Передача, распределение и накопление электроэнергии

Пассивный фильтр — ключ к решению проблемы отключения инверторов на СЭС

12 февраля 2019 г. в 18:27

Солнечная электростанция Tauberland в Вертхайме, Германия, введена в эксплуатацию в 2010 году. Оборудование, установленное на этапах строительства «Восток» и «Запад», выдает в общей сложности мощность примерно 22 МВт\пик и в настоящее время снабжает электроэнергией 9000 домашних хозяйств.

Благодаря запланированной мощности 72 МВт после завершения заключительного этапа строительства, эта солнечная электростанция является не только одной из крупнейших в Европе фотоэлектрических систем, но и одной из самых современных и эффективных в своем классе (см. рисунок 1).

Рисунок 1: Солнечная электростанция Tauberland — Вид с воздуха
Рисунок 1: Солнечная электростанция Tauberland — Вид с воздуха

Преобразование солнечного света в электрическую энергию посредством данной станции должно привести к сокращению выбросов CO2 до 5600 тонн в год. Это количество соответствует годовым выбросам электростанции, работающей на угле, среднего размера. Данная система занимает площадь 850 000 квадратных метров (более 9 миллионов квадратных футов) и включает в себя примерно 180 000 модулей различных производителей (см. рисунок 2).

Рис. 2 и 3
Рис. 2 и 3

По всей системе проложено около 4000 километров (2500 миль) линий связи и силовых кабелей, соединяющих модули и отдельные станции друг с другом. Трансформатор 110/20 кВ подает энергию в высоковольтную энергосистему, которая принадлежит эксплуатирующей компании EnBW. Трансформатор имеет номинальную мощность 40 МВА и в 2010 году заменил предварительное решение. В текущем плане указывается, что после завершения заключительного этапа строительства для подачи электроэнергии в энергосистему в общей сложности будут использоваться два трансформатора (рисунок 3).

Расходы на проект составляли примерно 100 млн евро и оплачивались как государственными организациями, так и частными инвесторами. Подача электроэнергии в энергосистему с этапа строительства «Запад» осуществляется четырьмя инверторами общей мощностью 8 МВт (Рисунок 4).

Рисунок 4: Схема солнечной электростанции Tauberland
Рисунок 4: Схема солнечной электростанции Tauberland

Инверторы оснащены реле для контроля напряжения. При превышении предельного значения ±10 % реле срабатывает и отключает инверторы от энергосистемы. 2011 год был ознаменован высокой доходностью, но при этом характеризовался многочисленными отказами инверторов.

Особенно в дни с переменной облачностью, отказы происходили эпизодически и бессистемно на всех четырех устройствах этапа строительства «Запад». Требовалось до 5 минут, прежде чем инверторы возвращались к работе. За это время система бездействовала, а эксплуатирующая компания несла убытки. Финансовый ущерб составил около 400 000 евро в год.

Два независимых органа были уполномочены проводить измерения в целях точного определения причин отказов. Для анализа были использованы переносной анализатор качества энергии MAVOWATT 70 и MAVOSYS 10, (см. рисунок 5a, 5b).

Рисунок 5a: Анализатор качества энергии Mavowatt 70  Рисунок 5b: Анализатор качества энергии Mavosys 10
Рисунок 5a: Анализатор качества энергии Mavowatt 70 Рисунок 5b: Анализатор качества энергии Mavosys 10

После проведения серии измерений на уровне среднего и низкого напряжения эксперты обнаружили причину: инверторы взаимно влияли друг на друга. Работа инверторов оказывала обратное воздействие на сеть. Более того, 15-я и 25-я гармоники были очень выраженными.

Суммарный коэффициент искажения гармоник составлял 4,4 %, что в настоящее время считается довольно высоким (рисунок 6). С помощью вышеупомянутых анализаторов искажений мощности было определено, что произошел резонансный контур, для которого импеданс достиг своего максимума примерно при частоте 1000 Гц (резонансная частота) из-за индуктивности трансформатора и емкости кабеля. В результате подачи гармонического тока в электросеть был очень высокий уровень 20-й гармоники.

Рисунок 6: Общий суммарный коэффициент гармоник напряжения в процентах (записанный с использованием Mavosys 10)
Рисунок 6: Общий суммарный коэффициент гармоник напряжения в процентах (записанный с использованием Mavosys 10)

В результате высоких значений тока и полного сопротивления линии истинное среднеквадратичное значение напряжения для всей системы превысило предельный порог, сработало защитное устройство, и инверторы были отключены от энергосети. После того, как уровень напряжения упал до указанного уровня, инверторы снова подключились к сети. В зависимости от погодных условий инверторы отключались от сети несколько раз в день (см. рисунок 7).

Рисунок 7: Характеристические кривые напряжения и тока до и после выключения инверторов
Рисунок 7: Характеристические кривые напряжения и тока до и после выключения инверторов

После определения причин отказов был установлен пассивный фильтр подавления гармоник с суммарной компенсационной мощностью 174 квар. Фильтр состоит из нескольких затухающих конденсаторов с точкой подключения нейтрали (см. рисунок 8).

Рисунок 8: Пассивный фильтр подавления гармоник компании Condensator Dominit
Рисунок 8: Пассивный фильтр подавления гармоник компании Condensator Dominit

Эти частотно-зависимые резисторы в электрическом резонансном контуре генерируют узкополосный «эффект поглощения» токов нежелательных частот и гасят их. В то же время уменьшается максимальный импеданс. В результате гармонические токи, подаваемые в сеть, сводятся к минимуму, а гармонические напряжения сохраняются в «нормальных» пределах.

Сразу после ввода фильтра в эксплуатацию качество напряжения улучшилось, и истинное среднеквадратичное значение напряжения оставалось в пределах диапазона допуска с момента установки фильтра. Как и предполагалось, инверторы с фильтрующим контуром работают без перебоев и выполняют свою задачу, а именно подают электрическую энергию, преобразуемую из солнечной энергии, в энергосеть каждый раз, когда она доступна.

Подробнее

Источник: Компания GOSSEN METRAWATT

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Азацкий Дмитрий Павлович
Все новости и публикации пользователя Азацкий Дмитрий в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Электростанция 10 кВт

Электростанция 10 кВт «Звезда Сибири» реализует электростанции (дизельные генераторы) мощностью от 10 до 500 кВт. Электростанция 10 кВт (дизель-генератор) АД-10Т/230 (400), стационарная или передвижная на одноосном прицепе (ТАПЗ-755), под погодозащитным капотом, с хранения. Обслужена и проверена под нагрузкой. Гарантия. Характеристики: 1-я степень автоматизации, номинальная мощность — 10 кВт, номинальное напряжение — 230 (400) В, частота — 50 Гц, род тока — переменный трехфазный, двигатель 4Ч8,5/11, генератор ДГС-81/4, ёмкость топливного бака — 60л, система охлаждения — радиаторная, расход топлива ~ 4 л/ч при номинальной мощности. Масса электростанции — без капота -1000 кг, с капотом — 1120 кг, на прицепе — 1700 кг. Габаритные размеры (длина х ширина х высота, мм) — 2115×1000×1240. Габариты электростанции на прицепе (мм) — 3310×2100×2245. Мы работаем с понедельника по пятницу с 9:00 до 17:30 Пожалуйста, при звонке учитывайте разницу в часовых поясах (+ 4ч МСК). Электростанция 10 кВт «Звезда Сибири» реализует электростанции (дизельные генераторы) мощностью от 10 до 500 кВт. Электростанция 10 кВт (дизель-генератор) АД-10Т/230, стационарная или передвижная на одноосном прицепе (ТАПЗ-755), под погодозащитным капотом, с хранения. Обслужена и проверена под нагрузкой. Гарантия. Характеристики: 1-я степень автоматизации, номинальная мощность — 10 кВт, номинальное напряжение — 230 (400) В, частота — 50 Гц, род тока — переменный трехфазный, двигатель 4Ч8,5/11, генератор ДГС-81/4, ёмкость топливного бака — 60л, система охлаждения — радиаторная, расход топлива ~ 4 л/ч при номинальной мощности. Масса электростанции — без капота -1000 кг, с капотом — 1120 кг, на прицепе — 1700 кг. Габаритные размеры (длина х ширина х высота, мм) — 2115×1000×1240. Габариты электростанции на прицепе (мм) — 3310×2100×2245. Мы работаем с понедельника по пятницу с 9:00 до 17:30 Пожалуйста, при звонке учитывайте разницу в часовых поясах (+ 4ч МСК).
Бурындин Александр · ООО "Звезда " · 11 марта · Россия · Новосибирская обл
Электростанция 10 кВт

ПРОДАМ: Установка ФВУ-1200

Электростатическая фильтровентиляционная установка ФВУ-1200 (передвижная) с одним поворотным устройством радиусом действия 2,5 м, электростатическим и химическим фильтрами, фильтром грубой очистки, вентилятором 2,2 кВт. Бесплатная доставка до Москвы, Владимира и Нижнего Новгорода. Сайт https://konsar.ru/shop/product/fvu-1200/, тел. (39-52) 99-90-08
Шимарев Сергей · ООО "Промышленная аспирация" · 7 марта · Россия · Нижегородская обл
Установка ФВУ-1200

ПРОДАМ: Фильтр ФЛ-25/75; ФЛ25/75-М, ФЛ-25/75-2М, Р1120.00.000

Фильтр локомотивный ФЛ-25/75М в наличии фильтр локомотивный ФЛ-25/75-2М 579.04.10 предназначен для защиты усилителя от помех тягового тока при питании рельсовых цепей током частотой 25 и 75Гц. Питание аппаратуры осуществляется от источника постоянного тока номинальным напряжением — 50В. Удельная мощность, потребляемая аппаратурой от источника постоянного тока номинального напряжения — 50В — не более 30ВА/сигнальное показание. Чувствительность усилителя при напряжении питания — 50В соответственно при частоте сигнального тока, Гц: — 25-73,5 мВ; — 75-(220,5±21)мВ; — 50-(203±21)мВ — электротяга; — 50-(119±14) мВ — автономная тяга. ФЛ25/75-М, ФЛ-25/75, ФЛ-25/75-М, фильтр локомотивный фл 25/75, фл25/7, фл25/75м, фл-25/75м, Р1120.00.000
Лазарев Сергей · ООО "ПромОборудование" · 12 марта · Россия · г Санкт-Петербург
Фильтр ФЛ-25/75; ФЛ25/75-М, ФЛ-25/75-2М, Р1120.00.000

УСЛУГИ: Аренда дизель-генераторной установки TESKAN 280 кВт

«Завод КЭС» — собственное производство промышленного оборудования. У нас собственный арендный парк, в котором более 100 станций разной мощности от 30 до 1 000 кВт. Можем выполнить заказ по индивидуальному проекту. Предоставляем тех обслуживание, оператора (по запросу) и услуги службы технической поддержки в режиме 24 на 7. Осуществляем доставку в любую точку России. Все станции в отличном состоянии.
Киямов Расим · Завод КЭС · 27 марта · Россия · Респ Татарстан
Аренда дизель-генераторной установки TESKAN 280 кВт

ПРОДАМ: Электростанция 30 кВт

Электростанция 30 кВт серия АД «Звезда Сибири» реализует электростанции (дизельные генераторы) мощностью от 10 до 500 кВт. Электростанция (дизель-генератор) АД-30Т/400 стационарная или передвижная на двухосном прицепе, под погодозащитным капотом, с хранения. Обслужена и проверена под нагрузкой. Гарантия. Характеристики: 1-я степень автоматизации, номинальная мощность — 30 кВт (37,5 кВА), номинальное напряжение — 400В, частота- 50 Гц, род тока — переменный трехфазный, ток при напряжении 400 В — 54 А, двигатель ЯАЗ М204Г (Д60Р, Д65), генератор ДГФ-82/4, ёмкость топливного бака — 80л, система охлаждения — радиаторная, расход топлива ~ 8-11 л/ч при номинальной мощности. Масса электростанции — 2000кг, на прицепе — 3770 кг. Габаритные размеры (длина х ширина х высота, мм) — 2400×1000×1670. Габариты электростанции на прицепе (мм) — 6200×2230×2520. Мы работаем с понедельника по пятницу с 9:00 до 17:30 Пожалуйста, при звонке учитывайте разницу в часовых поясах (+ 4ч МСК).
Бурындин Александр · ООО "Звезда " · 11 марта · Россия · Новосибирская обл
Электростанция 30 кВт
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.