Calculi Design pro Schematibus Terrae Neutralis et Dimensione Transformatoris Terrae in Plantis PV Solaribus ad Usum Utilitatis
1 Classificatio Neutralis Methodi Territorii pro Stationibus Photovoltaicis Solari
Influente differentiis in gradu tensionis et structuris rete regionum, methodi neutralis terrae systematum electricorum principaliter classificantur in non-effectivam terram et effectivam terram. Non-effectiva terra includit terram per spira suppressionis arcus et systema neutrale non-terra, dum effectiva terra comprehendit terram solidam et terram per resistores. Selectio methodi terrae neutralis est res comprehensiva, quae involvit consideranda sensibilitatis protectionis relais, gradus insulationis apparatus, costus investimenti, continuitatem alimentationis, difficultatem operationis et maintenance, ambitum faulti, et impactum in stabilitatem systematis.
1.1 Non - Effectiva Terra
1.1.1 Terra Neutralis per Spira Suppressionis Arcus
Spira suppressionis arcus installatur in puncto neutrale systematis. In casu faulti, currentus inductivus compensat currentem capacitive systematis, et currentus faulti in puncto terrae est residuum post compensationem. Cum occurrat faultus uniphasialis, spira compensat currentem capacitive ad extinguendum celeriter arcum terrae, suppressit arcus intermittentes et overvoltage. Systema potest continuare operando post faultum, conveniens scenariis cum alta fide alimentationis.
Characteristicae Principales:
Protectio & Operatio: Parvus currentus terrae facit ut protectio zero-sequence ordinaria careat sensibilitate, requiritur protectio uniphasialis complexa. Spira debet operari in modo over-compensation; operatoribus necesse est regere parametra tempestive cum mutationibus rete, complicans maintenance.
Configuratio: Evitandum est installationem concentratam plurium spirarum vel singulis spiris ut praeveniantur failure compensationis.
Applicabilitas & Limitationes: Convenit systemis cum magnis currentibus uniphasialibus capacitive, reducendo effectus thermicos apparatus et permittendo alimentationem continua brevi tempore. Sed protectio relais non potest rapiditer secare faultos in stationibus PV mediis-magnis. Itaque, minus usitatim in stationibus PV MW-nivelem et superiore et busbaris 10 kV/35 kV, cum systemata priora spira suppressionis arcus renovantur.
1.1.2 Neutrale Non-Terra
Systemata neutrale non-terra (non-effectiva terra) habent currentus faulti ex coupling capacitive lineae/apparatus in casu faulti uniphasialis, sine circuitu short-circuit. Hoc permittit 1-2 horas operationis post faultum propter parvos currentus et voltages interphasiales servatos, sed periculum reignitionis arcus overvoltage requirit altam insulationem. Convenit pro parvis currentibus capacitive (ex. AC latera inversorium PV, transformatores LV neutrale non-extracti).
1.2 Effectiva Terra
1.2.1 Terra Solidalis Neutrale
Offert magnum currentum faulti, protectionem sensitivam, parvum overvoltage, et relaxationem insulationis, sed periclitatur reductionem fidei propter excessivos currentus terrae et severam interfrentiam communicationis. Communis in stationibus PV ≥50 MW et transformatoribus HV ≥110 kV, cum commutationibus isolationis neutrale/arrestoris fulminis pro flexibili terra.
1.2.2 Terra per Resistorem Neutrale
Injectat currentem activum > currentem capacitive per resistores neutrale, permitens protectionem zero-sequence altae sensitivitatis pro rapida isolatione faulti. Advantagea:
Parametri stabiles: Nulla regulatio necessaria in initio operationis.
Economia insulationis: Parva exigentia insulationis ex celeri clearance faulti.
Applicatio: Systemata longi cable, transformatores/motrices magna capacitatis, et stationes PV cum magnis currentibus capacitive.
Hierarchia voltage:
≥220 kV: terra solidalis
66-110 kV: majoritas solidalis, minoritas non-solidalis
6-35 kV: majoritas non-solidalis, minoritas solidalis
2 Calculatio Capacitatis Transformatoris Terrae
Pro stationibus PV scalae MW et busbaris 10/35 kV (terra per resistorem), necessari sunt transformatores terrae dedicati si neutrals non extracti. Gradus calculi:
Voltage primarius: Conveniat voltage bus systematis.
Currentus capacitive: Summa currentus cable/lineae overhead plus effectus apparatorum substationis.
Valorem resistoris: Certificet activationem celeri protectionis zero-sequence.
Capacitas transformatoris: Consideret rating resistoris terre; includat onera secundaria si servit ut power stationis.
3 Exemplum Calculi Capacitatis Transformatoris Terrae
3.1 Summarium Projecti
Stationis PV centralizatae 50 MW cum montaturis fixis ad altitudine 1340 m (media annua 3°C) non requirit derating pro altitudine vel humiditate. Comprehendit 50x1 MW sub-arrays, DC convertitur et elevatur ad 35 kV localiter. Decem sub-arrays formant collector lineam alimentantem in systema single-bus 35 kV, tunc elevatur ad 110 kV (neutrale solidalis terra). In statione step-up 35 kV includuntur transformatoris LV principale, 5 lineas collector PV, transformatoris terra, transformatoris service stationis, compensationem reactive, et circuitus PT, cum terra per resistorem pro neutrale.
3.2 Calculatio Capacitatis Transformatoris Terrae
3.2.1 Methodus Terrae
Voltage nominale primarius transformatoris terrae convenit voltage systematis 35 kV. Lineae collector 35 kV sunt principiter cables direct-buried (34 km totaliter), cum 2 km lineae overhead.
Currentus capacitive uniphasialis terrae pro lineis collector 35 kV overhead: Ic1=3.3xULxLx10-3=0.231A
Currentus capacitive uniphasialis terrae pro lineis collector 35 kV cable: Ic2=0.1xULxL=119A
( UL): voltage line-line grid (kV); L: longitudo lineae (km))
Cum incremento 13% in currentu capacitive substationis 35 kV, calculatus currentus capacitive uniphasialis terrae stationis PV excedit 10 A. Itaque, punctum neutrale bus 35 kV utitur terra per resistorem.
3.2.2 Capacitas Transformatoris Terrae
Pro resistore terra, voltage primarius UR≥21.21kV. In casu faulti uniphasialis, currentus faulti in terra ponitur ad 150-500 A, itaque IR=400A, et cum R=50.5Ω，PR≥UR×IR. In systematibus low-resistance terra, capacitas transformatoris terrae est 1/10 capacitis correspondenti faulti. Quia existit transformatoris service stationis separatus, onera secundaria negliguntur. Considerando factores technico-economicos, conditiones meteorologicas, et altitudinem, capacitas ponitur ad 1000 kVA.
4.Conclusio
Developmen tum energiarum renouvelabilium sicut photovoltaica conformatur policy industrialibus universali. Methodus terrae neutralis habet impactum in aspectibus design et operationis systematis electrici. In selectione methodi terrae neutralis systematis, oportet considerare impactum in fide alimentationis systematis et gradum insulationis apparatus, tamquam difficultatem implementationis protectionis relais.
