КТП для солнечных электростанций (СЭС): особенности конструкции и критерии выбора

Строительство промышленных солнечных электростанций — это инвестиция на десятилетия. Но даже самые современные солнечные панели и инверторы не смогут выполнить свою функцию, если энергия не будет эффективно и безопасно передана в общую электросеть или оборудование предприятия. За этот сверхважный процесс отвечает трансформаторная подстанция для СЭС.

Что такое КТП для солнечных электростанций? 

КТП для солнечных электростанций (комплектная трансформаторная подстанция) — это блочное устройство, повышающее напряжение с уровня инверторов (обычно 0,4–0,8 кВ) до уровня сети оператора системы передачи (10, 20 или 35 кВ), а также обеспечивающее защиту, учет и управление выдачей электроэнергии. Без правильно выбранной КТП невозможны ни подключение по зеленому тарифу, ни безопасная эксплуатация СЭС.

Солнечная электростанция генерирует постоянный ток, инверторы превращают его в переменный низкого напряжения (НН), но для передачи на десятки километров или выдачи в общую сеть требуется высокое напряжение. Именно здесь нужна трансформаторная подстанция для СЭС. Ниже разберем, чем она отличается от обычной КТП для завода, какие бывают конструкции и как выбрать оптимальный вариант.

Инверторная подстанция для солнечных панелей: особенности комплектации

Каждая блочная КТП для солнечной станции имеет модульное устройство и состоит из трех ключевых отделений: стороны низкого напряжения, силового трансформатора и отсека РУВН. О каждом подробнее:

1. Сторона низкого напряжения (НН). Сюда напрямую подключаются силовые кабели от солнечных инверторов. Если несколько лет назад абсолютным стандартом было напряжение 380/400В, то сегодня грамотный выбор КТП для солнечной энергетики ориентируется на повышенные номиналы. Современные промышленные стринговые инверторы выдают напряжение 0.8 кВ (или 800В). Это сознательное инженерное решение. Повышение напряжения позволяет вдвое снизить силу тока. В результате предприятие экономит колоссальные средства на сечении дорогих медных или алюминиевых кабелей при их прокладке.
2. Силовой трансформатор. Поскольку солнечное поколение отличается наличием высших гармоник (искажений от работы электроники инверторов) и температурными перепадами, здесь устанавливают специальные трансформаторы с пониженными потерями холостого хода:
   1. ТМГ (трансформатор масляный герметичный). Самое популярное решение благодаря балансу цены и надежности. Трансформаторная смазка полностью изолирована от окружающей среды, поэтому она не окисляется и не требует регулярной замены.
   2. ТМЗ (трансформатор масляный защищенный). Конструкция предполагает наличие азотной подушки над уровнем смазки, компенсирующей температурные расширения. Это очень надежные агрегаты для сложных условий эксплуатации.
   3. ТСЗ (трансформатор сухой защищенный). Наиболее технологичен вариант, где вместо горючей смазки используется литая изоляция (геофоль). Он дороже, но абсолютно пожаробезопасен. Это безальтернативный выбор, если подстанция монтируется внутри производственного цеха или вплотную к административным зданиям.
3. Отсек РУВН (Распределительное устройство высшего напряжения). В этом отсеке преобразованная электроэнергия (10 кВ или 35 кВ) проходит через защитные аппараты перед выходом в общую сеть. Отсек РУВН комплектуется современными вакуумными или элегазовыми выключателями, способными мгновенно локализовать и погасить электрическую дугу в случае короткого замыкания.

Также есть отсек учета и РЗА. Это мозг КТПБ (блочная подстанция) для фотоэлектрических станций. Здесь устанавливаются: коммерческий счетчик (класс точности 0,2S или 0,5S, утвержденный оператором), терминал релейной защиты (защита от перегрузки, КЗ, асимметрии, снижение частоты) и контроллер учета энергии (АСКУЭ, автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии) для передачи данных оператору.

Критерии выбора оборудования: на что обратить внимание

На выбор КТП для СЭС влияют пять факторов: мощность трансформатора, его тип (масляный ТМГ или сухой ТСЗ), требования оператора к учету АСКУЭ и защиты РЗА, климатическое исполнение (IP54, подогрев, вентиляция) и тип коммутационного аппарата на высоком напряжении. 

Разберем подробнее выбор деталей под строительство СЭС подстанции:

1. Мощность и напряжение. Мощность трансформатора (кВА) берут на 20-30% выше пиковой мощности инверторов (кВт). Например, инверторы 1000 кВт (1 МВт) с cos φ = 0,95 дают S = 1000/0,95 ≈ 1053 кВА. С запасом 25% выбирают трансформатор 1250 или 1600 кВА. Стандартные напряжения: НН (сторона инверторов) — 0,4; 0,69 или 0,8 кВ, а ВН (сторона сети) — 10, 20 или 35 кВ.
2. Тип трансформатора. Масляный ТМГ дешевле на 40-60%, имеет более высокую перегрузочную способность, но требует установки маслоприемника, пожарных разрывов от зданий (≥15 м) и контроля уровня масла. А сухой ТСЗ с литой изоляцией безопасен, не нуждается в обслуживании, экологичен, но дороже и хуже переносит перегрузку. Поэтому для наземных СЭС в поле лучше выбрать ТМГ, а для крышных или городских станций только ТСЗ.
3. АСКУЭ и РЗА. Оператор сети в технических условиях прописывает конкретный тип счетчика (класс точности, интерфейсы), требования к передаче данных (GSM, Ethernet, радио) и уставки РЗА (токи, время, защита от КЗ, асимметрии, снижение частоты). Поэтому КТП нужно заказывать уже со счетчиком и терминалом РЗА, согласованными с облэнерго, иначе подстанцию ​​не примут.
4. Климатическое исполнение. КТП на открытом воздухе должна иметь степень защиты не ниже IP54 (пыль, брызги), климатическое исполнение УХЛ1 или Т (до +40°C), а также системы подогрева (против конденсата зимой) и вентиляции (отвод тепла летом).
5. Отсек РУВН. Более дешевый вариант — выключатель нагрузки (ВН) с предохранителями, приемлемый для СЭС до 2-3 МВт, но после КЗ предохранители нужно менять. Более дорогой, но лучший — вакуумный выключатель (VV/VCB). Он имеет дистанционное управление и электронный блок РЗА, выдерживает много циклов. Для СЭС от 1 МВт и там, где требуется автоматизация, выбирайте вакуумный выключатель — разница в цене окупится после первого же дистанционного отключения.

Если же станция должна приносить доход или уменьшать счета предприятия, вам необходим сертифицированный учет энергии (АСКУЭ). Это автоматизированная система счетчиков и модемов, которая поминутно передает данные о вашей генерации в облэнерго. Без нее невозможно оформить зеленый тариф или Net Billing (механизм активного потребителя, разрешающий засчитывать излишки сгенерированной энергии на финансовый баланс предприятия)

Почему стоит заказать КТП для СЭС Nika Energy?

Если вы ищете надежного партнера по строительству КТП для вашей солнечной электростанции, обратитесь в Nika Energy. Специалисты компании имеют практический опыт проектирования, комплектации и монтажа трансформаторных подстанций для СЭС любой мощности от 500 кВт до 10 МВт и более.

Цена КТП для СЭС под ключ у Nika Energy остается конкурентной благодаря прямым поставкам оборудования от ведущих производителей. Вам не придется отдельно искать проектировщика, поставщика щита, монтажную бригаду и специалиста по пусконаладке — компания берет на себя полный цикл услуг.

Закажите расчет стоимости КТП для вашей СЭС уже сегодня. 

FAQ