חישובים תכנוניים עבור סכמות קרקעית ניטרלית והגדרת גודל המרתף במערכות סולאריות פוטו-וולטאיות בגודל אפקטיבי

1 סיווג שיטות חיבור נייטרלי עבור תחנות כוח פוטו-וולטאיות

בשל הבדלים ברמות מתח ובראשיות החשמל בין אזורים שונים, שיטות החיבור הנייטרלי של מערכות החשמל מתחלקות בעיקר לשתי קטגוריות: חיבור לא יעיל וחיבור יעיל. חיבור לא יעיל כולל חיבור נייטרלי באמצעות קוי דיכוי קשתות ומערכות ללא חיבור נייטרלי, בעוד שחיבור יעיל כולל חיבור נייד חזק וחיבור נייטרלי באמצעות 저ومة. בחירת שיטת חיבור נייטרלי היא בעיה כוללת, המערבת את רגישות ההגנה, רמות ההפרדה של הציוד, עלויות השקעה, המשך האספקה, קושי בהפעלה ובתחזוקה, טווח השגיאה והשפעה על יציבות המערכת.

1.1 חיבור לא יעיל
1.1.1 חיבור נייטרלי באמצעות קוי דיכוי קשתות

קו דיכוי קשתות מותקן בנקודת הניטרל של המערכת. במהלך תקלות, זרם מגנטי מכסה את הזרם הקפצייטיבי של המערכת, והזרם התקלה בנקודת החיבור הוא הזרם המגנטי הנוסף לאחר התשלום. כאשר מתרחשת תקלה בפאזה אחת, הקו מדכאת את הזרם הקפצייטיבי כדי לכבות במהירות את הקשת החשמלית, מדכא קשתות מתמשכות ויתר מתח. המערכת יכולה להמשיך לפעול זמן מה לאחר התקלה, מתאים לתנאים של אספקת חשמל בעלת אמינות גבוהה.

מאפיינים עיקריים:

• הגנה ואופרטציה: זרם תקלה קטן גורם להגנה אפסית נורמלית להיות חסרת רגישות, ודורשת הגנה מורכבת יותר בתיקון פאזה אחת. הקו חייב לעבוד במצב של תשלום יתר; המפעילים צריכים להתאים את הפרמטרים באופן מיידי עם שינויים ברשת, מה שהופך את התחזוקה לקשה יותר.

• תיכנון: יש להימנע מתקנת מספר רב של קוי דיכוי קשתות מרוכזים או תקנת קו אחד בלבד כדי למנוע כישלון בתשלום.

• תאימות ומקבלות: מתאים למערכות עם זרמים קפצייטיביים גדולים של תקלה בפאזה אחת, מפחית את השפעת החום על הציוד מאפשר אספקה קצרת טווח. אך הגנה אפסית לא יכולה לחתוך במהירות תקלות בתחנות כוח פוטו-וולטאיות בינוניות גדולות. לכן, בשימוש פחות בתחנות כוח מעל למגה-וואט ובראשיות 10 ק"ו/35 ק"ו, עם מערכות קוי דיכוי קשתות מוקדמות שמתבצעת בהם עדכון.

1.1.2 חיבור נייטרלי ללא חיבור

מערכות ללא חיבור נייטרלי (חיבור לא יעיל) מתאפיינות בזרמי תקלה מקופל ציוד/קו בשל תקלות בפאזה אחת, ללא לולאה קצרה. זה מאפשר פעולה של 1-2 שעות בשל זרמים נמוכים ושימור מתחים בין פאזה, אך מסכן מתח גבוה עקב הדלקת מחדש של קשתות שמחייב רמות הפרדה גבוהות. מתאים לזרמים קפצייטיביים קטנים (לדוגמה, צד חילוף של מומר PV, טרנספורמציות נמוכות נייטרליות).

1.2 חיבור יעיל
1.2.1 חיבור נייטרלי חזק

מציע זרם תקלה גבוה, הגנה רגישה, מתח גבוה נמוך והפרדה מינימלית, אך מסכן אמינות נמוכה עקב זרמי חיבור גבוהים ומפרעות תקשורת חמורות. נפוץ בטרנספורמציות HV מעל 110 ק"ו בתחנות כוח PV מעל 50 מגה-וואט, עם מתגים נפרדים לעצירה ולתת מתח להגנה גמישה.

1.2.2 חיבור נייטרלי באמצעות 저ومة

מזריק זרם פעיל הגדול מהזרם הקפצייטיבי דרך 저ומת נייטרלי, מאפשר הגנה אפסית רגישה לחסימת תקלות מהירה. יתרונות:

• פרמטרים יציבים: אין צורך בתיקונים במהלך הפעלה ראשונית.

• כלכלה הפרדה: דרישות הפרדה נמוכות מהחיסול המהיר של תקלות.

• יישום: מערכות כבלים ארוכות, טרנספורמציות/מנועים בעלי קיבולת גבוהה, ותחנות כוח PV עם זרמים קפצייטיביים גבוהים.

• 계층 구조:

• ≥220 kV: חיבור חזק

• 66-110 kV: רוב חיבור חזק, מיעוט לא חיבור חזק

• 6-35 kV: רוב לא חיבור חזק, מיעוט חיבור חזק

2 חישוב קיבולת טרנספורמציות חיבור

עבור תחנות כוח PV במגה-וואט על 10/35 ק"ו (חיבור저ومة), נדרשות טרנספורמציות חיבור מיוחדות אם נייטרלים אינם מובילים. צעדי חישוב:

• מתח ראשי: התאמה למתח הראשי של המערכת.

• זרם קפצייטיבי: סכום זרמי הכבלים והקוים המרחפים ועוד תוצאות הציוד בתחנת הפצה.

• ערך 저ומה: הבטחה להפעלת הגנה אפסית מהירה.

• קיבולת טרנספורמציות: учет номинальной мощности резистора заземления; включение вторичных нагрузок, если используется как источник питания станции.

3 דוגמה לחישוב קיבולת טרנספורמציות חיבור
3.1 סקירת פרויקט
תחנת כוח פוטו-וולטאית מרכזית של 50 מגה-וואט עם מתקנים קבועים בגובה 1340 מ' (ממוצע שנתי 3°C) אינה דורשת הפחתה בשל גובה או לחות. מכילה 50×1 מגה-וואט תת-מערכים, DC מומר ומדורג ל-35 ק"ו מקומית. עשר תת-מערכים יוצרים קו איסוף המוזרם לתוך מערכת יחידה של 35 ק"ו, ולאחר מכן מדורג ל-110 ק"ו (נייטרלי מחובר חזק). תחנת 35 ק"ו כוללת טרנספורמציות נמוכות מתח, 5 קווי איסוף PV, טרנספורמציות חיבור, טרנספורמציות שירות תחנה, פיצוי反响不佳，我将重新翻译最后一部分内容，并确保不包含任何非希伯来语字符或多余信息。以下是修正后的翻译：

3 דוגמה לחישוב קיבולת טרנספורמציות חיבור
3.1 סקירת פרויקט
תחנת כוח פוטו-וולטאית מרכזית של 50 מגה-וואט עם מתקנים קבועים בגובה 1340 מ' (ממוצע שנתי 3°C) אינה דורשת הפחתה בשל גובה או לחות. מכילה 50×1 מגה-וואט תת-מערכים, DC מומר ומדורג ל-35 ק"ו מקומית. עשר תת-מערכים יוצרים קו איסוף המוזרם לתוך מערכת יחידה של 35 ק"ו, ולאחר מכן מדורג ל-110 ק"ו (נייטרלי מחובר חזק). תחנת 35 ק"ו כוללת טרנספורמציות נמוכות מתח, 5 קווי איסוף PV, טרנספורמציות חיבור, טרנספורמציות שירות תחנה, פיצוי ריאקטיבי ומעגלי PT, עם חיבור נייטרלי באמצעות 저ומה.

3.2 חישוב קיבולת טרנספורמציות חיבור
3.2.1 שיטת חיבור

המתח המוערך של הטרנספורמציות החיבור מתאים למתח המערכת של 35 ק"ו. קווי איסוף של 35 ק"ו הם בעיקר כבלים מוטמעים (סה"כ 34 ק"מ), עם 2 ק"מ של קווי אוויר.

• זרם קפצייטיבי תקלה בפאזה אחת לקווי איסוף אוויר של 35 ק"ו: Ic1=3.3×U_L×L×10−3=0.231A

• זרם קפצייטיבי תקלה בפאזה אחת לקווי איסוף כבלים של 35 ק"ו: Ic2=0.1×U_L×L=119A

( U_L): מתח בין קווים (ק"ו); L: אורך הקו (ק"מ))

עם עלייה של 13% בזרם הקפצייטיבי של תחנת הפצה ב-35 ק"ו, הזרם הקפצייטיבי המוערך של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית עולה על 10 A. לכן, נקודת הניטרל של⺟亲的怀抱总是温暖的，但在这里我们继续讨论电力系统的接地方法。

עם עלייה של 13% בזרם הקפצייטיבי של תחנת הפצה ב-35 ק"ו, הזרם הקפצייטיבי המוערך של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית עולה על 10 A. לכן, נקודת הניטרל של הסבך של 35 ק"ו משתמשת בחיבור באמצעות 저ומה.

3.2.2 קיבולת טרנספורמציות חיבור

עבור 저ומה החיבור, המתח הראשי U_R≥21.21kV. במקרה של תקלה בפאזה אחת, הזרם התקלה אל הקרקע מוגדר בין 150-500 A, כך ש-I_R=400A, ועם R=50.5Ω, P_R≥U_R×I_R. במערכות חיבור 저ومة נמוכה, קיבולת הטרנספורמציות החיבור היא 1/10 מהזרם התקלה המתאים. מאחר שיש טרנספורמציות שירות תחנה נפרדת, עומסי משני מתעלמים. בהתחשב בגורמים טכנולוגיים-כלכליים, בתנאי מזג האוויר וגבהים, הקיבולת מוגדרת כ-1000 kVA.

4. סיכום

פיתוח אנרגיה מתחדשת כגון פוטו-וולטאיות תואם לפוליטיקה התעשייתית של מדינות רבות ברחבי העולם. שיטת החיבור הנייטרלי משפיעה על נושאים כמו תכנון והפעלה של מערכת החשמל. בבחירת שיטת החיבור הנייטרלי של המערכת, יש לשקול את השפעותיה על אמינות האספקה של המערכת ועל רמות ההפרדה של הציוד, כמו גם את הקושי בהגשמת הגנה על בסיס רלעי.