Пресметки за дизајн на шеми за нейтрално земјување и димензионално определување на трансформатор за земјување во утилитарни соларни ПВЕ станции
1 Класификација на методите за нултото земјане во сончеви фотovoltaични електрани
Под влијание на разликите во нивото на напон и структурата на мрежата во различни региони, методите за нултото земјане на енергетските системи се главно класифицирани како неефективно земјане и ефективно земјане. Не-ефективното земјане вклучува земјане преку арктичарски колци и системи без нулто земјане, додека ефективното земјане вклучува тврдо нулто земјане и земјане преку резистори. Изборот на метод за нултото земјане е комплексен прашање, кој вклучува размислување за осетливоста на реле-защитата, нивото на изолација на опремата, инвестициона цена, непрекинатост на доставување на енергија, тешкотии при работата и одржувањето, опсег на грешки и влијание на стабилноста на системот.
1.1 Не-ефективно земјане
1.1.1 Земјане преку арктичарски колци
Арктичарскиот колец е инсталиран на нултата точка на системот. Во момент на грешка, индуктивниот строј компенсира капацитивниот строј на системот, а стројот на местото на земјане е остатокот од индуктивниот строј по компензација. Кога се случи једнофазна земјана грешка, колецот компенсира капацитивниот строј за брзо угашување на земјаната арка, подушувајќи интермитентни арки и наднапон. Системот може да продолжи со работа неколку часа после грешката, што е прифатливо за сценарија со висока надежност на доставување на енергија.
Клучни карактеристики:
Заштита и операција: Мал грешков строј прави обичната нулта последователна заштита недостаточно осетлива, што бара комплексна једнофазна земјана заштита. Колецот мора да работи во режим на надкомпензација; операторите треба да ја прилагодат параметрите своевремено со промени на мрежата, што го усложнува одржувањето.
Конфигурација: Се избегнува концентрирана инсталација на повеќе колци или поставување на еден колец за да се спречи неуспех на компензацијата.
Применимост и ограничувања: Пододветно за системи со големи једнофазни земјани капацитивни строеви, намалување на термички ефекти на опремата и овозможување на краткосрочна непрекината достава на енергија. Но, реле-заштитата не може брзо да ги исече грешките во средни-големи ФВ станции. Затоа, помалку се користи во ФВ станции над MW-ниво и 10 kV/35 kV шина, со преоблекување на раните системи со арктичарски колци.
1.1.2 Без нулто земјане
Системите без нулто земјане (не-ефективно земјане) имаат грешкови строеви од капацитивна поврзување на линијата/опремата во момент на једнофазна грешка, без краткосречен циклус. Ова дозволува работа со грешка 1-2 часа поради малите строеви и задржани меѓуфазни напони, но ризика од повторно запалување на арка и наднапон бара висок степен на изолација. Пододветно за малите капацитивни строеви (напр. AC страната на ФВ инверторот, нисконапонски трансформатори без нулто изведување).
1.2 Ефективно земјане
1.2.1 Тврдо нулто земјане
Предлага голем грешков строј, осетлива заштита, ниски наднапони и пониски изолации, но ризика од намалена надежност поради премногу земјани строеви и сериозна комуникациска интерференција. Обично се користи во ФВ станции ≥50 MW со HV трансформатори ≥110 kV, со нулти изолациони превключувачи/грмели за флексибилно земјане.
1.2.2 Земјане преку резистори
Инжектира активен строј > капацитивен строј преку нулти резистори, овозможувајќи високоосетлива нулта последователна заштита за брзо изолирање на грешките. Преимущества:
Стабилни параметри: Не треба прилагодба во моментот на почеток на работа.
Економија на изолација: Ниски изолациони барања поради брзо изолирање на грешките.
Примена: Долги кабелски системи, големи трансформатори/мотори и ФВ станции со големи капацитивни строеви.
Хиерархија на напони:
≥220 kV: тврдо земјане
66–110 kV: повеќето тврдо, мала некоја не-тврдо
6–35 kV: повеќето не-тврдо, мала некоја тврдо
2 Пресметка на капацитетот на трансформаторот за земјане
За MW-скала ФВ станции со 10/35 kV шина (земјане преку резистори), потребни се специјализирани трансформатори за земјане ако нултите точки не се изведени. Кораки за пресметка:
Основен напон: Соодветствува на напонот на системот шина.
Капацитивен строј: Збир на строеви од кабели/високонапонски линии плюс ефекти од опремата во подстанцијата.
Вредност на резисторот: Да се осигура брза активација на нултата последователна заштита.
Капацитет на трансформаторот: Да се земе предвид класификацијата на резисторот за земјане; да се вклучат вторични награди ако служи како станционска мощност.
3 Пример за пресметка на капацитетот на трансформаторот за земјане
3.1 Преглед на проектот
Централизирана ФВ електрани од 50 MW со фиксни монтаџи на 1340 m надморска височина (годишно просечно 3°C) не бара намалување поради височина или влажност. Состои од 50×1 MW под-масиви, DC е инвертиран и подигнат до 35 kV локално. Деца под-масиви формираат колекторска линија која се враќа во 35 kV едно-шински систем, потоа подигнат до 110 kV (тврдо земјано нуло). 35 kV подигнување подстанцијата вклучува нисконапонски главен трансформатор, 5 PV колекторски линии, трансформатор за земјане, станционска услуга трансформатор, реактивна компензација и PT цеви, со земјане преку резистори за нултата точка.
3.2 Пресметка на капацитетот на трансформаторот за земјане
3.2.1 Метод за земјане
Основниот напон на трансформаторот за земјане соодветствува на напонот на 35 kV системот. 35 kV колекторски линии се главно директно заривени кабели (вкупно 34 km), со 2 km високонапонски линии.
Једнофазен земјан капацитивен строј за 35 kV високонапонски колекторски линии: Ic1=3.3×UL×L×10−3=0.231A
Једнофазен земјан капацитивен строј за 35 kV кабелски колекторски линии: Ic2=0.1×UL×L=119A
( UL): напон меѓу линиите (kV); L: должина на линијата (km))
Со 13% повеќе капацитивен строј во 35 kV подстанцијата, пресметаниот једнофазен земјан капацитивен строј на ФВ електраната надминува 10 A. Затоа, нултата точка на 35 kV шина се користи земјане преку резистори.
3.2.2 Капацитет на трансформаторот за земјане
За резисторот за земјане, основниот напон UR≥21.21kV. Во момент на једнофазна грешка, земјан стројот е поставен на 150–500 A, така IR=400A, и со R=50.5Ω，PR≥UR×IR.Во системи со ниски резистори за земјане, капацитетот на трансформаторот за земјане е 1/10 од капацитетот на грешковиот строј. Бидејќи постои посебен трансформатор за станционска услуга, вторичните награди се игнорираат. Земајќи ги предвид техничките-економски фактори, метеоролошките услови и височината, капацитетот е поставен на 1000 kVA.
4.Заклучок
Развитокот на обновливи извори на енергија како што се ФВ е во согласност со индустријските политики на земјите широк. Методот за нултото земјане има влијание на аспекти како дизајнот и функционирањето на енергетскиот систем. При изборот на методот за нултото земјане на системот, треба да се размислува за влијанието на надежноста на доставување на енергија на системот и нивото на изолација на опремата, како и тешкотиите при имплементацијата на реле-заштитата.
