Per aukšta įtampa – atsijunginėja saulės elektrinė

Didėjant saulės elektrinių skaičiui vis dažniau susiduriame su per aukštos elektros tinklo įtampos problema, dėl kurios nuo tinklo atsijungia įtampos keitiklis.

Ar įtampos keitiklis didina tinklo įtampą?

Į elektros tinklą įjungus kintamos srovės elektros imtuvą, remiantis Omo dėsniu U=IxR, prijungimo vietoje įvyksta įtampos kritimas. Šioje formulėje R reiškia elektrinę varžą, kurios analogu kintamos srovės grandinėse yra kompleksinės grandinės varža.
Analogišką situaciją turime tuomet, kai į elektros tinklą prijungiame įtampos keitiklį. Prijungimo vietoje didėja įtampa proporcingai didėjančiai srovei ir elektros tinklo kompleksiniai grandinės varžai. Pats įtampos keitiklis, būdamas valdomu srovės šaltiniu, tiesiogiai nevaldo tinklo įtampos. Įtampos padidėjimas atsiranda dėl srovės tekėjimo per elektros tinklo kompleksinę varžą inverteriui sąveikaujant su tinklu.

Per aukšta įtampa ir dėl to atsijungia įtampos keitiklis

Problema pasireiškia tuomet, kai įtampos keitiklis prijungiamas į elektros tinklą, turintį didelę kompleksinę varžą. Tokiu atveju įtampos padidėjimas gali būti ženklus ir įtampos keitiklis atsijungs nuo tinklo. Pagal ESO reikalavimus, įtampos keitiklis turi atsijungti per 10 minučių, esant 255.3 V įtampai ant vienos iš fazių. Jeigu įtampa pasiekia 264.5V, įtampos keitiklis turi atsijungti iš karto.
Gaminantys vartotojai negali įtakoti elektros tinklo kompleksinės varžos, todėl pasikartojant įtampos keitiklio atsijungimams, paprastai skambina į ESO ir prašo pašalini gedimą, užtikrinant įtampų išlaikymą LST EN 50160 standarto ribose, t.y. 230V (+/-10%). Dažnai atvykę ESO darbuotojai sumažina tinklo įtampą, perstatant transformatoriaus apvijų atšakų perjungiklį ir taip išsprendžia iškilusią problemą.
Tačiau, pasitaiko ir tokių atvejų, kai ESO darbuotojai, paprašius  išjungti saulės elektrinę, atlieka tinklo parametrų matavimus ir nustato, jog jų pusėje viskas yra gerai.

Kas yra kaltas ir kaip išspręsti problemą?

Kaip jau buvo paminėta aukščiau, tinklo įtampos padidėjimas priklauso nuo kompleksinės elektros tinklo varžos. Tai reiškia, kad jos padidėjimui įtakos turi ne vien tik ESO tinklo dalis, bet ir gaminančio vartotojo vidinė elektros instaliacija, prie kurios yra prijungiamas įtampos keitiklis. Todėl, saulės elektrinės rangovas, prieš įrengiant saulės elektrinę, arba įvykus šiai problemai, įtampos keitiklio prijungimo vietoje privalo išmatuoti trumpojo jungimo srovės (fazė-nulis kilpos) kompleksinę varžą.

Toks matavimas įvertina laidų kompleksinę varžą, nuostolius laidininkų sujungimo vietose, įtampos kritimą ant elektrinių automatų ir transformatoriaus.

Kompleksinė varža ir maksimali saulės elektrinės galia

Lietuvoje leistini fazinės įtampos svyravimai yra +/-10%. Nominali įtampa yra 230V, taigi maksimali leistina įtampa negali viršyti 253V. Pagal ESO reikalavimus, jeigu tinklo įtampa viršija nustatytas ribas, įtampos keitiklis turi pradėti reguliuoti reaktyvinę išėjimo galią ir jeigu tai nepadeda sumažinti įtampos, atsijungti nuo elektros tinklo.

Žinant elektros tinklo kompleksinę varžą ir maksimalią leistiną įtampą, galima apskaičiuoti maksimalią saulės elektrinės galią, kurią įtampos keitiklis galės gaminti neatsijungiant nuo tinklo. Siekiant supaprastinti skaičiavimus, namų ūkiams galima priimti, kad cos fi = 1.

Įtampos padidėjimą įtampos keitiklio prijungimo taške galima apskaičiuoti pagal formulę:

ΔU = Z x I

Čia: Z – tinklo kompleksinė varža; I – įtampos keitiklio generuojama srovė

I = P/U

Čia: P – ieškoma maksimali saulės jėgainės galia vienai fazei; U – fazinė įtampa

Priimame, kad maksimali fazinė įtampa yra 250V, o nominalią įtampą reikia išmatuoti.

ΔU = Z x I = Z x P/U = Z x P/250

ΔU = Z x P / 250

P =ΔU x 250 / Z

Pavyzdys:

Matuoklis išmatavo tinklo kompleksinę varžą, lygią 0.9 Ω. Fazinė įtampa yra 230V.

Maksimali saulės elektrinės vienos fazės galia, kuriai esant fazinė įtampa padidės iki 250V, yra:

P = ((250 – 230) x 250) / 0.9 = 5.56 kW

Maksimali trifazio įtampos keitiklio galia yra 3 x 5.56 = 16.68 kW.

Šie skaičiavimai atskleidžia kokią maksimalią galią gali gaminti įtampos keitiklis, esant išjungtiems elektros imtuvams.

Tai yra supaprastinti skaičiavimai, kurie padeda išsiaiškinti ar elektros instaliacija iš esmės yra tinkama saulės jėgainės įrengimui. Vertinant gyvenamųjų namų elektros instaliaciją, nepadarysime didelio nusikaltimo, jeigu priimsime, kad cos fi = 1, tačiau kitais atvejais būtina įvertinti cos fi.

Svarbu: jeigu kompleksinės varžos matavimai ir maksimalios saulės jėgainės galios skaičiavimai yra nepalankūs saulės jėgainės įrengimui, tai visai nereiškia, kad šiame konkrečiame objekte negalima turėti saulės jėgainės. Kvalifikuotas Rangovas privalo pateikti Užsakovui rekomendacijas, ką reikia atlikti, kad saulės jėgainė veiktų tvarkingai.

Kvalifikuoto UAB “GIMINIJA” elektriko patarimai

• Įtampos keitiklį įrengti kuo arčiau pagrindinio paskirstymo skydo, į kurį yra atvestas įvadinis kabelis iš KAS skydinės;
• Parenkant kabelį įtampos keitiklio išėjimui, laikytis sąlygos, kad įtampos kritimas negali viršyti 1%;
• Nustačius per didelę kompleksinę grandinės varžą, atlikti matavimus kitame taške, arčiau elektros imtuvų. Jeigu matavimai bus palankūs, reiškia problema yra elektros instaliacijoje tarp įtampos keitiklio ir matuojamo taško.
• Jeigu įtampos keitiklis yra prijungiamas arti arba šalia pagrindinio paskirstymo skydelio, reiškia labai didelė tikimybė, kad problema yra ESO pusėje.
• Kaip taisyklė, problemos vartotojo pusėje dažniausiai pasitaiko tuomet, kai Rangovas parenka netinkamą kabelio skerspjūvį arba įtampos keitiklis yra prijungiamas ne tiesiai į paskirstymo elektros skydelį, o į tarpinius paskirstymo skydelius, pvz. garaže ar ūkiniame pastate.
• Kaip taisyklė, problemos vartotojo pusėje dažniausiai pasitaiko tuomet, kai Rangovas parenka netinkamą kabelio skerspjūvį arba įtampos keitiklis yra prijungiamas ne tiesiai į pagrindinį paskirstymo skydelį, o į tarpinius skydelius. Tokiais atvejais taip pat rekomenduojama svarstyti energijos kaupimo sprendimus, leidžiančius sumažinti apkrovą tinklui kritiniais generacijos momentais.

Iš aukščiau pateiktų skaičiavimų matyti, kad net ir techniškai tvarkinga elektros instaliacija turi fizinę ribą, kurią viršijus įtampos keitiklis nebegali stabiliai dirbti. Tokiais atvejais problema slypi ne inverterio nustatymuose ar jo „nekokybiškume“, o elektros tinklo ir generacijos sąveikoje.

Jeigu elektros tinklo kompleksinė varža yra didelė, o ESO infrastruktūros pakeitimai atidedami arba nepripažįstami kaip būtini, reikalingas sprendimas, leidžiantis sumažinti inverterio sąveiką su tinklu didžiausios generacijos metu.

Problema ESO pusėje? Įsirenkinkite akumuliatorių bateriją

Jeigu jūsų inverteris dažnai atsijunginėja dėl per aukštos įtampos tinkle, problema gali būti ne jūsų įrangoje, o elektros skirstymo operatoriaus (ESO) tinkle. Ypač tai aktualu vietovėse, kur daug gyventojų yra įsirengę saulės elektrines – vidurdienį, kai generacija didžiausia, tinklo įtampa pakyla iki kritinių ribų.

Deja, sprendimo iš ESO pusės dažnai tenka laukti ilgai – tai gali būti transformatorių perreguliavimas, linijų rekonstrukcija ar kiti infrastruktūriniai darbai. Tačiau jūsų verslas ar namų ūkis negali laukti.

Efektyvus sprendimas – akumuliatorių baterijos įsirengimas. Ji leidžia:

• Kaup­ti pagamintą energiją, kai inverteris negali jos atiduoti į tinklą dėl aukštos įtampos;

• Vartoti sukauptą energiją vėliau, kai saulės generacijos nėra;

• Sumažinti apkrovą tinklui piko metu ir taip padėti stabilizuoti įtampą;

• Padidinti saulės elektrinės atsiperkamumą, nes sumažėja prastovų dėl atsijungimo.

Be to, akumuliatorius tampa tvariu ir ilgalaikiu sprendimu energetinei nepriklausomybei, mažinant priklausomybę nuo ESO sprendimų tempo ir įtampos svyravimų.

Kodėl ne visada padeda reaktyvinės galios (Q) reguliavimas?

Pagal ESO reikalavimus inverteriai privalo bandyti mažinti įtampą reguliuodami reaktyvinę galią. Tačiau praktikoje šis metodas ne visada veiksmingas. Esant didelei tinklo kompleksinei varžai, net maksimalūs leidžiami Q nustatymai nebesugeba kompensuoti įtampos kilimo.

Tokiais atvejais inverteris pasiekia apsaugines ribas ir vis tiek atsijungia nuo tinklo, nepaisant aktyvuoto reaktyvinės galios valdymo. Energijos kaupiklis šią problemą sprendžia iš esmės, nes mažina aktyviosios galios srautą į tinklą, o ne bando „kompensuoti pasekmes“.

Kodėl akumuliatorių baterija sumažina tinklo įtampos kilimą?

Kai inverteris vietoje energijos atidavimo į elektros tinklą pradeda krauti akumuliatorių bateriją, sumažėja į tinklą tiekiama srovė. Kadangi įtampos kilimas inverterio prijungimo taške yra tiesiogiai proporcingas srovei (ΔU = Z × I), mažėjant srovei automatiškai mažėja ir įtampos padidėjimas.

Praktikoje tai reiškia, kad inverteris dalį ar visą generuojamą galią nukreipia į vidinę apkrovą – energijos kaupiklį – ir nebesiekia ribinių įtampos verčių, dėl kurių jis būtų priverstas riboti galią arba atsijungti nuo tinklo.

Akumuliatorių baterija tampa ne tik laikinu sprendimu, bet ir ilgalaike investicija į sistemos stabilumą. Ji leidžia išnaudoti saulės elektrinės generaciją net ir tada, kai tinklo parametrai neleidžia energijos perduoti į ESO tinklą.

Galime Jums pagelbėti

Jeigu susiduriate su aukštos įtampos problema – nesate vieni. Kreipkitės į mus, ir padėsime rasti sprendimą pritaikytą jūsų situacijai.