Máy cắt chân không ngoài trời để kết nối lưới năng lượng tái tạo

Các dự án năng lượng tái tạo như nhà máy quang điện và năng lượng gió cuối cùng cần kết nối nguồn điện được tạo ra với hệ thống điện rộng hơn.

Khi đó, dự án không còn chỉ có mô-đun năng lượng mặt trời, bộ biến tần hay tua-bin gió nữa. Hệ thống kết nối lưới cũng phải xử lý việc chuyển mạch, bảo vệ, cách ly, đo lường, điều khiển và ngắt sự cố.

Bộ ngắt mạch chân không ngoài trời có thể đóng một vai trò quan trọng trong phần này của hệ thống.

Trong lộ nối lưới trung áp, VCB có thể được yêu cầu mang dòng điện hoạt động bình thường, thực hiện lệnh chuyển mạch và ngắt dòng điện sự cố khi hệ thống bảo vệ xác định rằng mạch điện cần được ngắt kết nối.

Tuy nhiên, không có cấu hình 'bộ ngắt mạch năng lượng mặt trời' nào có thể được sao chép từ dự án năng lượng tái tạo này sang dự án năng lượng tái tạo khác.

Ngay cả hai dự án đều được mô tả là kết nối lưới quang điện 35 kV cũng có thể yêu cầu các cầu dao khác nhau vì dòng điện định mức, mức độ lỗi, bố trí bảo vệ, môi trường lắp đặt và yêu cầu điều khiển của chúng đều khác nhau.

Đây là lý do tại sao việc lựa chọn VCB nên bắt đầu từ thiết kế hệ thống điện thay vì nhãn hiệu dự án.

VCB ngoài trời đóng vai trò gì trong kết nối lưới năng lượng tái tạo?

Một nhà máy năng lượng tái tạo thường kết nối với lưới điện thông qua một chuỗi các mạch thu, máy biến áp, thiết bị chuyển mạch và trạm biến áp.

Tùy thuộc vào kiến ​​trúc dự án, một VCB ngoài trời có thể được lắp đặt trên lộ tuyến, tại trạm biến áp hoặc tại một điểm chuyển mạch khác giữa hệ thống phát điện và mạng lưới tiện ích.

Vai trò của nó chủ yếu là điện.

Trong quá trình hoạt động bình thường, máy cắt mang dòng điện trong mạch và đáp ứng các lệnh chuyển mạch theo kế hoạch. Khi hệ thống bảo vệ phát hiện tình trạng cần ngắt kết nối, máy cắt sẽ nhận được lệnh cắt và ngắt dòng điện.

Điều này có nghĩa là không nên coi VCB như một sản phẩm biệt lập.

Hiệu suất thực sự của nó phụ thuộc vào cách nó phối hợp với rơle bảo vệ hoặc bộ điều khiển thông minh, CT và PT hoặc các thiết bị cảm biến khác, nguồn điện phụ trợ, mạch điều khiển và mạng thượng nguồn và hạ nguồn.

Trong một dự án nối lưới, sự phối hợp hoàn chỉnh này quan trọng hơn việc chỉ mua một cầu dao có điện áp chính xác ghi trên bảng tên.

Tại sao không thể lựa chọn dự án 35 kV chỉ bằng điện áp

Giả sử hai dự án quang điện đều kết nối với hệ thống 35 kV.

Sẽ dễ dàng cho rằng họ nên sử dụng cùng một bộ ngắt mạch chân không ngoài trời.

Nhưng điều đó không hẳn đã đúng.

Một dự án có thể có công suất nhà máy cao hơn và do đó yêu cầu dòng điện định mức khác. Một cái khác có thể được đặt tại trạm biến áp nơi có dòng ngắn mạch dự kiến ​​cao hơn. Dự án thứ ba có thể yêu cầu điều khiển từ xa và liên lạc với hệ thống tự động hóa điều độ hoặc trạm biến áp.

Điều kiện môi trường cũng có thể thay đổi cấu hình cuối cùng.

Dự án 35 kV ở khu vực có độ cao thấp thông thường khác với dự án lắp đặt 35 kV nằm trên cao nguyên, trong môi trường công nghiệp bị ô nhiễm nặng hoặc ở khu vực có nhiệt độ mùa đông rất thấp.

Vì vậy '35 kV' chỉ cho chúng ta biết loại điện áp của hệ thống.

Nó không cho chúng ta biết mọi thứ cần thiết để chọn cầu dao.

Một lựa chọn đầy đủ vẫn cần phải xem xét:

điện áp hệ thống → dòng điện định mức → nhiệm vụ ngắn mạch → mức cách điện → sơ đồ bảo vệ → điều khiển và liên lạc → môi trường lắp đặt

Trình tự đó mang lại cơ sở đáng tin cậy hơn nhiều cho việc lựa chọn thiết bị.

Dòng điện định mức phải tuân theo dòng điện thực tế

Các dự án năng lượng tái tạo có thể khác nhau rất nhiều về công suất lắp đặt và bố trí lộ tuyến.

Vì lý do này, dòng điện định mức của máy cắt phải được chọn theo dòng điện thực tế mà lộ hoặc ngăn dự kiến ​​mang theo, cùng với giới hạn thiết kế của dự án và các yêu cầu kỹ thuật hiện hành.

Sẽ không phù hợp nếu chọn mức xếp hạng hiện tại lớn nhất chỉ vì số lớn hơn có vẻ an toàn hơn.

Một máy cắt quá khổ đáng kể có thể làm tăng chi phí và thay đổi cấu hình thiết bị mà không mang lại giá trị có ý nghĩa cho dự án.

Cách tiếp cận tốt hơn là bắt đầu với thiết kế điện của dự án và xác nhận dòng điện hoạt động dự kiến ​​trước khi chọn dòng điện định mức.

Đối với EPC và các dự án tiện ích, sơ đồ đường đơn thường là một trong những tài liệu hữu ích nhất cho cuộc thảo luận này.

Công suất cắt ngắn mạch là một yêu cầu riêng biệt

Dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch mô tả hai điều kiện hoạt động rất khác nhau.

Dòng điện định mức liên quan đến dòng điện liên tục mà cầu dao mang theo trong quá trình hoạt động bình thường.

Dòng điện ngắn mạch liên quan đến dòng điện sự cố mà bộ ngắt có thể được yêu cầu ngắt.

Bộ cấp nguồn năng lượng tái tạo có thể hoạt động ở dòng điện bình thường tương đối vừa phải trong khi vẫn được kết nối với mạng có dòng điện sự cố khả dụng cao hơn nhiều.

Vì vậy, máy cắt phải được lựa chọn theo mức độ ngắn mạch tính toán cho điểm lắp đặt thực tế.

Điều này đặc biệt quan trọng khi dự án năng lượng tái tạo được kết nối với trạm biến áp tiện ích hiện có.

Phía lưới điện có thể ảnh hưởng đáng kể đến mức độ sự cố hiện có, do đó không nên chỉ chọn máy cắt theo công suất phát của nhà máy năng lượng mặt trời hoặc gió.

Phối hợp bảo vệ xác định thời điểm VCB nên hoạt động

Bộ ngắt mạch không quyết định độc lập khi nào ngắt điện.

Quyết định đó thường xuất phát từ hệ thống bảo vệ.

CT, PT hoặc các thiết bị cảm biến khác cung cấp tín hiệu điện. Rơle bảo vệ hoặc bộ điều khiển thông minh đánh giá các tín hiệu đó theo cài đặt đã định cấu hình. Nếu các tiêu chí bảo vệ được đáp ứng, lệnh ngắt sẽ được gửi đến máy cắt.

Bộ ngắt sau đó thực hiện ngắt vật lý.

Điều này tạo ra một chuỗi hoạt động hoàn chỉnh:

đo lường → phán đoán bảo vệ → lệnh cắt → vận hành VCB → phản hồi trạng thái

Nếu bất kỳ phần nào của chuỗi đó được cấu hình không chính xác, hệ thống kết nối lưới có thể không hoạt động như mong đợi ngay cả khi bản thân máy cắt vẫn hoạt động tốt về mặt cơ học.

Đây là lý do tại sao việc lựa chọn VCB cho các dự án năng lượng tái tạo nên được thảo luận cùng với các yêu cầu bảo vệ thay vì coi đó là một quyết định mua hàng độc lập.

Cấu hình CT và PT phải phù hợp với dự án

Các yêu cầu về đo lường và bảo vệ khác nhau giữa các dự án năng lượng tái tạo.

Một số dự án thu được tín hiệu dòng điện và điện áp từ các máy biến áp đo lường riêng biệt được lắp đặt trong trạm biến áp. Những người khác có thể sử dụng cấu hình cảm biến tích hợp tùy thuộc vào thiết kế thiết bị.

Câu hỏi quan trọng không phải là liệu cầu dao có 'nhiều cảm biến hơn hay không.'

Câu hỏi quan trọng là liệu hệ thống cảm biến có cung cấp các tín hiệu theo yêu cầu của sơ đồ bảo vệ, đo lường và điều khiển của dự án hay không.

Ví dụ: dự án có thể cần thông tin hiện tại để bảo vệ quá dòng, thông tin điện áp để giám sát hoặc logic bảo vệ và các tín hiệu bổ sung để giám sát từ xa.

Những yêu cầu này phải được xác nhận trước khi hoàn tất cấu hình bộ ngắt và bộ điều khiển.

Điều khiển từ xa và liên lạc ngày càng quan trọng

Nhiều nhà máy năng lượng tái tạo nằm cách xa các thành phố lớn hoặc được vận hành với số lượng nhân viên tại chỗ hạn chế.

Do đó, việc giám sát và điều khiển từ xa thường là những phần quan trọng trong thiết kế dự án tổng thể.

Khi được yêu cầu, VCB ngoài trời thông minh có thể được cấu hình để hoạt động với hệ thống điều khiển của dự án và cung cấp thông tin trạng thái, cảnh báo và lệnh vận hành thông qua kiến ​​trúc truyền thông được chỉ định.

Nhưng giao tiếp không bao giờ nên được coi là một tính năng chung chung.

Giao thức, điểm dữ liệu, quyền điều khiển từ xa, trách nhiệm giao diện và các yêu cầu về an ninh mạng cần được làm rõ trong giai đoạn thiết kế dự án.

Bộ ngắt được mô tả là 'thông minh' không tự động tương thích với mọi SCADA hoặc hệ thống tự động hóa.

Do đó, đối với các dự án EPC quốc tế, yêu cầu giao tiếp phải được đưa vào đặc tả kỹ thuật trước khi sản xuất.

Tự động đóng lại không phải lúc nào cũng là mặc định đúng

Tự động đóng lại được sử dụng rộng rãi trong các mạng phân phối trên cao vì nhiều sự cố có thể chỉ là tạm thời.

Tuy nhiên, các dự án kết nối lưới năng lượng tái tạo có thể có triết lý vận hành khác nhau tùy thuộc vào loại lộ tuyến, hệ thống phát điện, chiến lược bảo vệ và yêu cầu tiện ích.

Do đó, không nên kích hoạt tính năng tự động đóng lại chỉ vì bộ điều khiển hỗ trợ nó.

Trước tiên, dự án phải xác định xem có được phép đóng lại hay không, trong những điều kiện nào nó có thể hoạt động và nó phối hợp như thế nào với hệ thống phát điện và bảo vệ tiện ích.

Đối với một số dự án, logic điều khiển khác nhau có thể được yêu cầu sau khi máy cắt ngắt điện.

Đây là một ví dụ khác về lý do tại sao bộ chức năng cuối cùng phải được điều khiển bởi dự án chứ không phải bởi số lượng tối đa các tính năng của bộ điều khiển có sẵn.

Môi trường ngoài trời vẫn còn vấn đề

Các dự án năng lượng tái tạo thường được xây dựng ở nơi có nguồn năng lượng mạnh nhất hơn là nơi có môi trường thuận lợi nhất cho thiết bị điện.

Các nhà máy năng lượng mặt trời có thể được đặt ở những khu vực khô ráo, bụi bặm hoặc ở độ cao lớn. Các dự án gió có thể tiếp xúc với gió mạnh, nhiệt độ thấp hoặc môi trường ven biển.

Do đó, VCB ngoài trời cần được đánh giá theo điều kiện thực tế của địa điểm.

Mức độ cách điện, yêu cầu về đường dây, nhiệt độ tối thiểu và tối đa, độ cao, rủi ro nhiễm bẩn và ngưng tụ đều có thể ảnh hưởng đến cấu hình sản phẩm cuối cùng.

Điều này cũng liên quan trực tiếp đến việc lựa chọn VCB ở vùng cao và khí hậu lạnh.

Một dự án có thể đồng thời vừa là ứng dụng năng lượng tái tạo vừa là ứng dụng môi trường đặc biệt.

Lắp đặt và vận hành là một phần của quá trình kết nối lưới

Ngay cả cầu dao được lựa chọn chính xác vẫn cần được lắp đặt và vận hành đúng cách.

Trong quá trình làm việc tại hiện trường, tình trạng thiết bị, kết nối chính, mạch điều khiển, phản hồi trạng thái và giao diện bảo vệ cần phải được xác minh theo yêu cầu của dự án.

Mục đích của việc vận hành thử không chỉ đơn giản là để xác nhận rằng máy cắt có thể mở và đóng.

Câu hỏi quan trọng hơn là liệu hệ thống hoàn chỉnh có hoạt động chính xác hay không:

Khi hệ thống bảo vệ phát lệnh cắt, máy cắt có phản hồi không?

Bộ điều khiển có nhận được trạng thái chính xác sau đó không?

Các chỉ dẫn cục bộ và từ xa có giống nhau không?

Các chức năng bảo vệ và điều khiển có phù hợp với thiết kế đã được phê duyệt không?

Những lần kiểm tra này biến thiết bị từ một sản phẩm riêng lẻ thành một phần của hệ thống kết nối lưới hoạt động.

Trải nghiệm dự án kết nối lưới điện quang điện 35 kV DGG Power

DGG Power đã hỗ trợ một máy cấp điện kết nối lưới quang điện 35 kV liên kết với trạm biến áp 110 kV , cung cấp một máy cắt điện áp cao ngoài trời đặt trên sàn mới cùng với hỗ trợ lắp đặt và vận hành thử.

Đối với loại dự án này, thiết bị không chỉ được đánh giá bằng các thông số sản phẩm riêng lẻ.

Máy cắt cần phải phù hợp với hệ thống trạm biến áp hiện có, phối hợp với các yêu cầu điều khiển và bảo vệ của dự án cũng như được lắp đặt và xác minh chính xác trước khi vận hành.

Loại kinh nghiệm hiện trường này rất có giá trị vì kết nối lưới năng lượng tái tạo cuối cùng là một nhiệm vụ tích hợp kỹ thuật.

Sản xuất sản phẩm chỉ là một phần của quá trình giao hàng.

Lựa chọn thiết bị, xác nhận kỹ thuật, lắp đặt, vận hành và điều phối dự án đều góp phần tạo nên kết quả cuối cùng.

Thông tin gì nên được cung cấp trước khi yêu cầu báo giá?

Nếu chưa có sẵn các thông số đầy đủ thì sơ đồ một đường, sơ đồ bảo vệ và thông số kỹ thuật của dự án có thể cung cấp điểm khởi đầu hữu ích.

Hỗ trợ DGG Power cho các dự án kết nối lưới năng lượng tái tạo

DGG Power cung cấp thiết bị truyền tải và phân phối trung thế và cao thế cho các trạm biến áp, hệ thống phân phối, cơ sở hạ tầng và các dự án năng lượng tái tạo.

Đối với các ứng dụng VCB ngoài trời, DGG Power có thể hỗ trợ khách hàng từ giai đoạn kỹ thuật ban đầu cho đến việc cung cấp thiết bị.

Tùy thuộc vào phạm vi dự án, điều này có thể bao gồm lựa chọn cầu dao, phối hợp CT/PT, cấu hình bộ điều khiển, xem xét tài liệu kỹ thuật, thử nghiệm tại nhà máy, hỗ trợ FAT, phối hợp lắp đặt và vận hành.

Mục tiêu không chỉ đơn giản là cung cấp cầu dao được đánh dấu điện áp chính xác.

Đó là thiết lập mối quan hệ rõ ràng giữa:

điều kiện lưới điện → yêu cầu bảo vệ → cấu hình máy cắt → xác minh nhà máy → vận hành thử tại chỗ

Đối với các dự án năng lượng tái tạo, mối quan hệ hoàn chỉnh đó là yếu tố biến thiết bị chuyển mạch thành một phần của giải pháp kết nối lưới đáng tin cậy.

Câu hỏi thường gặp: VCB ngoài trời để kết nối lưới năng lượng tái tạo

Phần kết luận

Việc chọn một máy cắt chân không ngoài trời cho dự án kết nối lưới năng lượng tái tạo đòi hỏi nhiều hơn là việc chọn cấp điện áp.

Bộ ngắt phải phù hợp với dòng điện hoạt động thực tế, mức độ ngắn mạch, yêu cầu cách điện, sơ đồ bảo vệ, kiến ​​trúc điều khiển và môi trường tại chỗ.

Quan trọng hơn, VCB cần được coi là một phần của hệ thống kết nối lưới hoàn chỉnh.

Chuỗi hoạt động thực sự là:

đo lường → bảo vệ → vận hành máy cắt → phản hồi → điều khiển lưới điện

Đối với các công ty điện lực, nhà thầu EPC và nhà phát triển dự án năng lượng tái tạo, việc có được mối quan hệ này ngay trong giai đoạn thiết kế và mua sắm có thể đơn giản hóa đáng kể việc thử nghiệm, vận hành và vận hành nhà máy sau này.

Nếu bạn đang chọn cầu dao chân không ngoài trời cho dự án kết nối lưới quang điện, năng lượng gió hoặc năng lượng tái tạo, hãy gửi cho DGG Power điện áp hệ thống của bạn, dòng điện định mức, mức ngắn mạch, sơ đồ bảo vệ, yêu cầu CT/PT, nhu cầu liên lạc và thông số kỹ thuật. Nhóm của chúng tôi có thể giúp đánh giá cấu hình dự án phù hợp.