Қайта қалыптастырылатын энергия жобалары үшін қосқыштарды таңдаудың негізі қандай?

Қайта қалыптастырылатын энергия үшін өшіргіштерге қойылатын кернеу, жүктеме және ақау өткізу қабілеті талаптары

Орташа/жоғары кернеу (MV/HV) сыныптарын желімен қосылу нүктелері мен жобаның масштабымен салыстыру

Орта кернеу (ОК: шамамен 1 кВ – 52 кВ) пен жоғары кернеу (ЖК: 52 кВ-тан жоғары) арасында таңдау негізінде желінің қажеттіліктері мен жобаның көлеміне байланысты. Ірі күн энергиясын пайдаланатын электр станциялары әдетте шамамен 34,5 кВ деңгейінде желіге қосылады, ал кішірек жергілікті жел электр станциялары әдетте 12–15 кВ аралығындағы кернеулерде жақсы жұмыс істейді. Бұл параметрлерді дұрыс таңдамау изоляцияның бұзылуына немесе жабдықтың қуатының тиімсіз пайдаланылуына әкелуі мүмкін. Мысалы, негізгі электр беру желілеріне қосылатын 100 МВт-тық ірі күн электр станциясы қолданылатын жоғары кернеулі қосқыш құрылғыларының номиналды кернеуі кемінде 36 кВ болуы керек. Ал осымен қарама-қарсы бағытта, кішігірім шатыр үстіндегі күн электр панельдері орта кернеулі жабдықтармен (15 кВ-ға дейін) өте жақсы жұмыс істейді. Көптеген инженерлер әртүрлі жаңартылатын энергия көздерінің қосылуы кезіндегі сәйкестік мәселелерін шешу үшін IEEE стандарты C37.20.2-ге сүйенеді.

Айнымалы, теңсіз генерация үшін токтың номиналдық мәндерін және авариялық төзімділік қабілетін есептеу

Жаңартылатын энергия көздерінен өндірілетін электр энергиясы айнымалы жүктеме профилдері мен симметриялық емес қысқа тұйықталу токтарын туғызады, ол қатаң дерейтинг және берік қысқа тұйықталуға төзімділікті талап етеді. Қосқыш құрылғылары келесі шарттарды қанағаттандыруы керек:

• Тұрақты ток : Күн энергиясы үшін — инвертордың ең жоғарғы шығысының 125%-ы; жел энергиясы үшін — турбинаның ең жоғарғы шығысының 130%-ы
• Қысқа тұйықталуға төзімділік : Тораптағы ақаулар кезінде қосымша токтарды басқару үшін минимум 40 кА, 3 секунд бойы

Желі кодтары осы талаптарды қатаңдатады: IEEE 1547 стандарты фотовольттық жүйелер үшін өтпелі асырмалы жүктемеге 150% төзімділік талап етеді, ал желдеткіш қолданыстарында турбина инерциясы мен желдің қысымымен туындайтын моменттік ауытқуларға бейімделу үшін циклдық жүктемеге 200% төзімділік қажет.

Күн энергиясы, жел энергиясы және энергия сақтау жүйелерін интеграциялауға арналған қолданысқа оптималды өшіргіш құрылғыларының түрлері

Фотовольттық фермалар мен жел электр станциялары үшін металдан жасалған, газды изоляциялы (GIS) және SF6-сіз орташа кернеудегі өшіргіш құрылғылар

Көлемді қайта қалыпқа келтірілетін энергия жобаларына қызмет көрсету оңай, аз орын алатын және әртүрлі орталарда қауіпсіз болатын орташа кернеу қосқыштары қажет. Көптеген күн сәулесі электр станциялары модульді болғандықтан, металдан жасалған қорғалған конструкцияларды таңдайды. Алынатын өшіргіштер арқылы техниктер барлық трансформаторлық подстанцияны тоқтатпай-ақ жөндеу жұмыстарын жүргізе алады, бұл уақыт пен ақшаны үнемдейді. Теңіз бойындағы жел электр станциялары немесе жеткілікті орын жоқ жерлерде газбен изоляцияланған қосқыштар (GIS) негізгі таңдау болып табылады. Бұл жүйелер дәстүрлі нұсқаларға қарағанда физикалық орын талаптарын шамамен екі есе азайтады, сонымен қатар теңіз суының әсерінен коррозияға тұрақты болады. Шығарылатын зиянды заттарға қойылатын талаптар барлық жағынан қатаңдай түскен сайын, біз қазір SF6-сыз альтернативалардың кеңінен қолданылуын бақылаймыз. Компаниялар енді ескі SF6 технологиясының орнына вакуумдық өшіру технологиясы мен қатты диэлектрлік изоляциялық материалдарды қолдануда. Жаңа құрылғылар алдыңғы ұрпақтарындай ғана тиімді жұмыс істейді, бірақ отын-энергетикалық салада әрдайым мәселеге айналып келе жатқан жер серігінің жылу ұстағыш газдарына қатысты барлық қағаздарды жояды.

Батареялық сақтау және микросетка қолданыстары үшін тұрақты ток пен гибридті айнымалы/тұрақты ток қосқыштары

Батареялық энергия сақтау жүйелері немесе қысқаша айтқанда BESS, оларға тән бірқатар ерекше мәселелерге байланысты арнайы жобаланған тұрақты ток (DC) қосқыштарына қажеттілік туады. Айнымалы ток (AC) жүйелерінен айырмашылығы, токтың нөлге дейін табиғи түрде төмендеуінің қандай да бір нүктесі болмайды, сонымен қатар жабдықты зақымдай алатын тез разрядталу шыңдары пайда болады. Сондықтан қазіргі заманғы қосқыштар магниттік өшіру орамдары мен күштірек аркалық қорғағыштарды қамтиды, олар тұрақты ток ақауларын шамамен бірнеше миллисекунд ішінде жылдам тоқтатуға қабілетті. Гибридті AC/DC қосқыштар шешімін қарастырған кезде, олардың ерекшелігі – микросетка орнатылған жағдайда әртүрлі электр көздері арасында ауысу кезінде барлық компоненттерді қорғай алу қабілетінде. Мысалы, күн энергиясын пайдаланатын панельдер, аккумуляторлар және дәстүрлі резервті генераторлардан тұратын жүйені елестетіңіз – осындай құрылғылар барлығын саулады. Тұрақты токпен (DC) тікелей қосылу (native DC coupling) нақтылығы – энергия айналдыру кезіндегі шығындарды азайтады және негізгі желі өшкен кезде жүйенің тәуелсіз жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бұл қабілет тек жақсы практика емес, сонымен қатар UL 1741 SA және IEEE 1547-2018 стандарттарына сәйкес келу үшін қажеттілікке айналуда; бұл стандарттар барлық құрылғылардың энергиялық тәуелсіздігін қамтамасыз ету мақсатында барынша маңызды болып табылады.

Қоршаған ортаның төзімділігі және қашықтықтан басқарылатын дизайнды қайта қалыптастырылатын электр станциялары үшін

Коррозияға төзімділік, IP65+ корпусы және қатты ауа-райы жағдайларындағы бейімделуші жылу реттеуі

Қайта қалыптастырылатын энергия объектілеріндегі қосқыштар қиын жағдайлардан туындайтын ауыр қиындықтарға ұшырайды. Жағалаудағы жел электр станциялары тұзды шашырау коррозиясымен күреседі, ал шөлдерде орналасқан күн энергиясын пайдаланатын қондырғылар құмның әсерінен тозуға және 90%-дан асатын ылғалдылық деңгейіне ұшырайды. 2023 жылғы AMPP зерттеулеріне сәйкес, барлық электрлік ақаулардың шамамен төрттен бірі осы қиын орталардағы коррозиядан туындайды. Бұл қаупті болдырмау үшін үш қабатты герметиктелген IP66 дәрежелі корпустар муссондар немесе құмды дауылдар сияқты ауыр ауа-райы жағдайлары кезінде тозаң мен судың ішке түсуін тоқтатады. Тіпті қиынырақ жағдайлар үшін өндірушілер ISO 12944 C5-M стандарты бойынша агрессивті химиялық заттарға немесе теңіз ортасына ұшырауға төзімділігі расталған 316L маркалы шойын немесе никель қорытпаларын қолданады. Жылу басқару жүйелері де осы жерде маңызды рөл атқарады. Олар PTC қыздырғыштары мен айнымалы жылдамдықтағы желдеткіштерді пайдаланып, құрылғыларды минус 40 °C-тан плюс 55 °C-қа дейінгі экстремалды температура ауқымында тұрақты жұмыс істеуге қамтамасыз етеді. Бұл жүйелер түнде температураның күрт тербелісі кезінде конденсациядан туындайтын қауіпті электрлік айқындалуларды (flashover) болдырмауға көмектеседі; бұл құбылыс IEC TR 63397:2022 стандартында сынақтан өткізіліп, құжаттап жазылған.

Цифрлық дайындық: мониторинг, автоматтандыру және желілік сәйкестікті қамтамасыз ететін ақылды қосқыш құрылғылары

IEC 61850 интеграциясы, SCADA протоколдары (Modbus/DNP3) және шеттік негізделген диагностика

Айналдырғыш құрылғылар заманауи жаңартылатын энергетикалық жүйелерде маңызды рөл атқарады, олар тек қарапайым ажырату нүктесінен көп нәрсе болып табылады. Құрылғылар нативті IEC 61850 стандарттарын қолдаса, әртүрлі брендтегі қорғаныс релелері, датчиктері мен басқару құрылғылары бір-бірімен үзіліссіз жұмыс істей алады. Бұл орнатуды жеңілдетеді және желілік нормаларды растау процесін жылдамдатады. Қазіргі кездегі көптеген жүйелер Modbus TCP және DNP3 сияқты протоколдар арқылы SCADA платформаларымен де байланысады. Бұл байланыстар операторларға барлығын қашықтан бақылауға және басқаруға мүмкіндік береді, сонымен қатар деректер желі бойынша қауіпсіз сақталады. Осы құрылғыларға тікелей орналастырылған ақылды процессорлар ток деңгейлерін, кернеу көрсеткіштерін, температураның өзгерістерін, сонымен қатар жергілікті деңгейде бөлшекті разрядтарды да бақылай алады. Олар апаттық жағдайларға (мысалы, аралдану оқиғаларына) тез әрекет ету үшін 20 миллисекундтан кем уақыт ішінде ақауларды анықтайды. Алдын ала болжайтын қолданбалы құралдар компоненттердің уақыт өте келе қалай жұмыс істегенін талдап, бөлшектердің қашан шығуы мүмкін екенін болжайды. 2023 жылғы «Energy Grid Insights» зерттеуіне сәйкес, осы тәсіл күтпеген тоқтап қалуларды шамамен екі есе азайтады. Сонымен қатар, басқа да қосымша мүмкіндіктер бар: адаптивті қорғаныс логикасы жаңартылатын көздердің тербелістері кезінде автоматты түрде параметрлерді өзгерту арқылы жүйенің тұрақтылығын сақтайды. Бұл төмен кернеуде жұмыс істеу (LVRT) және гармоникалық бұрмалаулар шектері бойынша талаптарға сәйкестікті қолданбасыз қамтамасыз етеді.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Қандай кернеу деңгейлері жаңартылатын энергия үшін типтік болып табылады?

Орташа кернеу (MV) әдетте 1 кВ-тан 52 кВ-қа дейін ауытқиды және кіші жүйелер үшін кеңінен қолданылады, ал жоғары кернеу (HV) 52 кВ-тан жоғары болып келеді және үлкен көлемді орнатулар үшін әдетте қажет болады.

Қосқыш құрылғылары аккумуляторлық энергия сақтау жүйелерін қалай қолдайды?

Аккумуляторлық энергия сақтау жүйелерінде қолданылатын тұрақты ток қосқыш құрылғылары тез разрядтың шамасын азайту сияқты ерекше қиындықтармен баса алады, ол үшін магниттік өшіру орамдары мен доға қалпақшалары сияқты қосымша функциялар қолданылады, бұл ақауларды жылдам жоюға мүмкіндік береді.

Қосқыш құрылғыларында SF6-сыз альтернативалар қандай?

Соңғы заманғы бағыттар вакуумдық өшіру технологиясын және қатты диэлектрлік изоляциялық материалдарды қолдануға бағытталған, бұл жерде жер шарын жылытуға әсер ететін SF6 газын пайдаланбауға болады, бірақ ұқсас өнімділікті сақтауға болады.

Қоршаған орта жағдайлары жаңартылатын энергия объектілеріндегі қосқыш құрылғыларына қалай әсер етеді?

Қайта қалыптастырылатын энергия көздері орналасқан аумақтардағы қосқыш құрылғылары тұз шашырауынан коррозияға, құмның әсерінен тозуға және температураның экстремалды шамасына байланысты қиындықтарға ұшырай алады. Шешімдерге берік корпус қолдану мен тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін адаптивті жылу басқару жүйелерін қолдану кіреді.