ELECTRIC, WITH AN EDGE
La mayoría de las nuevas estaciones de energía, ya sean parques eólicos o plantas de energía solar, usan el método de aumento local para elevar el voltaje a 10/35 kV, y luego recolectan las líneas eléctricas en la barra colectora de la estación elevadora y se conectan a la red. después del paso secundario. Las centrales solares generan ciertas pérdidas económicas, por lo que es necesario averiguar los motivos de la destrucción del transformador solar al final de la línea de colectores de los transformadores elevadores para dar una base a la solución de dichos problemas.
La información recopilada en varias ocasiones cuando fallaron los transformadores solares en las plantas de energía fotovoltaica, con la esperanza de que se pudieran encontrar algunos puntos de avance a partir de esta información para apoyar la búsqueda de la causa del daño del transformador solar, es la siguiente.
Descripción general del sistema: A Descripción general del sistema de plantas de energía solar: capacidad instalada de 20 MW, conectado al nivel de tensión de la red de 35 kV, transformadores elevadores de capacidad 1 MVA, transformador solar seco de doble división, transformadores elevadores de corriente nominal del lado de alta tensión 15 A , grupo de conexión Dy11y11, cada línea de colector con 5-7 transformadores de energía solar elevadores, método de puesta a tierra del sistema de 35 kV para el método de puesta a tierra de la bobina de extinción de arco.
Falla 1: 05:34 a.m., claro, sin carga, ajuste la corriente de fase BC de la línea aumentó repentinamente a aproximadamente 27 A, diferencia de fase de 180 °, duración de aproximadamente 200 ms después del disparo, la causa de la falla es el final de la cortocircuito entre vueltas del devanado de fase B de los transformadores elevadores de línea ajustada.
Fallo 2: 20:20 h, claro, sin carga, aumento repentino de la corriente de fase AC a 25 A, diferencia de fase 180°, disparo después de una duración de aprox. 100 ms, falta por cortocircuito entre espiras en el devanado fase C de los transformadores elevadores al final del colector.
Falla 3: 20:27 hs, claro, sin carga, aumento repentino de corriente en la fase AB del hilo colector a unos 32 A, desfase 180°, duración unos 2 s después del disparo, la causa de la falla es un cortocircuito entre las vueltas del devanado de la fase A de los transformadores elevadores al final del cable del colector y una falla en la ruptura del aislamiento del devanado de la fase B a tierra.
Mediante el análisis de varios fenómenos de falla y la comparación de los reportes luego de que el transformador Solar fue desmantelado en fábrica, se determinó que la causa de varios disparos por falla fue un corto circuito entre las espiras del transformador Solar, por lo que se realizó la siguiente investigación. hecho para identificar las posibles causas del cortocircuito entre las vueltas del transformador solar.
El funcionamiento del transformador solar bajo sobretensión provocará la saturación del núcleo del transformador solar, lo que provocará un sobrecalentamiento local del transformador solar. La alta temperatura acortará la vida útil del material de aislamiento, haciéndolo quebradizo y agrietado, acelerando el envejecimiento del aislamiento y eventualmente provocando accidentes por ruptura del aislamiento.
Al comparar varios incidentes, los transformadores solares dañados estaban todos al final de las líneas colectoras, principalmente durante la noche cuando no había carga, mientras que las centrales solares utilizan principalmente líneas de cable con corrientes capacitivas altas.
Al observar la curva de historial de fondo de monitoreo, el voltaje más alto del bus de 35 kV de la estación fotovoltaica es de alrededor de 38,8 kV alrededor de las 12 del mediodía, cuando la corriente de carga está cerca de la carga completa. El bloque del transformador solar funciona en la posición de 37 kV, mientras que por la noche cuando la línea está vacía, la tensión del bus de 35 kV es de alrededor de 37 kV, la tensión del inversor al final de la línea del colector es superior al 7% aproximadamente. Esto se traduce en una tensión de alrededor de 39,3 kV en el lado de alta tensión, que no supere la tensión máxima del dispositivo de 40,5 kV.
La temperatura en la superficie del transformador tipo pedestal aumenta de abajo hacia arriba, sin que se encuentre una diferencia de temperatura obvia. 117 °C es la temperatura máxima al mediodía y 99 °C por la noche. 10-15 °C es la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior del transformador tipo pedestal.
El sistema de conexión a tierra es un sistema de conexión a tierra para la bobina de extinción de arco, la operación de la bobina de extinción de arco en el estado subcompensado, puede haber sobretensión resonante, por lo que se revisó la bobina de extinción de arco, la inspección encontró que la bobina de extinción de arco ha estado funcionando en el engranaje más alto 15 y en el estado subcompensado, para averiguar la corriente de capacitancia del sistema actual de 35 kV específica qué tan grande, se midió la corriente de capacitancia del sistema de 35 kV, los resultados muestran que el sistema real Para averiguar el corriente de capacitancia actual del sistema de 35 kV, se realizó la medición real de la corriente de capacitancia del sistema de 35 kV, el resultado mostró que la corriente real del sistema fue de 16,4 A, que no alcanzó el valor de corriente nominal de 27 A del sistema. bobina extintora de arco.
Después de verificar la forma de onda de voltaje de registro de fallas, no se observó un aumento significativo de voltaje durante la operación normal, ni el fenómeno de saturación de PT condujo a una distorsión de la forma de onda de voltaje, por lo que se consideró poco probable que la sobretensión resonante causara daño al transformador solar.
Los armónicos no solo causarán transformadores de voltaje, la saturación del núcleo del transformador solar resultará en la generación de sobrevoltaje armónico, sino que también causarán el sobrecalentamiento local del transformador solar, acelerarán el aislamiento del envejecimiento de los equipos eléctricos, reducirán la vida útil, las fuentes armónicas de las plantas de energía fotovoltaica provienen principalmente del inversor, la unidad fotovoltaica Paso: este método de cableado proporciona una ruta para que el tercer armónico en el lado de bajo voltaje circule en el lado de alto voltaje.
Por lo tanto, se monitorea la calidad de energía de la corriente y el voltaje de salida del inversor y se encuentra que el contenido del quinto armónico actual es mayor cuando la carga está por debajo del 30%.
Se encontró que el contenido armónico del voltaje en el lado de bajo voltaje del transformador tipo pedestal estaba en línea con los requisitos. Una verificación de los registros de fallas reveló que el contenido del quinto armónico de la corriente del colector era alto con cargas bajas en línea con el lado de bajo voltaje del transformador tipo pedestal.
Luego se probó la calidad de la energía del voltaje del bus de 35 kV y no se encontraron anomalías. Pruebas adicionales revelaron que el circuito de voltaje de registro de fallas estaba cableado incorrectamente y la línea N estaba conectada por error al circuito de secuencia cero de registro de fallas, lo que resultó en un alto contenido de 3er armónico.
Por lo tanto, se considera poco probable que el alto contenido de armónicos haya causado un sobrecalentamiento local del transformador solar que provoque daños en los transformadores elevadores.
Las plantas de energía solar se inundaron en el verano de 2016 y la inundación alcanzó la parte inferior de los devanados de los transformadores elevadores montados en plataforma, lo que provocó un corte de energía de hasta seis meses.
A continuación, se probaron todos los transformadores elevadores de la estación y se volvieron a poner en funcionamiento los que superaron la prueba, mientras que los que fallaron se sustituyeron. Varios otros transformadores solares aquí han sido reemplazados después de fallar las pruebas realizadas después de la inundación, por lo que es más probable que este transformador solar se haya dañado como resultado de la inundación.
A medida que la carga cambia de día y de noche, más humedad invadirá la sala del transformador solar por la noche, lo que hará que el material de aislamiento del transformador solar seco envejezca y se agriete y, finalmente, provocará la ruptura del aislamiento entre vueltas, lo que provocará accidentes. .
Debido al lado de alto voltaje del transformador solar seco de doble división de los dos grupos de bobinas divididas colocadas hacia arriba y hacia abajo, debido a la influencia de la convección del aire hacia arriba y hacia abajo, la temperatura de la bobina del devanado inferior es significativamente más baja que la superior alrededor de 15 k, los fabricantes en la fabricación de materiales de aislamiento si no para fortalecer el nivel de resistencia al calor, calor desigual durante mucho tiempo, fácil de provocar daños en el aislamiento de la bobina de aislamiento causados por fallas de cortocircuito entre vueltas.
Además, el transformador solar está cableado con Dy11, lo que aumenta el voltaje de la conexión en ángulo lateral de alto voltaje en un factor de √3 en comparación con la conexión en estrella, lo que aumenta el gradiente de voltaje entre vueltas dentro del devanado del transformador solar, lo que hace que el Transformador solar con Dy11 más susceptible a descargas parciales que el Transformador solar con Yd11. La posibilidad de descarga parcial es mayor.
A través de la inspección anterior, se cree que la operación sin carga de la línea del colector de las estaciones de energía solar durante la noche, debido al efecto del aumento de capacitancia, hará que el final de la línea del colector se produzca el fenómeno del aumento de voltaje, el final de la sobretensión de la línea del colector conducirá al final Sobrecalentamiento local del transformador solar, más el bobinado del transformador solar debido a la convección de aire Hay una diferencia de temperatura de alrededor de 15°C entre los bobinados del transformador solar y el bobinado.
Si el fabricante no fortalece la clase térmica del material de aislamiento del transformador solar en respuesta a las características de los cambios de carga diurnos y nocturnos en las plantas de energía fotovoltaica, el sobrecalentamiento del transformador solar aumentará el punto débil del aislamiento entre vueltas del transformador solar, lo que conducirá a la rotura del aislamiento y provocando accidentes.
Muchas plantas de energía solar tienen el fenómeno de fallas en los transformadores solares al final de las líneas del colector, y las causas de las fallas pueden variar. Para permitir la detección temprana, la prevención temprana, la preparación temprana y la eliminación planificada de los defectos del equipo, se hacen las siguientes recomendaciones.
(1) Instalar dispositivos de detección en línea de descargas parciales para detectar la presencia de descargas parciales en el transformador solar en tiempo real.
(2) Fortalecer el trabajo de mantenimiento diario de la bobina de extinción de arco para evitar la operación de compensación insuficiente de la bobina.
(3) Al seleccionar el equipo, se recomienda que los transformadores elevadores fotovoltaicos se conecten en modo de conexión Yd11 para mejorar el gradiente de voltaje entre vueltas de la bobina.
Se recomienda que los fabricantes refuercen el nivel de resistencia al calor del material de aislamiento de los transformadores elevadores de las estaciones de energía solar.
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