, coas manifestacións do fallo variando segundo o estado do inversor centralizado.

En condicións de pouca luz, a unidade xeradora para, e o inversor desconecta da rede, obteñendo enerxía a través do transformador. Un fallo de terra aquí fai que o inversor (aínda a voltaxe normal) funcione, pero a subida da tensión de fase danifica a longo prazo a illación do lado de baixa tensión, posiblemente levando a múltiples puntos de terra.

Con suficiente luz, o inversor pasa ao modo conectado á rede. O seu punto neutro sen terra fai que sexa difícil detectar fallos de terra de unha fase, xa que non hai corrente de terra e a tensión de liña non varía. O sistema de control, que monitoriza a tensión de liña, non detecta a anormalidade. O inversor funciona pero cunha eficiencia reducida, prejudicando os beneficios fotovoltaicos.

1.2 Fallos de circuito aberto no lado de alta tensión

Os fallos de circuito aberto divídense en desconexión do conductor de alta tensión e desconexión do bobinado. A desconexión do conductor de alta tensión activa o inversor e apaga o conxunto xerador. As probas revelan ruidos, olores e resistencia infinita no bobinado da fase falida (normal para os outros), indicando o fallo.

Para a desconexión do bobinado de alta tensión, a resistencia DC é o dobre do valor interfasa normal (non infinita). No lado de alta tensión, a tensión de liña da fase falida e das adxacentes cae a 50% da nominal; no lado de baixa tensión, a tensión de liña da fase correspondente diminúe (non a cero, debido á tensión inducida).

1.3 Fallos de curto circuito nos lados de alta e baixa tensión

Os fallos de curto circuito entre fases ocorren frecuentemente, activando o interruptor de circuito correspondente e causando ruidos, proxección de aceite e olores.

Para tratar os fallos: primeiro, compreender a situación a partir das accións de protección, despois mover o transformador a manutención, tomar medidas de seguridade e desmontar a unidade para inspeccionar. Os fallos iniciais poden ser entre fases; se empeoran, segue o dano do bobinado e a substitución do núcleo.

Un fallo real comezou como un curto circuito entre fases de baixa tensión, levando a unha ruptura do bobinado de alta e baixa tensión baixo descarga impulsiva. Isto provocou unha descarga severa, danos no núcleo e problemas no tanque de aceite. A causa raíz foi debilidades innatas da illación.

2 Prevención de fallos nos transformadores montados en caixa nas centrais fotovoltaicas
2.1 Dispositivos de monitorización da illación

O transformador monitorizado usa unha conexión estrela de tres fases e tres fios. Os fallos de terra de unha fase (sen punto neutro) cambian pouco a tensión de liña, dificultando a detección e aumentando o risco de agravamento do fallo. Engadir un dispositivo de monitorización da illación para alertar e permitir a desmontaxe oportuna da unidade falida. Utilizar un inversor conectado ao punto neutro (preferentemente tipo yyn11) para un mellor manejo dos fallos de terra.

2.2 Monitorización de rutina da illación

Inspeccións regulares estritas (centradas na illación) detectan defectos de forma precoz, reducindo fallos internos do equipo. Aumentar a frecuencia de monitorización da illación do transformador montado en caixa durante a operación e a manutención.

2.3 Probas de mostras de aceite

Os defectos de illación interna causan fallos. Probas regulares de mostras de aceite capturan cambios nos componentes relacionados co calor e a descarga durante o deterioro. Fortalecer a monitorización e as probas da temperatura do aceite para evitar fallos provocados polo sobrecalentamento.

2.4 Selección técnica na construción

Garantir a seguridade a longo prazo realizando unha boa selección de localización, deseño eléctrico e selección de equipos na fase de construción, garantindo a calidade do produto e a conformidade co deseño da central.

3 Conclusión

Este artigo analiza os fallos comúns de terra, desconexión e curto circuito dun transformador montado en caixa típico nas centrais fotovoltaicas. Para evitar fallos, fortalecer a monitorización de rutina da illación, enfatizar as probas do tanque de aceite e engadir dispositivos de illación cando sexa posible, asegurando a operación segura.