ELECTRIC, WITH AN EDGE
En grandes plantas de energía solar conectadas a la red con inversores centralizados, generalmente se usa un transformador tipo pedestal de planta de energía solar con una estructura trifásica de doble devanado secundario para convertir la salida de CA del inversor a un nivel de voltaje adecuado para la conexión a la red.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit。Ut elit tellus、luctus nec ullamcorper mattis、pulvinar dapibus leo。El transformador solar trifásico de doble devanado secundario tiene buenas características de impedancia y capacidad de conducción de baja tensión de acuerdo con las características de funcionamiento del inversor configurado en su lado de baja tensión, lo cual es fundamental para el funcionamiento seguro, estable y económico del sistema de generación de energía fotovoltaica. En vista de las fallas encontradas en la producción real de la planta de energía solar, como la puesta a tierra monofásica, la desconexión de alto voltaje y el cortocircuito de alto y bajo voltaje, se analizan las causas de las fallas y se discuten los métodos de manejo, que tienen cierta orientación. importancia para la producción, operación y mantenimiento de la planta de energía solar.
La planta de energía solar donde ocurrió la falla del transformador tipo pedestal de la planta de energía solar tiene una capacidad instalada total de 50 MWp, los módulos fotovoltaicos son módulos EG-255P60-C, el inversor es un inversor centralizado con una capacidad nominal única de 500 kW, y el transformador solar es un transformador solar de doble devanado secundario T-1000/38.5 del tipo ZGS11-Z.T-1000/38.5, capacidad nominal 1 000 kVA, grupo de acoplamiento D-y11, y11.
Un transformador solar trifásico montado en pedestal con dos inversores centrales, un total de 50 transformadores solares trifásicos montados en pedestal para toda la estación, conectados al lado del bus de 35 kV de la planta de energía solar por cinco líneas de 35 kV a través de cables enterrados.
El transformador solar está equipado con un núcleo trifásico de tres columnas, con la columna del núcleo y el yugo hechos de láminas de acero apiladas y traslapadas por juntas diagonales en forma de juntas traslapadas de cinco pasos, lo que reduce efectivamente las pérdidas entre las columnas de núcleo y uniones de yugo.
El transformador solar tiene un devanado doble en el lado de baja tensión, con dos devanados de baja tensión enrollados en una disposición de doble espiral cerca del núcleo a su vez, aislados con papel aislante entre los devanados, con los dos casquillos de la cabeza del devanado de baja tensión dispuestos en el extremos superior e inferior del transformador solar.
El devanado de alta tensión se enrolla sobre un tubo hueco de papel aislante y finalmente se coloca todo el conjunto sobre el devanado de baja tensión.
El 29 de octubre de 2018, el personal de operación y mantenimiento de la planta de energía solar realizó pruebas preventivas en toda la estación de transformadores montados en plataforma de la planta de energía solar, y al realizar pruebas de inspección de aislamiento en el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar n.º 1 con un corte de energía, encontraron que el No. 1 La resistencia de aislamiento del lado de bajo voltaje de la planta de energía solar montado en plataforma transforme No. 1 a1, b1 y c1 era 0, y había rastros de pernos sueltos y negros quemados en la conexión de la barra colectora entrante del disyuntor en el lado de bajo voltaje de la planta de energía solar montado en plataforma transforme No. 1.
Antes del corte de energía, la unidad de generación de energía generaba electricidad normalmente. Posteriormente, el personal de operación y mantenimiento realizó una prueba de resistencia de CC en el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar y no encontró ninguna anomalía.
Inicialmente se determinó que había una falla dentro del lado de bajo voltaje del transformador 1 montado en plataforma de la planta de energía solar que requería abrir la cubierta para su inspección.
El 2 de noviembre de 2018, después de regresar a la fábrica, se levantó el núcleo abriendo la tapa y se encontró que el papel aislante entre la fila de cobre del devanado de la fase a1 y el bloque de abrazadera de soporte en el cable de bajo voltaje n.° 1 se había descargado, lo que resultó en que la barra colectora de fase a1 y el perno de fijación del soporte del núcleo estuvieran firmemente sujetos, formando un punto de conexión a tierra.
Debido a la transformación montada en la plataforma de la planta de energía solar, el grupo de acoplamiento es D-y11, y11, el lado de bajo voltaje que usa el punto neutro no está conectado a tierra, cuando ocurre una falla a tierra monofásica, de acuerdo con las características de la generación de energía fotovoltaica, la situación de falla desde dos aspectos del análisis.
En primer lugar, cuando el inversor funciona en estado aislado, es decir, de noche o cuando la irradiación es insuficiente, el inversor funciona en estado de espera.
En este momento, el transformador montado en la plataforma de la planta de energía solar funciona en el estado de distribución, y el inversor es alimentado por la red a través del transformador montado en la plataforma de la planta de energía solar como una carga de energía para mantener el inversor en estado de espera.
El aislamiento entre la fila de cobre de la fase a1 en el lado de bajo voltaje del No. 1 y el perno de fijación del soporte del núcleo está dañado formando un punto de conexión a tierra, pero el voltaje de la línea trifásica del sistema permanece sin cambios y puede suministrar energía al inversor normalmente. Este estado no se encuentra a tiempo y la operación continua puede dar lugar a dos o más puntos de puesta a tierra en el lado de baja tensión.
En segundo lugar, cuando el inversor funciona conectado a la red, debido a que la topología del inversor es un sistema inversor trifásico de tres hilos sin conexión a tierra sin cable neutro, el sistema de control del inversor solo puede medir o controlar el voltaje de línea en el punto conectado a la red. , y la corriente de secuencia cero es cero.
De acuerdo con el análisis del modelo trifásico de estado estable del inversor, el sistema trifásico de tres hilos sin conexión a tierra no puede formar un circuito eléctricamente cerrado después de que se produce una conexión a tierra monofásica, por lo que no se genera corriente de conexión a tierra y la posición equivalente genera una impedancia de conexión a tierra. en el punto neutro.
Para el circuito de salida del inversor trifásico esto corresponde a una serie de impedancias en el circuito de salida de cada fase, sin destruir el modelo de régimen permanente del sistema. El inversor puede funcionar en un estado conectado a la red, pero la eficiencia de salida se reduce.
A las 16:24 del 4 de abril de 2019, el inversor en la zona 36 de la planta de energía solar se disparó con un mensaje de falla por un fallo de alarma de subtensión de la red y recorrido de baja tensión, el reinicio del inversor no fue válido y la unidad no se apagó. . El monitoreo de back-end mostró que los voltajes de CA trifásicos en el lado de bajo voltaje de los transformadores 1 y 2 montados en plataforma de la planta de energía solar eran: fase de CA 280 V CA, fase bc 250 V CA y fase ab 46 V CA.
La inspección in situ reveló un leve sonido de descarga dentro del transformador solar y un olor característico a huevo podrido en el aire alrededor del transformador solar. El personal de operación y mantenimiento llevó a cabo inmediatamente una investigación de la falla después de que se desenergizó la línea del colector donde se encontraba el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar, midió que el seguro del fusible de alto voltaje del transformador montado en plataforma de la planta de energía solar era normal, midió la planta de energía solar pad La resistencia de aislamiento entre el devanado de la fase A y los otros dos devanados resultó ser infinita al medir el aislamiento de la fase en el lado de alto voltaje del transformador montado en el pad de la planta de energía solar, y el juicio preliminar fue que la resistencia de aislamiento de la fase A en el lado de alto voltaje del transformador montado en plataforma de la planta de energía solar era infinito. El juicio inicial fue que hubo una desconexión en la fase A en el lado de alta tensión del transformador.
La resistencia de CC del devanado en el lado de alto voltaje del transformador montado en plataforma de la planta de energía solar se probó más a fondo, y la resistencia de CC de la fase BC era normal, mientras que la resistencia de CC de la fase AC y la fase AB era infinita.
Después de regresar a la fábrica y abrir la tapa el 6 de abril de 2019, se descubrió que la línea de conexión entre el interruptor de carga de alto voltaje de fase A y el seguro de alto voltaje se quemó, y la línea de conexión se descargó y flameó dentro de la plataforma de la planta de energía solar transforme durante el proceso desde el daño del aislamiento hasta el quemado, causando una grave contaminación del aceite del transformador solar.
La desconexión del lado de alto voltaje del transformador montado en plataforma de la planta de energía solar generalmente se divide en desconexión del cable de alto voltaje y desconexión del devanado de alto voltaje.
En este documento, el devanado lateral de alto voltaje del transformador solar de falla usando cableado triangular, en la medición de falla, la fase de CA y la resistencia de CC de la fase AB para el infinito, la resistencia de CC de la fase BC es pequeña, en línea con las características de falla de una fase de alta -desconexión del cable de tensión.
Después de desconectar el devanado de alto voltaje, la resistencia de CC de la fase desconectada y el devanado adyacente aumentarán por un factor de dos, mientras que la resistencia de CC de las dos fases restantes permanecerá sin cambios.
En términos de cambios eléctricos, el voltaje de línea del lado de alto voltaje sin desconexión permanece sin cambios, y el tamaño de los dos voltajes de línea de la fase desconectada se convierte en la mitad del voltaje de línea original.
El lado de bajo voltaje tiene dos fases de voltaje de línea iguales y ligeramente menores que el voltaje de línea original, una fase de voltaje de línea teóricamente reducida a 0, pero la medición real debido a la presencia de voltaje de inducción, el valor medido en decenas de voltios más o menos.
A las 14:05 del 14 de mayo de 2019, se disparó el disyuntor del lado de bajo voltaje del transformador montado en plataforma de la planta de energía solar n.º 10, el personal de operación y mantenimiento de la planta de energía solar fue inmediatamente al lugar del accidente para verificar la situación de la falla y, al llegar al lugar , encontraron que el transformador solar sonaba anormal y el sitio se roció. Se roció una gran cantidad de aceite del transformador solar del sitio.
En este punto, la sección de sobrecorriente del interruptor de la línea 353 del colector II de 35 kV donde se encontraba el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar defectuosa operó y el disyuntor 353 se disparó. Después de que la línea se disparó, el personal de operaciones y mantenimiento transfirió inmediatamente el interruptor de la línea 353 del colector II de 35 kV de operación a mantenimiento, eliminó el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar defectuoso de la línea y llevó a cabo una verificación de fallas. El dispositivo de protección del interruptor 353 reportó sobrecorriente trifásica y sobretensión fase a fase.
La inspección in situ reveló que el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar tenía un cortocircuito trifásico a tierra en el devanado del lado de bajo voltaje, el seguro del lado de alto voltaje estaba fundido, la válvula de alivio de presión estaba operada y una gran cantidad de Se roció aceite de transformador solar ennegrecido en el sitio. Ocurrió una falla grave en el interior del transformador y fue necesario volver a la fábrica para abrir la tapa para inspección y reparación.
El 17 de mayo de 2019, después de regresar a la planta y abrir la tapa, se encontró que los devanados de fase b1 y b2 del lado de baja tensión estaban quemados, los devanados de fase B del lado de alta tensión estaban quemados, el núcleo de la columna de la fase B estaba roto. , y parte del núcleo del yugo de hierro debajo del núcleo se rompió. Lado de bajo voltaje a1, a2 daños en el devanado bifásico, colapso parcial del núcleo de hierro de la columna de fase A del lado de alto voltaje.
Vea la onda de registro de la falla (figura omitida), el instante de la falla, la caída de voltaje de la fase A y la fase B del bus de 35 kV, lo que resulta en un aumento repentino del voltaje de la fase C de 35 kV, seguido por la fase A de la entrada FV n.º 2, la fase B -generación de sobrecorriente de fase, el valor de sobrecorriente excede el valor fijo del sistema, inicio de protección, disyuntor de la línea 353 PV n.º 2 disparado.
También se puede encontrar el filtrado de fallas, la fase inicial de la falla ocurrió A, puesta a tierra del cortocircuito de la fase B, el aislamiento de la fase C no está dañado, la corriente de falla de la fase C va a la zaga de la fase A, la fase B, cuando el falla de alto voltaje en el estado estable, debido a la planta de energía solar montada en la plataforma transforme lado de alto voltaje del grupo de cableado trifásico para la conexión en ángulo, el rendimiento de la puesta a tierra de cortocircuito trifásico de alto voltaje, en este momento C -fase para generar corriente de falla.
Desde la situación de falla interna del transformador solar después de la desintegración, el cortocircuito de los devanados de fase b1 y b2 en el lado de bajo voltaje es la causa de la falla, la descarga del cortocircuito conduce a la ruptura del aislamiento entre el devanado de bajo voltaje y el alto. devanado de voltaje, lo que expande la falla y conduce a un cortocircuito de los devanados de alto y bajo voltaje. El aceite del transformador solar se calienta y la válvula de alivio de presión se abre.
Se desarmó el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar y se encontró que los devanados de alto y bajo voltaje estaban muy quemados en los devanados de bajo voltaje de la fase B.
Teniendo en cuenta que el transformador solar estuvo sujeto a un gran impacto de cortocircuito después de una falla de cortocircuito de alto voltaje, el desmontaje mostró que el núcleo y el yugo del transformador solar estaban deformados en diversos grados, los devanados de fase B estaban todos quemados. , y los devanados de fase A también estaban deformados y ligeramente dañados. El transformador fue desechado.
(1) El lado de bajo voltaje del transformador solar con cableado en estrella y sin cable conductor de punto neutro, cuando ocurre una falla a tierra monofásica, porque no hay generación de corriente de secuencia cero y el voltaje de la línea trifásica no ha cambiado, el inversor aún puede funcionar en el estado de generación de energía, por un lado, no es propicio para la detección de fallas, por otro lado, conducirá a la expansión de la falla, existen grandes riesgos de seguridad.
En combinación con la situación real en el sitio, se agregó un dispositivo de monitoreo de aislamiento a la salida de CA del inversor y se agregó una condición de arranque de aislamiento calificado antes de que el sistema se conecte a la red. Para la nueva planta de energía solar, se recomienda elegir un inversor trifásico de cuatro hilos al seleccionar el equipo, un transformador solar montado en pedestal que coincida con el transformador solar del grupo de cableado D-yn11,yn11.
(2) La operación y el mantenimiento diarios de las plantas de energía solar deben prestar atención al control del aislamiento de los transformadores solares y llevar a cabo un trabajo regular de inspección del aislamiento.
En particular, para las plantas de energía solar con cableado en estrella y transformadores solares trifásicos montados en pedestal sin entrada de punto neutro, se debe aumentar la frecuencia de inspección del aislamiento y se recomienda realizar la inspección del aislamiento en el lado de baja tensión de la planta de energía solar. transformador montado en almohadilla una vez al mes. Se recomienda aislar el transformador montado en plataforma de la planta de energía solar una vez al mes.
(3) Para evitar fallas de aislamiento interno en transformadores montados en plataformas de plantas de energía solar, se debe enfatizar la prueba de muestras de aceite.
A partir de las dos fallas de alto voltaje de este documento, se puede ver que tanto los cables rotos como los devanados en cortocircuito fueron causados por la presencia de debilidades en el aislamiento interno.
Las pruebas periódicas de muestras de aceite pueden ayudar a detectar el proceso de deterioro del aislamiento e intervenir con anticipación para reducir las pérdidas por fallas. Para los transformadores solares con temperaturas de aceite significativamente altas en la operación diaria, es particularmente importante fortalecer las inspecciones diarias y aumentar la frecuencia de las pruebas de muestras de aceite.
(4) Debe prestarse atención a la selección técnica de la planta de energía solar cuando se pone en funcionamiento. Al seleccionar el transformador solar, se debe tener en cuenta el diseño eléctrico general, las características operativas de la red local y el entorno natural del sitio, con especial atención a los materiales del núcleo, las especificaciones del devanado y los materiales de aislamiento, y una mayor comunicación técnica con el fabricante para garantizar la conformidad y razonabilidad de los productos elegidos. Se debe incrementar la comunicación técnica con el fabricante para asegurar la conformidad y razonabilidad de los productos seleccionados.
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