Решение по повышению качества электроэнергии 35 кВ для системы накопления энергии «Дади» в Анголе

Тепловая защита оборудования

• Защита трансформатора: после фильтрации гармоник потери на скин-эффект и вихревые токи в трансформаторе значительно снижаются, а превышение температуры возвращается к норме. В соответствии с моделью теплового старения IEC 60076-7, старение изоляции эффективно замедляется.
• Защита конденсаторов: предотвращение протекания гармонического тока напрямую через конденсаторы позволяет избежать пробоя диэлектрика или вздутия, вызванных перегрузкой по току и перенапряжением.

Интеллектуальная коммутация и управление

• Вакуумный выключатель с низким уровнем повторных пробоев (без повторных пробоев) с управляемым включением (в точке волны) поддерживает пусковой ток включения в пределах 1,5-кратного значения номинального тока батареи конденсаторов (см. раздел 3.3).
• Система мониторинга собирает данные о сети в режиме реального времени и автоматически переключает ветви фильтра в соответствии с дефицитом реактивной мощности, обеспечивая «компенсацию по требованию».

Адаптивность к двунаправленной работе

Поскольку гармонический профиль PCS накопителя энергии различается при заряде и разряде, ветви фильтра спроектированы на основе спектра гармоник, измеренного во всем диапазоне работы PCS (заряд/разряд), с зарезервированным запасом коммутации, чтобы обеспечить эффективное подавление гармоник в обоих направлениях работы.

Проверка на резонанс

После ввода в эксплуатацию батареи компенсации фильтра емкостные ветви и система 35 кВ могут образовывать точки параллельного резонанса. На этапе проектирования необходимо выполнять проверку на резонанс, используя в качестве входных данных измеренные на объекте фоновые гармоники и импеданс системы, а оборудование может быть подключено под напряжение только после подтверждения того, что точки резонанса исключают характерные частоты гармоник, такие как 5-я и 7-я.

3.3 Безопасность коммутации батарей конденсаторов — включение в точке волны и низкий уровень повторных пробоев

Учитывая частую коммутацию батарей конденсаторов, вызванную частым регулированием накопительной электростанции, применяется двусторонний механизм защиты:

• Вакуумное коммутационное оборудование с низким уровнем повторных пробоев: контакты из сплава CuCr и вакуумный дугогасительный модуль с аксиальным магнитным полем (AMF) гарантируют отсутствие повторных пробоев при отключении емкостного тока, эффективно подавляя коммутационные перенапряжения.
• Интеллектуальный контроллер включения в точке волны (опционально/рекомендуется): отслеживает фазу напряжения сети в режиме реального времени и замыкает контакты точно в момент перехода напряжения через ноль (в пределах ±1 мс). Это поддерживает пусковой ток включения в пределах 1,5-кратного значения номинального тока батареи конденсаторов (по сравнению с 10–20-кратным значением при случайном включении), значительно продлевая срок службы конденсаторов и выключателя и предотвращая удары напряжения на PCS.

4. Особенности и преимущества

• Высокая целевая направленность: параметры H5+H7 адаптированы к характеристикам нагрузки PCS, что позволяет избежать «избыточной» или «недостаточной» обработки.
• Высокая адаптивность к условиям окружающей среды (для условий Анголы): с учетом местного климата все реакторы используют изоляцию класса H, корпуса конденсаторов выполнены из УФ-стойких и коррозионно-стойких материалов, а печатные платы системы управления покрыты сверхтолстым защитным лаком — подходит для жарких и влажных условий.
• Комплексное проектирование: подавление гармоник, компенсация реактивной мощности и защита оборудования решаются совместно — одни инвестиции, множество преимуществ.
• Надежная эксплуатация: полный комплект оборудования с коммутационной аппаратурой с низким уровнем повторных пробоев и комплексной защитой, подходящий для частого режима регулирования на накопительных электростанциях.

5. Ожидаемые результаты и преимущества

5.1 Технические преимущества

• Улучшение формы кривых: после ввода в эксплуатацию ожидается, что коэффициент фильтрации тока 5-й и 7-й гармоник превысит 85%, при этом искажение напряжения будет соответствовать GB/T 14549-1993 и техническим требованиям проекта.
• Устранение помех: частота ложных срабатываний систем защиты и мониторинга значительно снижается, а рабочая среда станции очищается.
• Стабильность сети: оптимизируются характеристики импеданса системы, что существенно повышает помехоустойчивость.

5.2 Экономические и социальные преимущества

После ввода в эксплуатацию ожидается улучшение ключевых показателей качества электроэнергии следующим образом (в соответствии с целевыми показателями раздела 2.3; подлежит подтверждению при приемочных измерениях):

Примечание: приведенные выше показатели «после» являются ожидаемыми значениями, полученными на основе характеристик оборудования и оценки системы. Окончательные значения подлежат подтверждению при пусконаладочных приемочных измерениях.

6. Реализация проекта и поддержка эксплуатации и технического обслуживания

6.1 Процесс реализации

1. Обследование на месте: измерение фоновых гармоник на шине 35 кВ и характеристик нагрузки (включая условия заряда/разряда PCS).
2. Моделирование: создание модели системы для проверки характеристик фильтрации и точек резонанса.
3. Производство: заводская предварительная сборка со строгими типовыми испытаниями (испытание напряжением, частичный разряд, наладка защиты).
4. Монтаж и пусконаладка: монтаж на объекте, вторичная коммутация, комплексные испытания системы.
5. Приемка и ввод в эксплуатацию: нагрузочное тестирование, проверка достижения целевых показателей, передача в эксплуатацию.

6.2 Послепродажное обслуживание

• Техническое обучение: обучение заказчика принципам работы, эксплуатации и устранению неисправностей.
• Периодический осмотр: регулярные проверки емкости конденсаторов, температуры реакторов и плотности контактных соединений.
• Экстренное реагирование: круглосуточная техническая поддержка 7×24 для быстрого реагирования на неисправности.

Заключение

Благодаря научно обоснованной конфигурации установки фильтрации и компенсации H5+H7 мощностью 7500 квар, данное решение не только устраняет текущие проблемы с качеством электроэнергии на проекте накопления энергии Dadi в Анголе, но и создает надежный рубеж электрической безопасности для станции.

Обеспечивая защиту оборудования и стабильность системы наряду со снижением гармоник, оно приносит как экономическую, так и повышающую безопасность выгоду, представляя собой надежное решение по улучшению качества электроэнергии для объектов накопления энергии.