Zerogoko eta Neutroa Lortzeko Esquematikoen Diseinu-Kalkulak eta Lurraldeko Transformadoreen Tamaina Helburu-Eskalako Eguzki-FV Planategietan

1 Solar fotovoltaiko estazioen neutralen loturaren metodoen klasekizunak

Herrietako tensio mailen eta sarea egituraren arteko desberdintasunengatik, sistema elektrikoetako neutralen lotura metodoak ospegi ez-efektiboko eta efektiboko bi kategoria nagusitan sailkatzen dira. Ospegi ez-efektibokoa arkuen eramankorren bidezko neutralen lotura eta neutralen lotura gabeko sistemat inguruan datza, eta ospegi efektibokoa neutralen lotura solidoa eta erezistentziaren bidezko neutralen lotura ditu. Neutralen lotura metodo bat hautatzeko arazo osoa da, eta hori saiakeren babesa, gailuen izolamendu-mailak, investimendu kostuak, energia emondarraren jarraitasuna, lanerako eta mantentzearen zailtasuna, akatsen eskualdea, eta sistema estabilitateari buruzko eragina barne hartzen ditu.

1.1 Ez-efektiboko Lotura
1.1.1 Arkuen Eramankorren Bidezko Neutralen Lotura

Arkuen eramankorra sistemaren neutral puntuaren gainean instalatzen da. Akatsen bitartean, indar induktiboak sistema kapazitate indarrak konpentsatzen ditu, eta lotura-puntuko akats indarra konpentsazioaren osteko geratzen diren indar induktiboak dira. Fase bakarreko lotura akatsa gertatzen denean, eramankorra kapazitate indarrak azkar apagatzeko konpentsatu egiten ditu, arkuen intermitentzia eta goitengo tensioa murriztuz. Akats ondoren, sistema bat aldiz kanpo jardueratik ateratzen du, fidagarritasun handiko energia emondarrarako egokia izanik.

Ezaugarri nagusiak:

• Babestea & Jarduera: Lotura indar txikiak zerrendako indar nuluarik arrunta babesteari esensibilitasunik ez dio, fase bakarreko lotura babestu konplexua beharrezkoa izaten da. Eramankorra gain-kompentsazio moduan egin behar du; operadoreek parametroak denbora gehienetan eguneratzeko behar dituzte, hala ere, mantentzea zaildu egiten da.

• Konfigurazioa: Eramankor askoren instalazio konzentratua edo eramankor bakarreko sistema saihestu behar dira, kompentsazio huts egiteko saihesteko.

• Aplikagarritasuna & Murrizketak: Fase bakarreko lotura kapazitate indarru handiko sistemetara egokitzen zaie, gailuen termika murriztuz eta energia emondarraren jarraitasuna laburtuz. Hala ere, saiakeren babesak ezin ditu azkar moztu akatsak PV estazioen neurri ortoki handietan. Beraz, MW-en eta gorako PV estazioetan eta 10 kV/35 kV busgarretan erabilera gutxiago du, eta lehenengo eramankor-ren sistema batzuk erritxarrazten dira.

1.1.2 Neutralen Lotura Gabe

Neutralen lotura gabeko sistemat (ez-efektiboko lotura) fase bakarreko akatsen bitartean lerro/gailu kapazitate kopplaketatik datoz, eta ez dute itotzeko lerro. Horrek 1-2 orduz jardueratik atera dezake, indar txikiagatik eta fase arteko tensio mantentzen direlako, baina arkuen berriro abiarazteko goitengo tensiorako izolamendu altua behar du. Kapazitate indarru txikiak dituzten kasuetarako egokia da (adibidez, PV inbertsoreen AC aldeetan, neutral LV transformadoretan).

1.2 Efektiboko Lotura
1.2.1 Neutralen Lotura Solida

Indar akats handia, esensibilitasun handiko babestea, goitengo tensio baxua eta izolamendu irabazi handia eskaintzen ditu, baina lotura indar handiei eta komunikazio interferentziei buruzko arriskuak ditu. ≥50 MW-ko PV estazioetan ≥110 kV-ko HV transformadoreetan ohikoa da, lotura flexibleko neutral isolamendu itotzailea/tximena dutenak.

1.2.2 Neutralen Lotura Erezistentziaren Bidez

Erezistentziaren bidezko neutralaren bidez aktiboa > kapazitate indarrak sartzen ditu, zero-sekuenzako babestea esensibilitasun handiarekin aktibatuz akatsen mozte azkarra lortzeko. Aitzindarriak:

• Parametro estabilak: Hasierako jardueran ez da ezer eguneratzen behar.

• Izolamendu ekonomikoa: Akatsen mozte azkarrengatik izolamendu baxuak behar ditu.

• Aplikazioa: Kable luze sistema, kapazitate handiko transformadore/motor eta PV estazioetan kapazitate indarru handikoak.

• Tensio mailak:

• ≥220 kV: lotura solida

• 66–110 kV: gehienak solida, gutxiak ez-solida

• 6–35 kV: gehienak ez-solida, gutxiak solida

2 Lotura Transformadorearen Kapasitatearen Kalkulua

MW eskalako PV estazioen 10/35 kV busgarretan (erezistentziaren bidezko lotura), neutralsak ez badira aterata, lotura transformadore espetsializatuak behar dira. Kalkulu pausoak:

• Tensio nagusia: Sistemaren busgarriko tensioarekin bat datozenak.

• Kapazitate indarra: Kable/linea airean eginezko indarren batuketa plus subestazio gailuen eragina.

• Erezistentziaren balioa: Zero-sekuenzako babestea azkar aktibatzeko.

• Transformadorearen kapasitatea: Lotura erezistentziaren kalifikazioa kontuan hartuta; bigarren mailako karguak barne hartu, estazioaren indarra baita.

3 Adibide bat Lotura Transformadorearen Kapasitatearen Kalkulutik
3.1 Proiektuaren Ikuspegi Orokorra
1340 m altueran (urteko batezbesteko 3°C) kokatutako 50 MW-ko PV estazio konzentratua, altuera edo humedaderako derategi beharrik gabe. 50 x 1 MW-ko azpi-arrayetatik osatuta, DC lokal bereizita 35 kV-ra igotzen da. Hamar azpi-array 35 kV-ko single-bus garraian bildu, gero 110 kV-ra (neutral solidoki lotuta). 35 kV-ko igotze estazioak DC nagusia, 5 PV bildar line, lotura transformadore, estazioaren servizio transformadore, reaktibo kompentsazioa eta PT sarrerak ditu, neutrala erezistentziaren bidez lotuta.

3.2 Lotura Transformadorearen Kapasitatearen Kalkulua
3.2.1 Lotura Metodoa

Lotura transformadorearen tensio nagusia 35 kV-ko sistema tensioarekin bat dator. 35 kV-ko bildar lineak osoan kable direla-bat enterratuak dira (34 km guztira), eta 2 km linea airean eginezkoak.

• 35 kV-ko airean eginezko bildar lineen fase bakarreko lotura kapazitate indarra:Ic1=3.3×U_L×L×10−3=0.231A

• 35 kV-ko kable bildar lineen fase bakarreko lotura kapazitate indarra:Ic2=0.1×U_L×L=119A

( U_L): sarea lerro-tarte tensioa (kV); L: lerro luzera (km))

35 kV-ko subestazioaren kapazitate indarruak 13% gehitu ondoren, PV estazioaren fase bakarreko lotura kapazitate indarra 10 A baino handiagoa da. Hortaz, 35 kV-ko busgarriko neutral puntuan erezistentziaren bidezko lotura erabiltzen da.

3.2.2 Lotura Transformadorearen Kapasitatea

Lotura erezistentziarako, tensio nagusia U_R≥21.21kV. Fase bakarreko akats batetan, lurreko akats indarra 150–500 A-etara ezarrita, I_R=400A, eta R=50.5Ω，P_R≥U_R×I_R.Erezistentziaren bidezko lotura sistemen, lotura transformadorearen kapasitatea akats indarraren 1/10 da. Estazioaren servizio transformadore bat existitzen denez, bigarren mailako karguak ez dira kontuan hartzen. Tekniko-ekonomiko faktoreak, meteorologiako egoerak eta altuera kontuan hartuta, kapasitatea 1000 kVA-eztan ezarri da.

4.Konklusioa

Fotovoltaiko bezalako energiaren berrikuntzan ari den garapena munduko herrialdetako industria garapen politikak betetzen ditu. Neutralen lotura metodoak sistema elektrikoaren diseinu eta jarduerarako aspektuak ditu. Sistema baten neutralen lotura metodoa hautatzean, sistema energia emondarraren fidagarritasuna, gailuen izolamendu maila, eta saiakeren babestea burutzeko zailtasuna kontuan hartu behar dira.