قواطع دوائر مفرغة خارجية لتوصيل شبكة الطاقة المتجددة

تحتاج مشاريع الطاقة المتجددة مثل محطات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح في نهاية المطاف إلى ربط الكهرباء المولدة بنظام الطاقة الأوسع.

في تلك المرحلة، لم يعد المشروع يتعلق فقط بوحدات الطاقة الشمسية أو العاكسات أو توربينات الرياح. يجب أن يتعامل نظام الاتصال بالشبكة أيضًا مع التبديل والحماية والعزل والقياس والتحكم وانقطاع الأخطاء.

يمكن أن تلعب قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية دورًا مهمًا في هذا الجزء من النظام.

في وحدة تغذية توصيل الشبكة ذات الجهد المتوسط، قد يُطلب من VCB حمل تيار التشغيل العادي وتنفيذ أوامر التبديل ومقاطعة تيار العطل عندما يحدد نظام الحماية أنه يجب فصل الدائرة.

ومع ذلك، لا يوجد تكوين واحد 'لقاطع الدائرة الشمسية' الذي يمكن نسخه من مشروع للطاقة المتجددة إلى آخر.

حتى المشروعين الموصوفين على أنهما اتصال بالشبكة الكهروضوئية بقدرة 35 كيلو فولت قد يتطلبان قواطع مختلفة نظرًا لاختلاف التيار المقنن ومستوى الخطأ وترتيبات الحماية وبيئة التثبيت ومتطلبات التحكم.

ولهذا السبب يجب أن يبدأ اختيار VCB بتصميم نظام الطاقة بدلاً من تسمية المشروع.

ما هو الدور الذي يلعبه VCB الخارجي في اتصال شبكة الطاقة المتجددة؟

تتصل محطة الطاقة المتجددة عادة بالشبكة من خلال سلسلة من دوائر التجميع والمحولات ومعدات التبديل والمحطات الفرعية.

اعتمادًا على بنية المشروع، يمكن تركيب VCB خارجي على وحدة تغذية، أو في خليج محطة فرعية أو عند نقطة تحويل أخرى بين نظام التوليد وشبكة المرافق.

دورها كهربائي في المقام الأول.

أثناء التشغيل العادي، يحمل القاطع تيار الدائرة ويستجيب لأوامر التبديل المخطط لها. عندما يكتشف نظام الحماية حالة تتطلب قطع الاتصال، يتلقى القاطع أمر الفصل ويقوم بمقاطعة التيار.

وهذا يعني أنه لا ينبغي التعامل مع VCB كمنتج معزول.

يعتمد أدائها الحقيقي على كيفية تنسيقها مع مرحل الحماية أو وحدة التحكم الذكية وأجهزة CT وPTs أو أجهزة الاستشعار الأخرى وإمدادات الطاقة المساعدة ودوائر التحكم وشبكة المنبع والمصب.

في مشروع توصيل الشبكة، يعد هذا التنسيق الكامل أكثر أهمية من مجرد شراء قاطع ذو جهد صحيح مكتوب على لوحة الاسم.

لماذا لا يمكن اختيار مشروع 35 كيلو فولت بالجهد وحده

لنفترض أن مشروعين للطاقة الكهروضوئية متصلان بنظام 35 كيلو فولت.

سيكون من السهل الافتراض أنه يجب عليهم استخدام نفس قاطع الدائرة الفراغية الخارجي.

ولكن هذا ليس صحيحا بالضرورة.

قد يكون لدى أحد المشاريع قدرة مصنعية أعلى وبالتالي يتطلب تيارًا مقننًا مختلفًا. قد يوجد آخر في محطة فرعية حيث يكون تيار الدائرة القصيرة المحتمل أعلى. قد يتطلب المشروع الثالث التحكم عن بعد والتواصل مع نظام الإرسال أو أتمتة المحطات الفرعية.

يمكن للظروف البيئية أيضًا تغيير التكوين النهائي.

يختلف مشروع 35 كيلو فولت في منطقة تقليدية منخفضة الارتفاع عن تركيب 35 كيلو فولت يقع على هضبة أو في بيئة صناعية شديدة التلوث أو في منطقة ذات درجات حرارة منخفضة للغاية في فصل الشتاء.

لذا فإن '35 كيلو فولت' يخبرنا فقط بفئة جهد النظام.

لا يخبرنا بكل ما هو مطلوب لتحديد الكسارة.

لا يزال الاختيار الكامل بحاجة إلى النظر في:

جهد النظام ← التيار المقنن ← واجب الدائرة القصيرة ← مستوى العزل ← نظام الحماية ← التحكم والاتصال ← بيئة التثبيت

يوفر هذا التسلسل أساسًا أكثر موثوقية لاختيار المعدات.

يجب أن يتبع التصنيف الحالي تدفق الطاقة الفعلي

يمكن أن تختلف مشاريع الطاقة المتجددة بشكل كبير من حيث القدرة المركبة وترتيبات التغذية.

لهذا السبب، يجب اختيار التيار المقنن للقاطع وفقًا للتيار الفعلي الذي من المتوقع أن تحمله وحدة التغذية أو الحاوية، بالإضافة إلى هامش تصميم المشروع والمتطلبات الفنية المطبقة.

ليس من المناسب اختيار أكبر تصنيف حالي متاح لمجرد أن الرقم الأكبر يبدو أكثر أمانًا.

قد يؤدي استخدام الكسارة ذات الحجم الكبير إلى زيادة التكلفة وتغيير تكوين المعدات دون توفير قيمة ذات معنى للمشروع.

النهج الأفضل هو البدء بالتصميم الكهربائي للمشروع وتأكيد تيار التشغيل المتوقع قبل اختيار التيار المقنن.

بالنسبة لمشاريع EPC والمرافق العامة، عادةً ما يكون المخطط ذو السطر الواحد أحد أكثر المستندات المفيدة لهذه المناقشة.

تعتبر قدرة كسر الدائرة القصيرة متطلبًا منفصلاً

يصف التيار المقنن وتيار كسر الدائرة القصيرة حالتين تشغيليتين مختلفتين تمامًا.

يتعلق التيار المقنن بالتيار المستمر الذي يحمله القاطع أثناء التشغيل العادي.

يرتبط تيار كسر الدائرة القصيرة بتيار العطل الذي قد يُطلب من القاطع مقاطعته.

قد تعمل وحدة تغذية الطاقة المتجددة بتيار عادي معتدل نسبيًا بينما تظل متصلة بشبكة ذات تيار خطأ متاح أعلى بكثير.

لذلك، يجب اختيار القاطع وفقًا لمستوى دائرة القصر المحسوب لنقطة التثبيت الفعلية.

وهذا مهم بشكل خاص عندما يكون مشروع الطاقة المتجددة متصلاً بمحطة فرعية موجودة.

يمكن لجانب الشبكة أن يؤثر بشكل كبير على مستوى الخطأ المتاح، لذلك لا ينبغي اختيار الكسارة فقط وفقًا لقدرة التوليد لمحطة الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

يحدد تنسيق الحماية متى يجب أن يعمل VCB

لا يقرر قاطع الدائرة بشكل مستقل متى يتم التعثر.

ويأتي هذا القرار عادة من نظام الحماية.

توفر أجهزة CT أو PT أو أجهزة الاستشعار الأخرى إشارات كهربائية. يقوم مرحل الحماية أو وحدة التحكم الذكية بتقييم تلك الإشارات وفقًا للإعدادات التي تم تكوينها. إذا تم استيفاء معايير الحماية، فسيتم إرسال أمر الرحلة إلى الكسارة.

يقوم القاطع بعد ذلك بالمقاطعة الجسدية.

يؤدي هذا إلى إنشاء سلسلة تشغيل كاملة:

القياس ← حكم الحماية ← أمر الرحلة ← تشغيل VCB ← تعليقات الحالة

إذا تم تكوين أي جزء من هذه السلسلة بشكل غير صحيح، فقد لا يعمل نظام الاتصال بالشبكة كما هو متوقع حتى عندما يكون القاطع نفسه سليمًا ميكانيكيًا.

ولهذا السبب، ينبغي مناقشة اختيار VCB لمشاريع الطاقة المتجددة جنبًا إلى جنب مع متطلبات الحماية بدلاً من التعامل معه باعتباره قرار شراء مستقل.

يجب أن يتوافق تكوين CT وPT مع المشروع

تختلف متطلبات القياس والحماية من مشروع للطاقة المتجددة إلى آخر.

تحصل بعض المشاريع على إشارات التيار والجهد من محولات أجهزة منفصلة مثبتة في المحطة الفرعية. وقد يستخدم البعض الآخر تكوينات استشعار متكاملة اعتمادًا على تصميم المعدات.

السؤال الرئيسي ليس ما إذا كان القاطع يحتوي على 'مزيد من أجهزة الاستشعار'.

والسؤال المهم هو ما إذا كان نظام الاستشعار يوفر الإشارات التي يتطلبها نظام الحماية والقياس والتحكم الخاص بالمشروع.

على سبيل المثال، قد يحتاج المشروع إلى معلومات حالية لحماية التيار الزائد، ومعلومات الجهد الكهربي للمراقبة أو منطق الحماية، وإشارات إضافية للإشراف عن بعد.

يجب تأكيد هذه المتطلبات قبل الانتهاء من تكوين القاطع ووحدة التحكم.

أصبحت أجهزة التحكم عن بعد والاتصالات ذات أهمية متزايدة

تقع العديد من محطات الطاقة المتجددة بعيدًا عن المدن الكبرى أو يتم تشغيلها بعدد محدود من الموظفين في الموقع.

ونتيجة لذلك، غالبًا ما تكون المراقبة والتحكم عن بعد جزءًا مهمًا من التصميم العام للمشروع.

عند الحاجة، يمكن تكوين VCB خارجي ذكي للعمل مع نظام التحكم الخاص بالمشروع وتوفير معلومات الحالة والإنذارات وأوامر التشغيل من خلال بنية الاتصالات المحددة.

ولكن لا ينبغي أبدًا التعامل مع الاتصال باعتباره سمة عامة.

يجب توضيح البروتوكول ونقاط البيانات وسلطة التحكم عن بعد ومسؤولية الواجهة ومتطلبات الأمن السيبراني خلال مرحلة تصميم المشروع.

إن القاطع الموصوف بأنه 'ذكي' لا يتوافق تلقائيًا مع كل نظام SCADA أو نظام التشغيل الآلي.

بالنسبة لمشاريع EPC الدولية، يجب تضمين متطلبات الاتصال في المواصفات الفنية قبل الإنتاج.

إعادة الإغلاق التلقائي ليست دائمًا الخيار الافتراضي الصحيح

يتم استخدام إعادة الإغلاق التلقائي على نطاق واسع في شبكات التوزيع الهوائية لأن العديد من الأخطاء يمكن أن تكون مؤقتة.

ومع ذلك، قد يكون لمشاريع ربط شبكات الطاقة المتجددة فلسفات تشغيل مختلفة اعتمادًا على نوع وحدة التغذية ونظام التوليد واستراتيجية الحماية ومتطلبات المرافق.

ولذلك، لا ينبغي تمكين إعادة الإغلاق التلقائي ببساطة لأن وحدة التحكم تدعمها.

يجب على المشروع أولاً تحديد ما إذا كان إعادة الإغلاق مسموحًا به، وتحت أي ظروف يمكن تشغيله وكيفية تنسيقه مع نظام التوليد وحماية المرافق.

بالنسبة لبعض المشاريع، قد تكون هناك حاجة إلى منطق تحكم مختلف بعد رحلات الكسارة.

وهذا مثال آخر على سبب وجوب أن تكون مجموعة الوظائف النهائية مدفوعة بالمشروع بدلاً من الحد الأقصى لعدد ميزات وحدة التحكم المتاحة.

البيئة الخارجية لا تزال مهمة

غالبًا ما يتم إنشاء مشاريع الطاقة المتجددة حيث يكون مصدر الطاقة أقوى بدلاً من أن تكون البيئة أسهل بالنسبة للمعدات الكهربائية.

قد تكون محطات الطاقة الشمسية موجودة في المناطق الجافة أو المتربة أو المرتفعة. قد تتعرض مشاريع الرياح للرياح القوية أو درجات الحرارة المنخفضة أو البيئات الساحلية.

ولذلك يحتاج VCB الخارجي إلى التقييم وفقًا لظروف الموقع الفعلية.

قد يؤثر مستوى العزل ومتطلبات الزحف والحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة الحرارة والارتفاع والتلوث ومخاطر التكثيف على تكوين المنتج النهائي.

يرتبط هذا أيضًا بشكل مباشر باختيار VCB للارتفاعات العالية والمناخ البارد.

يمكن أن يكون المشروع تطبيقًا للطاقة المتجددة وتطبيقًا خاصًا للبيئة في نفس الوقت.

يعد التثبيت والتشغيل جزءًا من عملية الاتصال بالشبكة

حتى الكسارة المختارة بشكل صحيح لا تزال بحاجة إلى التثبيت والتشغيل بشكل صحيح.

أثناء العمل في الموقع، يجب التحقق من حالة المعدات والوصلات الأساسية ودوائر التحكم وملاحظات الحالة وواجهات الحماية وفقًا لمتطلبات المشروع.

الغرض من التشغيل ليس مجرد التأكد من أن القاطع يمكن فتحه وإغلاقه.

السؤال الأكثر أهمية هو ما إذا كان النظام بأكمله يتصرف بشكل صحيح:

عندما يصدر نظام الحماية أمر بالفصل هل يستجيب القاطع؟

هل تتلقى وحدة التحكم الحالة الصحيحة بعد ذلك؟

هل تتفق المؤشرات المحلية والبعيدة؟

هل تتوافق وظائف الحماية والتحكم مع التصميم المعتمد؟

تعمل هذه الفحوصات على تحويل المعدات من منتج فردي إلى جزء من نظام اتصال الشبكة العامل.

تجربة مشروع DGG Power لربط الشبكة الكهروضوئية بقدرة 35 كيلو فولت

دعمت DGG Power وحدة تغذية توصيل الشبكة الكهروضوئية بقدرة 35 كيلو فولت مرتبطة بمحطة فرعية بقدرة 110 كيلو فولت ، مما يوفر قاطع دائرة خارجي عالي الجهد قائمًا على الأرض بالإضافة إلى دعم التركيب والتشغيل.

بالنسبة لهذا النوع من المشاريع، لا يتم تقييم المعدات فقط من خلال معلمات المنتج الفردية الخاصة بها.

يجب أن يتناسب القاطع مع نظام المحطة الفرعية الحالي، وأن ينسق مع متطلبات حماية المشروع والتحكم فيه، وأن يتم تركيبه والتحقق منه بشكل صحيح قبل التشغيل.

يعد هذا النوع من الخبرة الميدانية ذا قيمة لأن الاتصال بشبكة الطاقة المتجددة هو في نهاية المطاف مهمة تكامل هندسي.

تصنيع المنتج ليس سوى جزء واحد من عملية التسليم.

يساهم اختيار المعدات والتأكيد الفني والتركيب والتشغيل وتنسيق المشروع في النتيجة النهائية.

ما هي المعلومات التي ينبغي تقديمها قبل طلب عرض الأسعار؟

إذا لم تكن المعلمات الكاملة متاحة بعد، فيمكن أن يوفر المخطط أحادي الخط ونظام الحماية والمواصفات الفنية للمشروع نقطة بداية مفيدة.

دعم DGG للطاقة لمشاريع توصيل شبكات الطاقة المتجددة

توفر DGG Power معدات نقل وتوزيع الجهد المتوسط ​​والعالي للمحطات الفرعية وأنظمة التوزيع والبنية التحتية ومشاريع الطاقة المتجددة.

بالنسبة لتطبيقات VCB الخارجية، يمكن لشركة DGG Power دعم العملاء بدءًا من المرحلة التقنية المبكرة وحتى تسليم المعدات.

اعتمادًا على نطاق المشروع، قد يشمل ذلك اختيار الكسارة، وتنسيق CT/PT، وتكوين وحدة التحكم، ومراجعة المستندات الفنية، واختبار المصنع، ودعم FAT، وتنسيق التثبيت والتشغيل.

الهدف ليس مجرد توفير قاطع مزود بالجهد الصحيح.

وهي إقامة علاقة واضحة بين:

ظروف الشبكة ← متطلبات الحماية ← تكوين الكسارة ← التحقق من المصنع ← تشغيل الموقع

بالنسبة لمشاريع الطاقة المتجددة، فإن هذه العلاقة الكاملة هي ما يحول جهاز التحويل إلى جزء من حل موثوق للاتصال بالشبكة.

الأسئلة المتداولة: VCBs الخارجية للاتصال بشبكة الطاقة المتجددة

خاتمة

يتطلب اختيار قاطع دائرة مفرغ خارجي لمشروع توصيل شبكة الطاقة المتجددة أكثر من مجرد اختيار فئة الجهد.

يجب أن يتطابق القاطع مع تيار التشغيل الفعلي ومستوى الدائرة القصيرة ومتطلبات العزل ونظام الحماية وهندسة التحكم وبيئة الموقع.

والأهم من ذلك، ينبغي اعتبار VCB جزءًا من نظام الاتصال بالشبكة الكامل.

سلسلة التشغيل الحقيقية هي:

القياس ← الحماية ← تشغيل الكسارة ← ردود الفعل ← التحكم في الشبكة

بالنسبة للمرافق ومقاولي EPC ومطوري مشاريع الطاقة المتجددة، فإن الحصول على هذه العلاقة بشكل صحيح أثناء مرحلة التصميم والشراء يمكن أن يبسط بشكل كبير اختبار المصنع والتكليف والتشغيل لاحقًا.

إذا كنت تختار قاطع دائرة مفرغ خارجيًا لمشروع توصيل شبكة الطاقة الكهروضوئية أو طاقة الرياح أو الطاقة المتجددة، فأرسل DGG Power جهد النظام الخاص بك والتيار المقدر ومستوى الدائرة القصيرة ونظام الحماية ومتطلبات CT/PT واحتياجات الاتصال والمواصفات الفنية. يمكن لفريقنا المساعدة في تقييم التكوين المناسب للمشروع.