Utomhus vakuumbrytare för anslutning av förnybar energi

Förnybar energiprojekt som solcells- och vindkraftverk behöver så småningom koppla sin genererade el till det bredare kraftsystemet.

Då handlar projektet inte längre bara om solcellsmoduler, växelriktare eller vindkraftverk. Nätanslutningssystemet ska även hantera koppling, skydd, isolering, mätning, styrning och felavbrott.

Utomhusvakuumbrytare kan spela en viktig roll i denna del av systemet.

I en anslutningsmatare för mellanspänningsnät kan VCB krävas för att bära normal driftström, utföra kopplingskommandon och avbryta felström när skyddssystemet bestämmer att kretsen ska kopplas bort.

Det finns dock ingen enskild 'solströmbrytare'-konfiguration som kan kopieras från ett förnybar energiprojekt till ett annat.

Även två projekt som båda beskrivs som 35 kV solcellsnätanslutning kan kräva olika brytare eftersom deras märkström, felnivå, skyddsarrangemang, installationsmiljö och kontrollkrav är olika.

Det är därför som VCB-valet bör börja med kraftsystemets design snarare än projektetiketten.

Vilken roll spelar en utomhus VCB i en förnybar energinätanslutning?

En anläggning för förnybar energi ansluts normalt till nätet genom en sekvens av uppsamlingskretsar, transformatorer, kopplingsutrustning och transformatorstationer.

Beroende på projektarkitekturen kan en utomhus VCB installeras på en matare, vid en transformatorstation eller vid en annan kopplingspunkt mellan produktionssystemet och elnätet.

Dess roll är främst elektrisk.

Under normal drift bär brytaren kretsströmmen och reagerar på planerade kopplingskommandon. När skyddssystemet upptäcker ett tillstånd som kräver frånkoppling, tar brytaren emot utlösningskommandot och avbryter strömmen.

Detta innebär att VCB inte ska behandlas som en isolerad produkt.

Dess verkliga prestanda beror på hur den koordinerar med skyddsreläet eller intelligent styrenhet, CT:er och PT:er eller andra avkänningsenheter, hjälpströmförsörjning, styrkretsar och uppströms- och nedströmsnätverket.

I ett nätanslutningsprojekt är denna fullständiga samordning viktigare än att bara köpa en brytare med rätt spänning skriven på märkskylten.

Varför ett 35 kV-projekt inte kan väljas enbart med spänning

Antag att två solcellsprojekt båda ansluter till ett 35 kV-system.

Det skulle vara lätt att anta att de ska använda samma utomhusvakuumbrytare.

Men det är inte nödvändigtvis korrekt.

Ett projekt kan ha en högre anläggningskapacitet och därför kräva en annan märkström. En annan kan vara placerad vid en transformatorstation där den potentiella kortslutningsströmmen är högre. Ett tredje projekt kan kräva fjärrstyrning och kommunikation med ett sändnings- eller understationsautomationssystem.

Miljöförhållanden kan också ändra den slutliga konfigurationen.

Ett 35 kV-projekt i ett konventionellt låghöjdsområde skiljer sig från en 35 kV-anläggning placerad på en platå, i en kraftigt förorenad industrimiljö eller i en region med mycket låga vintertemperaturer.

Så '35 kV' berättar bara för oss systemets spänningsklass.

Den berättar inte allt som behövs för att välja brytare.

Ett komplett urval måste fortfarande övervägas:

systemspänning → märkström → kortslutningsplikt → isolationsnivå → skyddsschema → kontroll och kommunikation → installationsmiljö

Den sekvensen ger en mycket mer tillförlitlig grund för val av utrustning.

Märkström bör följa det faktiska effektflödet

Projekt med förnybar energi kan variera mycket i installerad kapacitet och matararrangemang.

Av denna anledning bör brytarens märkström väljas enligt den faktiska strömmen som mataren eller facket förväntas bära, tillsammans med projektkonstruktionsmarginalen och tillämpliga tekniska krav.

Det är inte lämpligt att välja den största tillgängliga strömstyrkan bara för att ett större antal verkar säkrare.

En brytare som är betydligt överdimensionerad kan öka kostnaderna och ändra utrustningens konfiguration utan att ge ett meningsfullt värde för projektet.

Det bättre tillvägagångssättet är att börja med projektets elektriska design och bekräfta den förväntade driftströmmen innan du väljer märkström.

För EPC- och verktygsprojekt är enkelradsdiagrammet vanligtvis ett av de mest användbara dokumenten för denna diskussion.

Kortslutningsbrytningskapacitet är ett separat krav

Märkström och kortslutningsbrytström beskriver två mycket olika driftförhållanden.

Märkström avser den kontinuerliga ström som brytaren bär under normal drift.

Kortslutningsbrytström hänför sig till den felström brytaren kan behöva bryta.

En matare för förnybar energi kan fungera med en relativt måttlig normalström samtidigt som den fortfarande är ansluten till ett nätverk med en mycket högre tillgänglig felström.

Därför måste brytaren väljas enligt den kortslutningsnivå som beräknas för den faktiska installationspunkten.

Detta är särskilt viktigt när ett projekt för förnybar energi är anslutet till en befintlig transformatorstation.

Nätsidan kan avsevärt påverka den tillgängliga felnivån, så brytaren bör inte väljas enbart efter sol- eller vindkraftverkets genereringskapacitet.

Skyddskoordination bestämmer när VCB ska fungera

Strömbrytaren bestämmer inte självständigt när den ska lösa ut.

Det beslutet kommer normalt från skyddssystemet.

CT:er, PT:er eller andra avkänningsanordningar ger elektriska signaler. Skyddsreläet eller den intelligenta styrenheten utvärderar dessa signaler enligt de konfigurerade inställningarna. Om skyddskriterierna är uppfyllda skickas ett utlösningskommando till brytaren.

Brytaren utför sedan det fysiska avbrottet.

Detta skapar en komplett driftskedja:

mätning → skyddsbedömning → utlösningskommando → VCB-drift → statusåterkoppling

Om någon del av den kedjan är felaktigt konfigurerad kan det hända att nätanslutningssystemet inte fungerar som förväntat även när brytaren själv är mekaniskt frisk.

Det är därför som VCB-val för projekt med förnybar energi bör diskuteras tillsammans med skyddskrav snarare än att behandlas som ett oberoende inköpsbeslut.

CT- och PT-konfiguration bör matcha projektet

Kraven på mätning och skydd varierar från ett projekt för förnybar energi till ett annat.

Vissa projekt får ström- och spänningssignaler från separata instrumenttransformatorer installerade i transformatorstationen. Andra kan använda integrerade avkänningskonfigurationer beroende på utrustningens design.

Nyckelfrågan är inte om brytaren har 'fler sensorer'.

Den viktiga frågan är om avkänningssystemet ger de signaler som krävs av projektets skydds-, mät- och kontrollschema.

Till exempel kan projektet behöva aktuell information för överströmsskydd, spänningsinformation för övervakning eller skyddslogik och ytterligare signaler för fjärrövervakning.

Dessa krav bör bekräftas innan brytarens och styrenhetens konfiguration slutförs.

Fjärrkontroll och kommunikation blir allt viktigare

Många anläggningar för förnybar energi ligger långt från större städer eller drivs med begränsad personal på plats.

Som ett resultat är fjärrövervakning och kontroll ofta viktiga delar av den övergripande projektdesignen.

Vid behov kan en intelligent utomhus VCB konfigureras för att fungera med projektets styrsystem och tillhandahålla statusinformation, larm och driftkommandon genom den specificerade kommunikationsarkitekturen.

Men kommunikation bör aldrig behandlas som en generisk egenskap.

Protokollet, datapunkterna, fjärrstyrningsmyndigheten, gränssnittsansvaret och kraven på cybersäkerhet bör förtydligas under projekteringsstadiet.

En brytare som beskrivs som 'smart' är inte automatiskt kompatibel med alla SCADA- eller automationssystem.

För internationella EPC-projekt bör därför kommunikationskrav ingå i den tekniska specifikationen före produktion.

Automatisk återstängning är inte alltid rätt standard

Automatisk återstängning används ofta i överliggande distributionsnät eftersom många fel kan vara tillfälliga.

Emellertid kan projekt för anslutning av nät för förnybar energi ha olika verksamhetsfilosofier beroende på matartyp, produktionssystem, skyddsstrategi och kraftbehov.

Därför bör automatisk återstängning inte bara aktiveras eftersom styrenheten stöder det.

Projektet bör först avgöra om återstängning är tillåten, under vilka förutsättningar den kan fungera och hur den samordnas med produktionssystemet och ledningsskyddet.

För vissa projekt kan annan styrlogik krävas efter att brytaren löser ut.

Detta är ytterligare ett exempel på varför den slutliga funktionsuppsättningen bör drivas av projektet snarare än av det maximala antalet tillgängliga kontrollerfunktioner.

Utemiljön spelar fortfarande roll

Förnybar energiprojekt byggs ofta där energiresursen är starkast snarare än där miljön är lättast för elektrisk utrustning.

Solcellsanläggningar kan finnas i torra, dammiga eller höghöjdsområden. Vindprojekt kan utsättas för hård vind, låga temperaturer eller kustnära miljöer.

Utomhus-VCB måste därför utvärderas enligt de faktiska platsförhållandena.

Isoleringsnivå, krav på krypning, lägsta och högsta temperatur, höjd, förorenings- och kondensrisk kan alla påverka den slutliga produktkonfigurationen.

Detta länkar också direkt till val av VCB på hög höjd och kallt klimat.

Ett projekt kan vara både en ansökan om förnybar energi och en speciell miljöapplikation på samma gång.

Installation och driftsättning är en del av nätanslutningsprocessen

Även en korrekt vald brytare måste fortfarande installeras och tas i drift korrekt.

Under arbete på plats måste utrustningens skick, primära anslutningar, styrkretsar, statusåterkoppling och skyddsgränssnitt verifieras enligt projektkraven.

Syftet med driftsättningen är inte bara att bekräfta att brytaren kan öppna och stänga.

Den viktigare frågan är om hela systemet fungerar korrekt:

När skyddssystemet utfärdar ett utlösningskommando, svarar brytaren?

Får styrenheten rätt status efteråt?

Stämmer de lokala och avlägsna indikationerna överens?

Är skydds- och kontrollfunktionerna förenliga med den godkända konstruktionen?

Dessa kontroller förvandlar utrustningen från en enskild produkt till en del av ett fungerande nätanslutningssystem.

DGG Power 35 kV Photovoltaic Grid-Connection Project Erfarenhet

DGG Power har stöttat en 35 kV solcellsnätanslutningsmatare associerad med en 110 kV transformatorstation , vilket ger en ny golvstående utomhus högspänningsbrytare tillsammans med installations- och idrifttagningsstöd.

För denna typ av projekt utvärderas inte utrustningen endast av dess individuella produktparametrar.

Brytaren måste passa in i det befintliga transformatorstationssystemet, samordnas med projektets skydds- och kontrollkrav och vara korrekt installerad och verifierad före drift.

Denna typ av fälterfarenhet är värdefull eftersom anslutning till nät för förnybar energi i slutändan är en ingenjörs-integrationsuppgift.

Produkttillverkning är bara en del av leveransprocessen.

Utrustningsval, teknisk bekräftelse, installation, driftsättning och projektkoordinering bidrar till det slutliga resultatet.

Vilken information bör tillhandahållas innan du begär en offert?

Om fullständiga parametrar ännu inte är tillgängliga, kan enkellinjediagrammet, skyddsschemat och projektets tekniska specifikation ge en användbar utgångspunkt.

DGG Power Support för nätanslutningsprojekt för förnybar energi

DGG Power tillhandahåller medel- och högspänningsöverförings- och distributionsutrustning för transformatorstationer, distributionssystem, infrastruktur och projekt för förnybar energi.

För VCB-applikationer utomhus kan DGG Power stödja kunder från det tidiga tekniska skedet genom leverans av utrustning.

Beroende på projektets omfattning kan detta inkludera val av brytare, CT/PT-koordinering, regulatorkonfiguration, teknisk dokumentgranskning, fabrikstestning, FAT-support, installation och idrifttagningskoordinering.

Målet är inte bara att leverera en brytare märkt med rätt spänning.

Det är att skapa ett tydligt samband mellan:

nätvillkor → skyddskrav → brytarkonfiguration → fabriksverifiering → driftsättning av platsen

För projekt med förnybar energi är det hela förhållandet det som gör en omkopplingsenhet till en del av en pålitlig nätanslutningslösning.

Vanliga frågor: VCB utomhus för anslutning av förnybar energi

Slutsats

Att välja en utomhusvakuumbrytare för ett projekt för anslutning av nät för förnybar energi kräver mer än att välja en spänningsklass.

Brytaren måste matcha den faktiska driftströmmen, kortslutningsnivån, isoleringskrav, skyddsschema, styrarkitektur och platsmiljö.

Ännu viktigare är att VCB bör betraktas som en del av det kompletta nätanslutningssystemet.

Den verkliga operativa kedjan är:

mätning → skydd → brytardrift → återkoppling → nätstyrning

För energibolag, EPC-entreprenörer och projektutvecklare för förnybar energi kan det att få denna relation rätt under konstruktions- och upphandlingsstadiet avsevärt förenkla senare fabrikstestning, driftsättning och drift.

Om du väljer en utomhusvakuumbrytare för ett projekt för anslutning av solceller, vindkraft eller förnybar energi, skicka DGG Power ditt systemspänning, märkström, kortslutningsnivå, skyddsschema, CT/PT-krav, kommunikationsbehov och tekniska specifikationer. Vårt team kan hjälpa till att utvärdera lämplig projektkonfiguration.