K O N T R O L A P Ř E T O K U F O T O V O L T A I C K Ý C H E L E K T R Á R E N P O M O C Í R E G U L Á T O R U A s o l a r A S - G F

a s o l a r

KONTROLA PŘETOKU FOTOVOLTAICKÝCH ELEKTRÁREN POMOCÍ REGULÁTORU Asolar AS-GF

A 1. T e c h n i c k á z p r á v a

Vypracoval: Asolar s.r.o., Palliardiho 2a, 669 02 Znojmo Ing. Tomáš Vocílka, +420 736 625 020, [email protected] Ing. David Pytlík, +420 777 657 672, [email protected] Navržený systém kontroly přetoku je duševním vlastnictvím Ing. Tomáše Vocílky a Ing. Davida Pytlíka a slouží pro potřeby realizace bezpřetokových elektráren firmou Asolar s.r.o a jejími smluvními partnery. Řešení je chráněno podaným užitným vzorem. Porušování práv vlastníka autorského práva bude stíháno dle platných právních předpisů.

Asolar s.r.o., Palliardiho 2a, 669 02 Znojmo, IČ: 03203786, DIČ: CZ03203786 www.asolar.cz

a s o l a r 1

Úvod

V mnoha případech je žádoucí mít pod kontrolou toky energie, vyrobené běžnou fotovoltaickou elektrárnou (FVE) pracující v režimu vlastní spotřeby (dle dřívějších zvyklostí se jedná o elektrárnu, pracující v režimu Zelený bonus). Z různých důvodů může vyplynout požadavek zabránit nežádoucím přetokům vyrobené energie do vnější distribuční sítě. Navržené řešení kontroly přetoku je určeno pro nově budované nepřetokové fotovoltaické elektrárny, připojené k vnitřnímu elektrickému rozvodu objektu/odběrného místa. Předpokládá se 100% spotřeba vyrobené energie v odběrném místě, navržená kontrola přetoku slouží jako bezpečnostní prvek. Níže je popsán návrh řešení kontroly přetoku a testy funkce navrženého zařízení.

2

2.1

Popis systému kontroly přetoku

Popis FVE

Fotovoltaická elektrárna se bude skládat z pole fotovoltaických panelů, připojených k síťovému měniči INV. V tomto měniči probíhá konverze stejnosměrného proudu na střídavý, identického napětí a frekvence s distribuční sítí. Měnič je připojen do vnitřních rozvodů objektu v majetku provozovatele objektu. Produkovaná energie je přímo spotřebovávána v místě výroby. Síťový měnič je vybaven integrovanou síťovou ochranou, která provádí odstavení měniče při překročení následujících mezních parametrů sítě v uvedených časech: Nadpětí: Podpětí: Nadfrekvence: Podfrekvence:

110% Un / 0,1 sec 90% Un / 0,1 sec 50,5 Hz / 0,1 sec 49,5 Hz / 0,1 sec

Ostrovní provoz měniče není povolen, ostrovního provozu měnič není schopen. 2.2

Pasivní kontrola přetoku vhodným návrhem velikosti FVE

Primárním opatřením proti nežádoucímu přetoku je návrh vhodné velikosti fotovoltaického zdroje. Návrh je prováděn analýzou - porovnáním hodinové spotřeby daného odběrného místa (referenční období dle charakteru objektu) a předpokládané hodinové výroby navrhované fotovoltaické elektrárny (databáze Meteonorm). Krokováním velikosti FVE je nalezen takový instalovaný výkon FVE, při kterém za běžného provozu k nežádoucím přetokům nebude docházet. Popis hodinové analýzy není předmětem této stati (bude uvedena v samostatném rozboru). 2.3

Aktivní kontrola přetoku regulátorem Asolar AS-GF

Kromě výše uvedené analýzy spotřeby a výroby, která zajistí primární ochranu proti nežádoucímu přetoku, bude FVE vybavena regulátorem kontroly přetoku, který v případě hrozby přetoku do vnější distribuční sítě provede okamžité odstavení fotovoltaické elektrárny FVE. Zjištění hrozby přetoku se provádí v kvadrantu spotřeby a to tak, že je v regulátoru AS-GF nastaven minimální přípustný odběr objektu Imin (pro každou fázi samostatně Imin1, Imin2, Imin3). V případě, že odběr v odběrném místě poklesne v libovolné fázi pod nastavenou mez (např. velkým aktuálním výkonem FVE a malým odběrem objektu - víkend), dojde k rozepnutí příslušného relé regulátoru K1/K2/K3. Tato relé jsou zapojena do série a vypínají/zapínají cívku stykače hlavního rozpojovacího


a s o l a r místa HRM (reakční doby viz. kapitola 3. Test regulátoru). Analýza hraničního vypínacího proudu Imin probíhá po nastavený počet period síťového napětí (1 až 5), typicky nastavena 1 perioda = 20 msec (dt_OFF). Po odeznění hraničních podmínek (odběr vzroste nad vypínací úroveň Imin v každé fázi po nastavenou dobu dt_ON) dojde k obnovení provozu fotovoltaické elektrárny FVE (sepnutí stykače hlavního rozpojovacího místa HRM). V případě trvání hrozby přetoku je FVE opět odstavena. Pokud regulátor identifikuje místo minimálního odběru přetok, systém se chová stejným způsobem. Měřící proudové transformátory regulátoru MTP budou osazeny na odvodním vedení směrem k fakturačnímu elektroměru. Jednopólové schéma FVE s kontrolou přetoku je uvedeno v příloze A2. Výkresová dokumentace, výkres 01.

3

Test regulátoru přetoku AS-GF

Pro zjištění časů odepnutí FVE v případě kriticky malého odběru či přetoku bylo sestrojeno testovací zařízení dle výkresu 02 (příloha A2. Výkresová dokumentace). 3.1

Popis funkce testovacího zařízení

Výchozí nastavení regulátoru AS-GF: dt_OFF = 20 msec dt_ON = 10 sec Imin1 = Imin2 = Imin3 = - 0,1A Po sepnutí jističe F1 se rozsvítí žárovka Z2 („odběr“) a měřící sondou MTP je zaznamenán proud odběru -0,3A. Protože je v tomto okamžiku splněna podmínka, že velikost odběru je větší (směrem do záporné hodnoty) než nastavená hodnota Imin (-0,1A), je spuštěn časovač dt_ON (10 sec). Po uplynutí 10 sec dojde k sepnutí relé K1 v regulátoru a zapnutí žárovky Z1 („dodávka“). Měřící sondou MTP po sepnutí K1 projde proud opačného směru +0,3A, čímž dojde k podkročení nastavené hodnot Imin a relé K1 opět rozepne. Na připojeném osciloskopu je pak odečten počet period, které pronikly přes sepnutý kontakt K1. Tento počet period odpovídá reakční době regulátoru (viz. obrázek 1). Po otestování reakční doby samotného regulátoru byla do okruhu kontaktu K1 vložena cívka stykače hlavního rozpojovacího místa elektrárny HRM. Kontakty tohoto stykače spínají/rozpínají přívod do zátěže Z1 („dodávka“). Testovány byly dva druhy stykačů (instalační relé/motorový stykač). Výsledky měření jsou uvedeny na obrázcích 2 a 3. Použité měřící zařízení: Digitální osciloskop RIGOL DS1102E, v.č. DS1EB134106163


a s o l a r

obr.1: Změření doby od podkročení Imin do rozepnutí kontaktu K1

obr.2: Změření doby od podkročení Imin do rozepnutí stykače HRM (instalační relé)


a s o l a r

obr.3: Změření doby od podkročení Imin do rozepnutí stykače HRM (motorový stykač)

3.2

Výsledky měření – shrnutí reakční doba regulátoru (rozepnutí K1 při podkročení Imin): reakční doba celé sestavy – instalační stykač HRM: reakční doba celé sestavy – motorový stykač HRM:

do 20 msec do 25 msec do 40 msec

Z měření vyplývá, že reakční doba závisí na mechanických vlastnostech použitého stykače HRM (rychlost odpadu kontaktů). Lze však předpokládat, že maximální doba od podkročení hodnoty Imin do odstavení FVE by neměla překročit:

100 msec (0,1 sec)

Videoukázka: http://youtu.be/0zeJ1nE-0YI

3.3

Instalační a provozní pokyny pro zvýšení spolehlivosti systému zejména u velkých FVE je doporučeno použít dva nezávislé regulátory AS-GF (1. stupeň / 2. stupeň) je doporučena instalace podružného 4Q – elektroměru (pokud není součástí stávající elektroinstalace). Elektroměr slouží pro nezávislou detekci nežádoucí dodávky. je doporučena SMS signalizace stavu regulace je doporučen vzdálený dohled přes webové rozhaní v pravidelných intervalech (dle Místního provozního předpisu) provádět test funkčnosti regulace Asolar s.r.o., Palliardiho 2a, 669 02 Znojmo, IČ: 03203786, DIČ: CZ03203786 www.asolar.cz

a s o l a r 4

Závěr

Za předpokladu použití pasívní i aktivní kontroly přetoku (dimenzování velikosti FVE / regulace) se navržené řešení jeví jako účinná ochrana proti nežádoucí dodávce do vnější distribuční sítě. Vzhledem k tomu, že k odstavení FVE dochází ještě v kvadrantu odběru, je výskyt nežádoucí dodávky málo pravděpodobný. Maximální předpokládaný čas odstavení FVE (hypotetická doba trvání přetoku): 0,1 sec (100 msec), typicky 0,025 - 0,05sec (25 - 50 msec) dle použitého rozpadového stykače.

Znojmo, 15.9.2014

Ing. Tomáš Vocílka


a s o l a r

A 2. V ý k r e s o v á d o k u m e n t a c e


K O N T R O L A P Ř E T O K U F O T O V O L T A I C K Ý C H E L E K T R Á R E N P O M O C Í R E G U L Á T O R U A s o l a r A S - G F

Recommend Documents