Come analizzare e gestire i guasti tipici dei trasformatori a scatola nelle centrali fotovoltaiche

Per analizzare efficacemente le condizioni di guasto del trasformatore a pad, questo articolo seleziona un trasformatore a pad con doppia avvolgitura secondaria (ZGS11 - Z.T - 1000/38.5), che può essere collegato a 2 inversori centralizzati. La struttura dell'unità di generazione è mostrata nella Figura 1. Questo trasformatore a pad adotta una struttura progettata a tre fasi e tre gambe, con 2 avvolgimenti sul lato a bassa tensione. L'intera struttura è divisa in tre parti principali: la camera ad alta tensione, la camera a bassa tensione e il serbatoio d'olio. Nell'operazione effettiva, i guasti comuni del trasformatore a pad includono guasti di terra sull'avvolgimento a bassa tensione, guasti di interruzione sul lato ad alta tensione e guasti di cortocircuito su entrambi i lati ad alta e bassa tensione. Di seguito verrà effettuata un'analisi dettagliata.

1 Guasti tipici dei trasformatori a pad nelle centrali fotovoltaiche
1.1 Guasti di terra sull'avvolgimento a bassa tensione

Alcuni trasformatori a pad per fotovoltaico mancano di un punto neutro. Un guasto di terra monofase sul lato a bassa tensione danneggia l'isolamento, con manifestazioni di guasto che variano a seconda dello stato dell'inversore centralizzato.

In condizioni di scarsa luminosità, l'unità di generazione si ferma e l'inversore si disconnette dalla rete, attingendo energia tramite il trasformatore. Un guasto di terra qui causa l'operatività dell'inversore (ancora a tensione normale), ma l'aumento della tensione di fase danneggia a lungo termine l'isolamento del lato a bassa tensione, potenzialmente portando a punti multipli di terra.

Con luce sufficiente, l'inversore passa alla modalità connessa alla rete. Il suo punto neutro non isolato rende difficile rilevare i guasti di terra monofase—nessuna corrente di terra, tensione di linea invariata. Il sistema di controllo, monitorando la tensione di linea, non rileva l'anomalia. L'inversore funziona ma con efficienza ridotta, danneggiando i benefici fotovoltaici.

1.2 Guasti di interruzione sul lato ad alta tensione

I guasti di interruzione si dividono in disconnessione del cavo ad alta tensione e disconnessione dell'avvolgimento. Una disconnessione del cavo ad alta tensione provoca lo spegnimento dell'inversore e la chiusura del gruppo generatore. I test rivelano rumori, odori e resistenza infinita nell'avvolgimento della fase in guasto (normale per gli altri), indicando il guasto.

Per la disconnessione dell'avvolgimento ad alta tensione, la resistenza continua è due volte il valore interfasce normale (non infinito). Sul lato ad alta tensione, la tensione di linea della fase in guasto e delle fasi adiacenti scende al 50% del valore nominale; sul lato a bassa tensione, la tensione di linea della fase corrispondente diminuisce (non a zero, a causa della tensione indotta).

1.3 Guasti di cortocircuito sui lati ad alta e bassa tensione

I guasti di cortocircuito interfasce sono frequenti, causando il trip del relè corrispondente e provocando rumori, spruzzo d'olio e odori.

Per gestire i guasti: prima, comprendere la situazione dalle azioni di protezione, poi spostare il trasformatore in manutenzione, prendere misure di sicurezza e smontare l'unità per controllarla. I guasti iniziali possono essere interfasce; se peggiorano, seguono danni all'avvolgimento e sostituzione del nucleo.

Un guasto reale ha iniziato come un cortocircuito interfasce a bassa tensione, portando a un cedimento tra l'avvolgimento a bassa e alta tensione sotto scarica impulsiva. Questo ha causato una scarica severa, danni al nucleo e problemi al serbatoio d'olio. La causa radice erano debolezze intrinseche dell'isolamento.

2 Prevenzione dei guasti nei trasformatori a pad nelle centrali fotovoltaiche
2.1 Dispositivi di monitoraggio dell'isolamento

Il trasformatore monitorato utilizza una connessione stellata a tre fasi e tre fili. I guasti di terra monofase (senza punto neutro) cambiano appena la tensione di linea, rendendo difficile il rilevamento e rischiando l'aggravamento del guasto. Aggiungere un dispositivo di monitoraggio dell'isolamento per allertare e consentire lo smontaggio tempestivo dell'unità difettosa. Utilizzare un inversore con punto neutro connesso (preferibilmente del tipo yyn11) per una migliore gestione dei guasti di terra.

2.2 Monitoraggio regolare dell'isolamento

Le ispezioni regolari rigorose (con focus sull'isolamento) rilevano precocemente i difetti, riducendo i guasti degli apparecchi interni. Aumentare la frequenza del monitoraggio dell'isolamento del trasformatore a pad durante l'operazione e la manutenzione.

2.3 Test di campioni d'olio

I difetti di isolamento interni causano guasti. I test regolari dei campioni d'olio rilevano cambiamenti nei componenti legati al calore/discharge durante il deterioramento. Rafforzare il monitoraggio e il test della temperatura dell'olio per evitare guasti causati da sovraccarichi termici.

2.4 Selezione tecnica nella costruzione

Garantire la sicurezza a lungo termine facendo una buona selezione del sito, un buon progetto elettrico e una buona selezione degli apparecchi nella fase di costruzione—garantendo la qualità del prodotto e la conformità al progetto della centrale.

3 Conclusione

Questo articolo analizza i guasti comuni di terra, interruzione e cortocircuito di un trasformatore a pad tipico nelle centrali fotovoltaiche. Per evitare guasti, rafforzare il monitoraggio regolare dell'isolamento, enfatizzare i test del serbatoio d'olio e aggiungere dispositivi di isolamento quando possibile—garantendo un'operazione sicura.