Kalkulazzjonijiet ta' Dizajn għas-Sistemi ta' Neutral Grounding u l-Dimensionament tal-Grounding Transformer f'Pjanti Solari Fotovoltaici ta' Skala Utilities

1 Klassifikazzjoni tal-Metodi ta' Grounding Neutrali għal Stazzjonijiet ta' Enerġija Fotovoltaika

Influwenzati mill-differenzi f’livelli ta’ voltin u strutturi tal-grid bejn reġjonijiet, il-metodi ta' grounding neutrali tas-sistemi tal-enerġija huma kategorizzati b'mod primarji fil-grounding mhux efettiv u l-grounding efettiv. Il-grounding mhux efettiv inkludiv grounding neutrali permezz ta' coils ta' soppressjoni tal-ark u sistemi neutrali mingħajr grounding, waqt illi l-grounding efettiv inkludiv grounding solid neutrali u grounding neutrali permezz ta' rezistanza. L-għażla ta' metodu ta' grounding neutrali hija problema komplessa, li tinkludi konsidrazzjonijiet ta' sensitività ta' protezzjoni ta' relè, livelli ta' isolament tal-equipament, kosti ta' investiment, kontinwità ta' fornitura tal-enerġija, diffiċultà ta' operazzjoni u manutenzjoni, ampiezza ta' erori, u impatt fuq stabilità tas-sistema.

1.1 Grounding Mhux Efettiv
1.1.1 Grounding Neutrali permezz ta' Coils ta' Soppressjoni tal-Ark

Coil ta' soppressjoni tal-ark jiġi installat fil-puntu neutrali tas-sistema. Waqt l-erori, il-korrent induttiv ikompensa l-korrent kapasitiv tas-sistema, u l-korrent tal-erori tal-puntu tal-grounding huwa l-korrent induttiv rimanent post-kompensazzjoni. Meta jiksemm erori ta' grounding f’faza wahda, il-coil ikompensa l-korrent kapasitiv biex jisbogħhom l-ark tal-grounding rapidament, soppres i-ark intermittenti u sovravolttaggi. Is-sistema tista' tkun tfallegha wara l-errur, li tissilġu skenariji ta' fornitura ta' enerġija bl-aqwa affidabilità.

Karatteristiċi ewlenin:

• Protezzjoni & Operazzjoni: Il-korrent ta' grounding żgħir jgħaddebb is-sensibilità ta' protezzjoni ta' kurrent zero-sekwenz normali, u l-protezzjoni ta' grounding f’faza wahda terequ rikjieda komplikata. Il-coil għandu jagħmel fit-mod ta' over-compensation; l-operatori għandhom jmodifiku parametri fl-aħħar tal-bidliet fis-sistema, li jkomplika l-manutenzjoni.

• Konfigurazzjoni: Evita l-installazzjoni konċentrat ta' diversi coils jew setup ta' coil wahed biex timprevi minn falliment ta' kompensazzjoni.

• Applikabbiltà & Limiti: Tassoddisfa sistemi b'kurrenti kapasitivi ta' grounding f’faza wahda kbira, li jżgħaddu l-effetti termiki tal-equipament u jippermettu fornitura ta' enerġija qisien ta' qasir terminu. Però, l-protezzjoni ta' relè ma tistax tagħmel cutoff rapid tal-erori f’sistemi fotovoltaici medju-grandi u kbira. Għalhekk, huwa inqas magħmula f’sistemi fotovoltaici ta' MW u għal busbars ta' 10 kV/35 kV, kun sistemi ta' coils ta' soppressjoni tal-ark vecchi jkunu jikkonvertu.

1.1.2 Neutrali Mingħajr Grounding

Sistemi neutrali mingħajr grounding (mhux efettiv) iftuhu kurrenti ta' erori minn coupling kapasitiv tal-line/equipament waqt l-erori f’faza wahda, mingħajr loop ta' short-circuit. Dan jippermetti operazzjoni ta' erori ta' 1–2 sieġi minħabba lkurrenti żgħar u voltaggi inter-faz manteni, imma jkollu riskju ta' rivvitalizzazzjoni ta' ark u sovravolttaggi li rikjiedu isolament aqwa. Addattat għal kurrenti kapasitivi żgħar (pereżempju, sidijiet AC ta' inverters fotovoltaici, trasformatori LV neutrali mingħajr).

1.2 Grounding Efettiv
1.2.1 Grounding Solid Neutrali

Joffru kurrenti ta' erori aqra, protezzjoni sensitiva, sovravolttaggi bassa, u isolament miskin, imma jkollhom riskju ta' affidabilità nqsija minn kurrenti ta' grounding eċċessivi u interferenza ta' komunikazzjoni severa. Komuni f’sistemi fotovoltaici ta' ≥50 MW u trasformatori HV ta' ≥110 kV, kun switches ta' isolament neutrali/arrestors ta' fulmini għal grounding fleksibbli.

1.2.2 Grounding Neutrali permezz ta' Rezistanza

Iddikjara kurrenti attivi > kurrenti kapasitivi permezz ta' resistors neutrali, li jippermettu protezzjoni ta' zero-sekwenz b'sensibilità aqra għal isolament rapid tal-erruri. Avvantaggi:

• Parametri stabili: L-ebda modifiki rikjieda waqt l-operazzjoni inizjali.

• Ekonomija ta' isolament: Rekviri ta' isolament bassa minn isolament rapid tal-erruri.

• Applikazzjoni: Sistemi ta' kabli twil, trasformatori/motori ta' kapasità aqra, u stazzjonijiet fotovoltaici b'kurrenti kapasitivi aqra.

• Gerarchija ta' voltin:

• ≥220 kV: grounding solid

• 66–110 kV: majoranza solid, minoranza mhux solid

• 6–35 kV: majoranza mhux solid, minoranza solid

2 Kalkulazzjoni tal-Kapaċità tal-Trasformatur ta' Grounding

Għal stazzjonijiet fotovoltaici ta' scala MW busbars ta' 10/35 kV (grounding permezz ta' rezistanza), irridu trasformaturs ta' grounding speċifiċi jekk il-neutrali huma mingħajr. Passi ta' kalkulazzjoni:

• Voltin primarju: Jimpnaw bil-voltin tas-sistema bus.

• Kurrenti kapasitivi: Summa ta' kurrenti ta' kabli/line overhead plu effetti tal-equipament tas-sottostazzjoni.

• Valur ta' rezistanza: Assigura attivazzjoni rapid ta' protezzjoni ta' zero-sekwenz.

• Kapaċità tal-trasformatur: Ittakka l-klassifikazzjoni ta' rezistanza ta' grounding; inklu Żi karghi sekondari jekk jiservi bħala potenza tas-stazzjoni.

3 Esempju ta' Kalkulazzjoni tal-Kapaċità tal-Trasformatur ta' Grounding
3.1 Panoramika tal-Proġett
Stazzjoni fotovoltaika centralizzata ta' 50 MW b'munti fissi fuq altitudni ta' 1340 m (avg. annwal 3°C) terequ ebda derating għall-altitudni jew umidità. Konseguita minn 50×1 MW sub-arrays, DC jiġi invertit u rafforzat għal 35 kV lokali. Xahar sub-arrays jiġu formati linja ta' kolezzjoni li jiffornixxi l-system single-bus ta' 35 kV, meta rafforzat għal 110 kV (neutrali grounding solid). Il-step-up station ta' 35 kV inklu Żi trasformatur principali ta' voltin bass, 5 linji ta' kolezzjoni PV, trasformatur ta' grounding, trasformatur ta' servizz tas-stazzjoni, kompenzazzjoni reattiva, u circuiti PT, kun grounding ta' neutrali permezz ta' rezistanza.

3.2 Kalkulazzjoni tal-Kapaċità tal-Trasformatur ta' Grounding
3.2.1 Metodu ta' Grounding

Il-voltin nominali primarju tal-trasformatur ta' grounding jimnaġxi mal-voltin ta' sistema ta' 35 kV. Il-linji ta' kolezzjoni ta' 35 kV huma ħamisx direct-buried cables (total 34 km), kun 2 km ta' linji overhead.

• Kurrenti kapasitivi ta' grounding f’faza wahda għal linji ta' kolezzjoni ta' 35 kV overhead:Ic1=3.3×U_L×L×10−3=0.231A

• Kurrenti kapasitivi ta' grounding f’faza wahda għal linji ta' kolezzjoni ta' 35 kV cable:Ic2=0.1×U_L×L=119A

( U_L): voltin line-to-line tas-grid (kV); L: longhezza tal-linja (km))

Meta jkun hemm zid ta' 13% fid-daċi kapasitivi ta' sottostazzjoni ta' 35 kV, il-kurrenti kapasitivi ta' grounding f’faza wahda tal-stazzjoni fotovoltaika jiġu superatur 10 A. Għalhekk, il-puntu neutrali ta' bus ta' 35 kV tuża grounding permezz ta' rezistanza.

3.2.2 Kapaċità tal-Trasformatur ta' Grounding

Għal il-rezistanza ta' grounding, il-voltin primarju U_R≥21.21kV. F’każ ta' errur f’faza wahda, il-kurrenti ta' errur tal-terra hu settjat għal 150–500 A, u I_R=400A, u R=50.5Ω，P_R≥U_R×I_R.Fis-sistemi ta' grounding ta' rezistanza bassa, il-kapaċità tal-trasformatur ta' grounding hija 1/10 tal-kapaċità korrispondenti tal-kurrenti ta' errur. Minħabba li jkun hemm trasformatur speċifiċi ta' servizz tas-stazzjoni, il-karghi sekondari jingnoraw. Kunsiuderandu fatturi tekniku-ekonomiku, kondizzjonijiet meteoroloġiċi, u altitudni, il-kapaċità setta għal 1000 kVA.

4.Konklussjoni

Il-ġsir tal-enerġija rinnovabbli kif l-enerġija fotovoltaika tkun konforma mal-politiki ta' ġsir industriali ta' pajjiżi kollha. Il-metodu ta' grounding neutrali għandu impatt fuq aspetti kif id-disinn u l-operazzjoni tas-sistema tal-enerġija. Meta tigħżel il-metodu ta' grounding neutrali għas-sistema, l-impatti fuq l-affidabilità ta' fornitura tal-enerġija tas-sistema u l-livell ta' isolament tal-equipament, kif ukoll l-diffiċultà ta' implementazzjoni ta' protezzjoni ta' relè, għandhom jkunu konsidrat komprensivament.