Einer der größten Unterschiede zwischen erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen-Solarparks und Windprojekten-und dem traditionellen Massenenergiesystem-liegt im Kollektornetzwerk. Diese Anlagen sind stark auf Erdkabel und nicht auf Freileitungen angewiesen. Und dieses Kabelnetz befindet sich direkt zwischen teuren strom{5}elektronischen Anlagen: Wechselrichtern, Gleichstromkombinatoren und auf der Unterlage montierten Transformatoren.
Das eigentliche Problem beginnt mit einphasigen -zu--Erdschlüssen-, die wir Niederstrom--Erdschlüsse nennen. Das Verhalten ist nicht mit dem einer herkömmlichen Freileitung vergleichbar. In der Praxis äußern sich diese Fehler häufig in intermittierenden Lichtbögen. Der Fehlerpunkt bleibt nicht fest geerdet; Stattdessen bricht es immer wieder zusammen und erholt sich wieder, wobei es immer wieder einen Lichtbogen schlägt. Bei jeder Rückzündung wird eine vorübergehende Überspannung in das System eingespeist, die oft ein Vielfaches der Nennspannung beträgt. Diese Art von sich wiederholenden Impulsen ist für die Leistungselektronik verheerend. IGBT-Module und DC-Zwischenkreiskondensatoren in Wechselrichtern verfügen einfach nicht über den Überspannungsspielraum eines herkömmlichen Transformators. Ein paar starke Schläge können die Isolierung durchschlagen, einen DC-{14}}seitigen Fehler auslösen und im schlimmsten Fall einen katastrophalen Ausfall -einschließlich Feuer und Explosion verursachen. Das ist nicht alarmierend; Es ist grundlegende Physik.
Viele Anlagen verwenden eine niederohmige Erdung, was bedeutet, dass das Schutzrelais bei einem einphasigen Fehler sofort auslöst. Klingt sauber, bereitet aber ganz andere Kopfschmerzen: Woher wissen Sie, welcher Feeder oder welches Gelenk tatsächlich ausgefallen ist? Ein mittelgroßer Solarpark kann über hundert Kilometer erdverlegte Kabel mit Hunderten von Spleißen umfassen. Wenn der Schutz den gesamten Sammler-Feeder säubert, starrt die Besatzung auf einen langen unterirdischen Pfad ohne sichtbaren Hinweis. Die Verwerfung könnte Dutzende Kilometer entfernt liegen, in einem Graben vergraben oder direkt -an einer Verbindungsstelle in der Mitte der Spannweite vergraben sein. Ohne genaue Standortbestimmung besteht Ihre einzige Möglichkeit darin, den gesamten Lauf auszugraben oder eine riskante Re--Aktivierung zu versuchen. Und-das erneute Einschalten eines fehlerhaften Kabels setzt diese Schwachstelle im Wesentlichen einem weiteren massiven Lichtbogenüberschlag aus-und verwandelt das, was möglicherweise ein geringfügiges Verbindungsproblem war, in einen permanenten Krater.
Das bringt uns zur Kernanforderung: Die Anlage benötigt ein Gerät, das die fehlerhafte Zuleitung identifizieren und den Standort lokalisieren kann, bevor der Leistungsschalter auslöst-im Idealfall sogar während der intermittierenden Entladephase. Herkömmliche Störschreiber und Distanzrelais sind hier nahezu nutzlos. Die Kabelimpedanz ist zu niedrig und das Übergangsverhalten während der Lichtbogenbildung ist viel zu komplex, als dass ein auf Grundfrequenzgrößen basierender Algorithmus eine zuverlässige Standortbestimmung liefern könnte. Die eigentliche technische Herausforderung für ein kleines -Strom-Erdfehlerortungsgerät-liegt in der Erfassung hochfrequenter transienter Wanderwellen oder transienter Nullstromrichtung während des Fehlers. Dazu sind eine extrem hohe Abtastrate und ausgefeilte {10}Extraktionsalgorithmen- erforderlich, die die Fehlersignatur aus einem verrauschten Hintergrund voller Wechselrichteroberschwingungen und Umgebungsschaltgeräuschen heraussuchen können.
Wenn Sie dieses Problem nicht lösen, hat dies drei Folgen: Stromausfall, Geräteschäden und Sicherheit. Ein Lichtbogen, der in einem engen unterirdischen Raum brennt, kann Kabelmäntel schnell entzünden, und das Feuer kann den Graben hinunterrasen und jeden Stromkreis in diesem Korridor zerstören. Und bei einem Projekt, das pro Megawattstunde bezahlt wird, wirken sich unnötige längere Ausfälle direkt negativ auf den Umsatz aus. Ein System, das sowohl -die richtige Einspeisung auswählen als auch den Fehler innerhalb von Metern lokalisieren kann-ist also nicht mehr nur eine Schutzverbesserung. Dies ist eine Grundvoraussetzung für den Schutz von Vermögenswerten und die betriebliche Rentabilität in Anlagen für erneuerbare Energien.
