Utendørs vakuumstrømbrytere for tilkobling av fornybar energi

Fornybar energiprosjekter som solcelle- og vindkraftverk må til slutt koble sin genererte elektrisitet til det bredere kraftsystemet.

På det tidspunktet handler ikke prosjektet lenger bare om solcellemoduler, invertere eller vindturbiner. Nettkoblingssystemet skal også håndtere kobling, beskyttelse, isolasjon, måling, kontroll og feilavbrudd.

Utendørs vakuumbrytere kan spille en viktig rolle i denne delen av systemet.

I en mellomspenningsnetttilkoblingsmater kan VCB være pålagt å føre normal driftsstrøm, utføre svitsjekommandoer og avbryte feilstrøm når beskyttelsessystemet bestemmer at kretsen skal kobles fra.

Det er imidlertid ingen enkelt «solstrømbryter»-konfigurasjon som kan kopieres fra et fornybar energiprosjekt til et annet.

Selv to prosjekter som begge er beskrevet som 35 kV fotovoltaisk nettforbindelse kan kreve forskjellige brytere fordi deres merkestrøm, feilnivå, beskyttelsesarrangement, installasjonsmiljø og kontrollkrav er forskjellige.

Dette er grunnen til at VCB-valg bør begynne med kraftsystemets design i stedet for prosjektetiketten.

Hvilken rolle spiller en utendørs VCB i en fornybar energinettforbindelse?

Et fornybar energianlegg kobles normalt til nettet gjennom en sekvens av oppsamlingskretser, transformatorer, koblingsutstyr og transformatorstasjoner.

Avhengig av prosjektarkitekturen kan en utendørs VCB installeres på en mater, ved en transformatorstasjon eller ved et annet koblingspunkt mellom generasjonssystemet og forsyningsnettet.

Dens rolle er først og fremst elektrisk.

Under normal drift fører bryteren kretsstrømmen og reagerer på planlagte koblingskommandoer. Når beskyttelsessystemet oppdager en tilstand som krever frakobling, mottar bryteren utløserkommandoen og avbryter strømmen.

Dette betyr at VCB ikke skal behandles som et isolert produkt.

Dens virkelige ytelse avhenger av hvordan den koordinerer med beskyttelsesreléet eller den intelligente kontrolleren, CT-er og PT-er eller andre sensorenheter, hjelpestrømforsyning, kontrollkretser og oppstrøms- og nedstrømsnettverket.

I et netttilkoblingsprosjekt er denne fullstendige koordineringen viktigere enn bare å kjøpe en bryter med riktig spenning skrevet på navneskiltet.

Hvorfor et 35 kV-prosjekt ikke kan velges av spenning alene

Anta at to solcelleprosjekter begge kobles til et 35 kV-system.

Det ville være lett å anta at de burde bruke den samme utendørs vakuumbryteren.

Men det er ikke nødvendigvis riktig.

Ett prosjekt kan ha høyere anleggskapasitet og derfor kreve en annen merkestrøm. En annen kan være plassert ved en nettstasjon hvor den potensielle kortslutningsstrømmen er høyere. Et tredje prosjekt kan kreve fjernkontroll og kommunikasjon med et forsendelses- eller nettstasjonsautomatiseringssystem.

Miljøforhold kan også endre den endelige konfigurasjonen.

Et 35 kV-prosjekt i et konvensjonelt lavtliggende område er forskjellig fra en 35 kV-installasjon plassert på et platå, i et sterkt forurenset industrimiljø eller i en region med svært lave vintertemperaturer.

Så '35 kV' forteller oss bare systemspenningsklassen.

Den forteller oss ikke alt som trengs for å velge bryter.

Et komplett utvalg må fortsatt vurderes:

systemspenning → merkestrøm → kortslutningsplikt → isolasjonsnivå → beskyttelsesskjema → kontroll og kommunikasjon → installasjonsmiljø

Den sekvensen gir et mye mer pålitelig grunnlag for utstyrsvalg.

Nominell strøm bør følge den faktiske strømstrømmen

Prosjekter med fornybar energi kan variere mye i installert kapasitet og tilførselsarrangement.

Av denne grunn bør merkestrømmen til bryteren velges i henhold til den faktiske strømmen som materen eller bukten forventes å bære, sammen med prosjektdesignmarginen og gjeldende tekniske krav.

Det er ikke hensiktsmessig å velge den største tilgjengelige strømvurderingen bare fordi et større antall virker tryggere.

En bryter som er betydelig overdimensjonert kan øke kostnadene og endre utstyrskonfigurasjonen uten å gi meningsfull verdi for prosjektet.

Den bedre tilnærmingen er å begynne med prosjektets elektriske design og bekrefte forventet driftsstrøm før du velger merkestrømmen.

For EPC- og verktøyprosjekter er enkeltlinjediagrammet vanligvis et av de mest nyttige dokumentene for denne diskusjonen.

Kortslutningsbrytekapasitet er et eget krav

Merkestrøm og kortslutningsbrytestrøm beskriver to svært forskjellige driftsforhold.

Merkestrømmen er relatert til den kontinuerlige strømmen bryteren fører under normal drift.

Kortslutningsbrytestrøm relaterer seg til feilstrømmen bryteren kan bli pålagt å avbryte.

En mater med fornybar energi kan operere med en relativt moderat normal strøm samtidig som den fortsatt er koblet til et nettverk med mye høyere tilgjengelig feilstrøm.

Derfor må bryteren velges i henhold til kortslutningsnivået beregnet for det faktiske installasjonspunktet.

Dette er spesielt viktig når et fornybar energiprosjekt er koblet til en eksisterende nettstasjon.

Nettsiden kan påvirke det tilgjengelige feilnivået betydelig, så bryteren bør ikke velges kun i henhold til generasjonskapasiteten til sol- eller vindanlegget.

Beskyttelseskoordinering avgjør når VCB skal fungere

Strømbryteren bestemmer ikke uavhengig når den skal utløses.

Den avgjørelsen kommer normalt fra beskyttelsessystemet.

CT-er, PT-er eller andre sensorer gir elektriske signaler. Beskyttelsesreléet eller den intelligente kontrolleren evaluerer disse signalene i henhold til de konfigurerte innstillingene. Hvis beskyttelseskriteriene er oppfylt, sendes en utløserkommando til bryteren.

Bryteren utfører deretter den fysiske avbruddet.

Dette skaper en komplett driftskjede:

måling → beskyttelsesvurdering → turkommando → VCB-drift → statustilbakemelding

Hvis noen del av den kjeden er feilkonfigurert, kan det hende at nettforbindelsessystemet ikke fungerer som forventet selv når selve bryteren er mekanisk frisk.

Dette er grunnen til at VCB-valg for prosjekter med fornybar energi bør diskuteres sammen med beskyttelseskrav i stedet for å behandles som en uavhengig kjøpsbeslutning.

CT- og PT-konfigurasjon bør samsvare med prosjektet

Kravene til måling og beskyttelse varierer fra et fornybar energiprosjekt til et annet.

Noen prosjekter henter strøm- og spenningssignaler fra separate instrumenttransformatorer installert i transformatorstasjonen. Andre kan bruke integrerte sensorkonfigurasjoner avhengig av utstyrets design.

Nøkkelspørsmålet er ikke om bryteren har 'flere sensorer'.

Det viktige spørsmålet er om sensingsystemet gir de signalene som kreves av prosjektets beskyttelses-, måle- og kontrollopplegg.

For eksempel kan prosjektet trenge aktuell informasjon for overstrømsbeskyttelse, spenningsinformasjon for overvåking eller beskyttelseslogikk, og tilleggssignaler for fjernovervåking.

Disse kravene bør bekreftes før bryter- og kontrollerkonfigurasjonen er ferdigstilt.

Fjernkontroll og kommunikasjon blir stadig viktigere

Mange anlegg for fornybar energi ligger langt fra større byer eller drives med begrenset personell på stedet.

Som et resultat er fjernovervåking og kontroll ofte viktige deler av det overordnede prosjektdesignet.

Der det er nødvendig, kan en intelligent utendørs VCB konfigureres til å fungere med prosjektets kontrollsystem og gi statusinformasjon, alarmer og driftskommandoer gjennom den spesifiserte kommunikasjonsarkitekturen.

Men kommunikasjon bør aldri behandles som en generisk funksjon.

Protokollen, datapunkter, fjernkontrollmyndighet, grensesnittansvar og cybersikkerhetskrav bør avklares under prosjekteringsfasen.

En bryter beskrevet som «smart» er ikke automatisk kompatibel med alle SCADA- eller automatiseringssystem.

For internasjonale EPC-prosjekter bør kommunikasjonskrav derfor inkluderes i den tekniske spesifikasjonen før produksjon.

Automatisk gjenlukking er ikke alltid riktig standard

Automatisk gjenlukking er mye brukt i overliggende distribusjonsnettverk fordi mange feil kan være midlertidige.

Prosjekter for nettilknytning for fornybar energi kan imidlertid ha ulike driftsfilosofier avhengig av matetype, produksjonssystem, beskyttelsesstrategi og krav til bruk.

Derfor bør automatisk gjenlukking ikke bare være aktivert fordi kontrolleren støtter det.

Prosjektet bør først avgjøre om gjenlukking er tillatt, under hvilke betingelser den kan operere og hvordan den koordinerer med produksjonssystemet og bruksvernet.

For noen prosjekter kan det være nødvendig med annen kontrolllogikk etter at bryteren utløses.

Dette er nok et eksempel på hvorfor det endelige funksjonssettet bør drives av prosjektet i stedet for av maksimalt antall tilgjengelige kontrollerfunksjoner.

Utemiljø er fortsatt viktig

Prosjekter med fornybar energi bygges ofte der energiressursen er sterkest i stedet for der miljøet er lettest for elektrisk utstyr.

Solcelleanlegg kan være plassert i tørre, støvete eller høye områder. Vindprosjekter kan være utsatt for sterk vind, lave temperaturer eller kystmiljøer.

Utendørs VCB må derfor evalueres i henhold til de faktiske forholdene på stedet.

Isolasjonsnivå, krav til krypning, minimum og maksimum temperatur, høyde, forurensning og kondensrisiko kan alle påvirke den endelige produktkonfigurasjonen.

Dette kobles også direkte til VCB-valg i stor høyde og kaldt klima.

Et prosjekt kan være både en fornybar energiapplikasjon og en spesiell miljøapplikasjon på samme tid.

Installasjon og igangkjøring er en del av netttilkoblingsprosessen

Selv en riktig valgt bryter må fortsatt installeres og settes i drift riktig.

Under arbeid på stedet må utstyrets tilstand, primærforbindelser, kontrollkretser, statustilbakemeldinger og beskyttelsesgrensesnitt verifiseres i henhold til prosjektkravene.

Hensikten med igangkjøring er ikke bare å bekrefte at bryteren kan åpne og lukke.

Det viktigste spørsmålet er om hele systemet oppfører seg riktig:

Når beskyttelsessystemet gir en utløserkommando, reagerer bryteren?

Får kontrolleren riktig status etterpå?

Stemmer de lokale og eksterne indikasjonene?

Er beskyttelses- og kontrollfunksjonene i samsvar med godkjent design?

Disse kontrollene gjør utstyret fra et individuelt produkt til en del av et fungerende nettkoblingssystem.

DGG Power 35 kV Photovoltaic Grid-Connection Prosjekterfaring

DGG Power har støttet en 35 kV fotovoltaisk netttilkoblingsmater tilknyttet en 110 kV transformatorstasjon , og gir en ny gulvstående utendørs høyspentbryter sammen med installasjon og igangkjøringsstøtte.

For denne typen prosjekter vurderes ikke utstyret bare av dets individuelle produktparametere.

Bryteren må passe inn i det eksisterende nettstasjonssystemet, koordinere med prosjektbeskyttelses- og kontrollkravene og være riktig installert og verifisert før drift.

Denne typen felterfaring er verdifull fordi nettilkobling til fornybar energi til syvende og sist er en ingeniør-integrasjonsoppgave.

Produktproduksjon er bare en del av leveringsprosessen.

Utstyrsvalg, teknisk bekreftelse, installasjon, igangkjøring og prosjektkoordinering bidrar til det endelige resultatet.

Hvilken informasjon bør gis før du ber om et tilbud?

Hvis fullstendige parametere ennå ikke er tilgjengelige, kan enkeltlinjediagrammet, beskyttelsesskjemaet og prosjektteknisk spesifikasjon gi et nyttig utgangspunkt.

DGG Power Support for fornybar energinett-tilkoblingsprosjekter

DGG Power leverer mellom- og høyspent overførings- og distribusjonsutstyr for nettstasjoner, distribusjonssystemer, infrastruktur og prosjekter med fornybar energi.

For utendørs VCB-applikasjoner kan DGG Power støtte kunder fra det tidlige tekniske stadiet gjennom levering av utstyr.

Avhengig av prosjektets omfang kan dette inkludere brytervalg, CT/PT-koordinering, kontrollerkonfigurasjon, teknisk dokumentgjennomgang, fabrikktesting, FAT-støtte, installasjon og igangkjøringskoordinering.

Målet er ikke bare å levere en bryter merket med riktig spenning.

Det er å etablere et klart forhold mellom:

nettforhold → beskyttelseskrav → bryterkonfigurasjon → fabrikkverifisering → igangkjøring av stedet

For prosjekter med fornybar energi er det hele forholdet det som gjør en koblingsenhet til en del av en pålitelig netttilkoblingsløsning.

Vanlige spørsmål: Utendørs VCB-er for tilkobling av fornybar energi

Konklusjon

Å velge en utendørs vakuumbryter for et netttilkoblingsprosjekt med fornybar energi krever mer enn å velge en spenningsklasse.

Bryteren skal samsvare med faktisk driftsstrøm, kortslutningsnivå, isolasjonskrav, verneskjema, kontrollarkitektur og anleggsmiljø.

Enda viktigere er at VCB bør betraktes som en del av det komplette nettforbindelsessystemet.

Den virkelige driftskjeden er:

måling → beskyttelse → bryterdrift → tilbakemelding → nettstyring

For verktøy, EPC-entreprenører og prosjektutviklere med fornybar energi kan det å få dette forholdet rett under design- og anskaffelsesstadiet betydelig forenkle senere fabrikktesting, igangkjøring og drift.

Hvis du velger en utendørs vakuumbryter for et prosjekt for tilkobling av solceller, vindkraft eller fornybar energi, send DGG Power systemets spenning, merkestrøm, kortslutningsnivå, beskyttelsesskjema, CT/PT-krav, kommunikasjonsbehov og tekniske spesifikasjoner. Teamet vårt kan hjelpe med å evaluere den riktige prosjektkonfigurasjonen.