Pengubah Arus Peranti Perlindungan Geganti

Medan perlindungan geganti

Isyarat suapan Transformer Arus (CT) kepada geganti pelindung di kilang. Apabila arus tidak normal berlaku, geganti pemutus perjalanan, mengelakkan keletihan motor dan kerosakan peralatan yang mahal.

Peranti perlindungan geganti (geganti perlindungan) memainkan peranan penting dalam memastikan kestabilan, keselamatan dan pematuhan kawal selia sistem penjanaan dan pengagihan kuasa. Dengan penggunaan tenaga boleh diperbaharui, penjanaan teragih dan kod grid yang ketat, geganti adalah pusat kepada pengesanan kerosakan, pemotongan grid, penguatkuasaan kekerapan dan voltan, dan kebolehpercayaan sistem keseluruhan.

Konteks Peraturan / Piawaian

Peraturan Jerman untuk sambungan grid sistem penjanaan menetapkan keperluan undang-undang untuk geganti perlindungan. Dua peraturan sambungan teknikal utama ialah:

VDE-AR-N 4105: mengawal sambungan voltan rendah (≤100 kW, <1,000 V AC).

VDE-AR-N 4110: untuk sambungan voltan sederhana (>100 kW atau ≥1,000 V AC).

Dalam kedua-dua kes, penyampaian grid atau geganti perlindungan rangkaian grid diperlukan untuk memantau voltan, kekerapan, gangguan dan fenomena yang berkaitan; untuk memutuskan sambungan penjana di bawah keadaan di luar had atau tidak selamat; dan untuk mengelakkan pengasingan pulau (iaitu, pemisahan yang tidak disengajakan bagi bahagian grid).

Aplikasi Utama / Kajian Kes

1. Loji Hidroelektrik dan Penjanaan Teragih
Kes konkrit ialah Lukas Anlagenbau GmbH, sebuah syarikat di Bavaria, yang mengendalikan banyak loji kuasa hidroelektrik (kapasiti dari kira-kira 5 kW hingga 10 MW). Disebabkan oleh peraturan VDE-AR-N 4105 (dan semakannya), lojinya mesti mematuhi keperluan pemantauan penyusuan grid: mengesan lebih/kurang voltan, lebih/kurang frekuensi dan bertindak balas apabila parameter menyimpang.

Untuk memenuhi permintaan ini, Lukas Anlagenbau telah menggunakan geganti pemantauan penyuapan grid CM-UFD.M31 ABB di lebih 60 loji hidroelektrik. Geganti ini sentiasa memantau parameter yang berkaitan dan menghalang suis antara muka (memutuskan sambungan loji daripada grid awam) apabila melebihi had. Peranti ini juga memaparkan mesej ralat, menyokong ambang yang tepat (frekuensi dan voltan), dan menawarkan kebolehgunaan yang baik (pemasangan rel DIN, paparan boleh dibaca).

Kes ini menggambarkan bagaimana perlindungan geganti memastikan keselamatan operasi dan pematuhan peraturan, sambil membenarkan penjanaan teragih untuk mengambil bahagian dalam grid.

2. Sistem Fotovoltaik Suria dan 'perlindungan NA'
Satu lagi contoh utama adalah dalam penggunaan PV solar, terutamanya dalam sektor voltan rendah. Di bawah VDE-AR-N 4105, mana-mana loji penjanaan antara kira-kira 30 kW dan 135 kW mesti dipasang Perlindungan Rangkaian dan Sistem (perlindungan NA).

Perlindungan NA menggabungkan geganti pemantauan dan suis saling mengunci berlebihan. Relay memantau voltan dan kekerapan grid, dan apabila sisihan melebihi had terima, ia memutuskan sambungan sistem PV daripada grid dalam masa yang ditetapkan (selalunya dalam 0.2 saat). Suis saling mengunci disusun supaya dua elemen pensuisan secara bersiri memastikan keselamatan kerosakan—jika satu gagal, satu lagi masih memastikan terputus sambungan. Peranti pensuisan juga memberi kembali status kepada geganti pemantauan, memastikan operasi yang betul.

3. Peranti / Geganti Sedang Digunakan
Pengeluar Jerman seperti Ziehl menghasilkan geganti perlindungan yang disesuaikan dengan piawaian ini. Sebagai contoh, peranti UFR1001E dan UFR1002IP memantau voltan, frekuensi, anjakan vektor dan kadar perubahan frekuensi (ROCOF), antara lain, memenuhi keperluan VDE-AR-N 4105:2018-11 dan VDE-AR-N 4110:2018-11.

Geganti ini digunakan dalam loji penjanaan (solar, hidro, angin) dan menyediakan fungsi penting: pengesanan keadaan grid yang tidak normal, pemotongan selamat, kawalan jauh/siap sedia, paparan dan pengelogan kerosakan. Geganti Ziehl direka bentuk untuk selamat-kesalahan tunggal (iaitu, jika satu komponen gagal, ciri keselamatan masih berfungsi), yang merupakan keperluan di bawah peraturan grid Jerman.

Masalah Diselesaikan oleh Perlindungan Geganti

Daripada aplikasi ini, kita boleh melihat beberapa kategori masalah yang dibantu oleh peranti perlindungan geganti

Kestabilan dan Keselamatan Grid
Sumber tenaga boleh diperbaharui adalah berubah-ubah; perubahan mendadak dalam penjanaan (cth disebabkan oleh awan di atas PV atau penurunan kelajuan angin) boleh menyebabkan turun naik frekuensi dan voltan. Jika tidak diurus, turun naik ini boleh merambat dan menjejaskan kestabilan grid yang lebih luas. Geganti memastikan loji penjanaan memutuskan sambungan apabila parameter melebihi had terima yang selamat, melindungi kedua-dua loji dan rangkaian.

Menghalang Islanding
Islanding (unit penjanaan yang terus berjalan apabila grid diputuskan) adalah berbahaya untuk krew penyelenggaraan dan boleh menyebabkan kerosakan peralatan. Geganti perlindungan dengan pengesanan yang betul (kehilangan voltan, hanyutan frekuensi, anjakan vektor, dll.) memastikan bahawa apabila sambungan grid terputus atau ralat timbul, penjanaan dimatikan dengan selamat. Sistem suria dalam rejim perlindungan NA diperlukan untuk memasukkan perlindungan anti-pulau.

Pematuhan Kod Grid dan Keperluan
Undang-undang Piawaian kawal selia seperti VDE-AR-N 4105 / 4110 di Jerman mengenakan keperluan perlindungan, keselamatan dan prestasi khusus. Operator mesti menggunakan geganti yang diperakui untuk piawaian ini, dengan tetapan yang betul. Pematuhan mengelakkan penalti undang-undang dan memastikan loji boleh terus berhubung dan diberi imbuhan. Kes dengan syarikat hidro yang mengguna pakai CM-UFD.M31 ABB untuk memenuhi kod VDE adalah contohnya.

Pengesanan Kerosakan dan Penyambungan
Pantas Kerosakan dalam talian, lebihan voltan, voltan bawah, lebihan frekuensi atau keadaan frekuensi bawah mesti dikesan dengan cepat untuk mengelakkan kerosakan pada komponen dan mengelakkan kegagalan melata. Geganti menyediakan pengesanan dan penggerak pantas ini (mematikan) untuk mengasingkan bahagian yang rosak.

Kualiti Kuasa dan Integrasi Grid
Apabila tenaga boleh diperbaharui meningkat, kualiti kuasa (turun naik voltan, kelipan, harmonik) dan koheren (fasa, kekerapan) menjadi lebih mencabar. Geganti perlindungan membantu memantau dan menguatkuasakan had yang mengekalkan kualiti kuasa yang boleh diterima untuk semua pengguna. Mereka juga menyokong fungsi seperti anjakan vektor (untuk mengesan perhubungan fasa menyimpang) dan ROCOF (kadar perubahan kekerapan), yang penting untuk kestabilan apabila sejumlah besar penjanaan teragih berada dalam talian.

Perbincangan / Pengajaran

Kebolehgunaan peranti penting: Kes dunia sebenar di Jerman menunjukkan bahawa geganti yang mudah dikonfigurasikan, dengan paparan yang jelas dan proses persediaan yang mudah, lebih berkemungkinan dipasang dan diselenggara dengan betul. Pengendali loji hidroelektrik membuat belanjawan untuk kemudahan konfigurasi dan ketepatan.

Lebihan dan keselamatan kerosakan: Dua elemen pensuisan bebas dalam siri, pemantauan kedudukan suis, geganti dwi saluran, reka bentuk selamat gagal bukan sahaja ciri bagus tetapi keperluan kawal selia dalam banyak kod grid Jerman.

Ambang dan pemasaan: Tetapan seperti had voltan/kekerapan, kelewatan sebelum memutuskan sambungan, kapasiti pensuisan, dsb. mesti disesuaikan dengan keperluan pengendali grid tempatan. Peraturan Jerman mentakrifkan had masa (seberapa cepat penjana mesti memutuskan sambungan apabila voltan/frekuensi berada di luar julat). Kepekaan, ketepatan dan kelajuan geganti adalah penentu.

Evolusi standard: Piawaian VDE-AR-N 4105 dan 4110 telah berkembang. Pengilang dan pengendali mesti mengikuti semakan. Geganti perlindungan selalunya memberikan nilai ambang pratetap untuk versi semasa piawaian ini.

Kesimpulan

Peranti perlindungan geganti adalah asas kepada penyepaduan sumber tenaga boleh diperbaharui dan teragih yang selamat, patuh dan stabil. Melalui penguatkuasaan piawaian kawal selia (VDE-AR-N 4105 / 4110), penggunaan peranti geganti lanjutan (ABB, Ziehl dll.), dan kerja kes sebenar dalam sistem PV hidroelektrik dan solar, geganti menangani isu utama:

memutuskan sambungan dalam keadaan voltan/frekuensi yang tidak selamat

menghalang pulau

melindungi peralatan dan kestabilan grid

memastikan pematuhan dan mengelakkan penalti

Apabila peralihan tenaga Jerman ('Energiewende') berterusan, dengan penjanaan yang lebih terpencar, storan tenaga, mikrogrid dan grid pintar, geganti perlindungan akan semakin penting—bukan sahaja untuk keselamatan dan peraturan, tetapi juga sebagai pemboleh kebolehpercayaan, daya tahan dan operasi yang fleksibel.