Solução de regulador de tensão para a indústria energética

TIPS：Esta solução centra-se na aplicação de estabilizadores de tensão sem contacto da série AVR da BKPOWER na indústria de energia, abordando as necessidades precisas de energia na geração de energia, petróleo e gás e nova energia com regulação de tensão de precisão ±1%, design de redundância N+1 e resistência à vibração de temperatura ampla. Abrangendo a proteção do equipamento de energia, a otimização da ligação à rede de energia nova e a conceção à prova de explosão para petróleo e gás, a solução ajuda as empresas de energia a atingir um tempo de funcionamento do equipamento de 99,99% e a reduzir o consumo de energia.

Ⅰ. Desafios de estabilidade de energia na indústria de energia

1. Exigências de fiabilidade dos equipamentos críticos

• Os sistemas de controlo de turbinas a vapor em centrais térmicas requerem flutuações de tensão ≤±1%, caso contrário, erros de regulação da velocidade superiores a 0,5% causarão vibrações na unidade que excedem as normas.
• Quando os conversores das turbinas eólicas são afectados por desfasamentos de tensão, o atraso de resposta do sistema de passo excede os 50 ms, reduzindo a eficiência da produção de energia em 8%.
• A interferência harmônica de tensão nos motores de acionamento superior das plataformas de perfuração de petróleo aumenta a temperatura do rolamento em 20 ℃, encurtando a vida útil em 30%.

2. Riscos operacionais em condições de trabalho difíceis

• Em ambientes desérticos de alta temperatura (≤70 ℃), a eficiência de dissipação de calor dos estabilizadores tradicionais cai em 40%, acionando a proteção contra sobrecarga para inversores fotovoltaicos.
• A corrosão por pulverização salina (concentração de NaCl ≥500ppm) em plataformas eólicas offshore acelera a oxidação do contacto mecânico, aumentando a resistência de contacto em 200%.
• O equipamento das minas de carvão subterrâneas enfrenta riscos de explosão de gás e as faíscas dos estabilizadores tradicionais podem causar acidentes de segurança.

3. Desafios da flutuação na ligação à rede de novas energias

• A intermitência da energia eólica/solar provoca oscilações na tensão da rede, reduzindo a eficiência de carga/descarga dos conversores de armazenamento de energia (PCS) em 12%.
• Os dispositivos electrónicos de potência nas redes inteligentes são sensíveis aos transientes de tensão, sendo que as interrupções de 0,1 segundo provocam a perda de dados do sistema de despacho.

Ⅱ. Arquitetura da solução da série AVR

1. Sistema de proteção de energia de três camadas

• Camada 1: Regulação dinâmica de tensão de precisão
  A tecnologia de equilíbrio magnético sem contacto atinge uma precisão de tensão ±1% com uma resposta <8ms, adequada para as necessidades de ajuste rápido das turbinas a gás.
• Camada 2: Governação harmónica de banda larga
  Os filtros de harmónicas 3-31 controlam a THD abaixo de 2,5%, eliminando a interferência do inversor com dispositivos de proteção de relés.
• Camada 3: Design de redundância de nível industrial
  Arquitetura de backup a quente paralelo N+1 com tempo de comutação de falha de ponto único <3ms, cumprindo os requisitos de "tempo de inatividade zero" da central eléctrica.

2. Implementação do cenário energético

Ⅲ. Parâmetros técnicos e configurações do núcleo

1. Modelo de potência do equipamento de energia

• Fórmula de cálculo:
  Potência total do equipamento × 1,8 (fator de segurança dinâmico) + margem de expansão 30% (para integração de novas energias)
• Estudo de caso: Um centro de controlo de um parque eólico com 250KW de carga total:
  250KW × 1,8 = 450KVA → Recomendar o modelo AVR-500KVA, reservando o espaço 30% para expansão do sistema de armazenamento de energia.

2. Comparação de índices técnicos

Ⅳ. Estratégias de proteção específicas da indústria

1. Soluções de proteção de equipamentos de produção de energia

• Sistemas de controlo de turbinas a gás:
  Estabilizadores duplos independentes em paralelo com módulos de restauro dinâmico da tensão (DVR) suprimem as quebras de tensão durante o arranque.
• Agregados de inversores fotovoltaicos:
  Os algoritmos inteligentes de distribuição de energia ajustam dinamicamente a precisão da regulação da tensão com base na intensidade da luz solar, aumentando a eficiência da produção de energia em 5%.
• Dados de teste: Após a instalação do AVR-300KVA numa central fotovoltaica, os alarmes de avaria do inversor diminuíram em 85%.

2. Soluções para extração de petróleo e gás

• Sistemas de acionamento superior da plataforma de perfuração:
  Desequilíbrio da tensão trifásica corrigido para ≤1%, assegurando a flutuação da velocidade do motor ≤0,5%, melhorando a vida útil da broca em 15%.
• Equipamento de produção de petróleo offshore:
  Revestimento anti-corrosão em teflon + caixa em aço inoxidável 316L, que passa sem corrosão o teste de 1.500 horas de névoa salina.
• Estudo de caso: Um campo petrolífero offshore que utiliza o AVR-200KVA reduziu os custos de manutenção do equipamento elétrico em 40%.

3. Soluções de ligação à rede de novas energias

• Conversores para parques eólicos:
  A tecnologia de modulação de tensão de banda larga adapta-se às flutuações da energia eólica, aumentando a eficiência de carregamento/descarregamento do PCS para 96% (média do sector 92%).
• Sistemas BMS para estações de armazenamento de energia:
  Módulos estabilizadores de tensão independentes com Fonte de alimentação UPS asseguram um tempo de comutação de 0 ms, evitando a perda de dados de gestão da bateria.

Ⅴ. Energia Ambiente Adaptabilidade Conceção

1. Caraterísticas exclusivas para condições de trabalho difíceis

• Design anti-vibração:
  Placas de circuito totalmente encapsuladas + suportes anti-choque, aprovados nos testes IEC 60068-2-6 (aceleração 50G), adequados para ambientes de vibração de geradores.
• Funcionamento a temperaturas elevadas:
  Operação estável em -30 ℃ ~ + 70 ℃, com módulos de aquecimento PTC habilitados em cenários de baixa temperatura (taxa de aquecimento 5 ℃ / min).
• Nível de proteção:
  Proteção IP66 contra poeiras/água, adequada para ambientes extremos como desertos e zonas offshore.

2. Adaptação a sectores especiais

• Conceção à prova de explosão:
  Armários anti-deflagrantes para instalações de petróleo e gás, certificados para Ex d IIC T6, adequados para zonas perigosas da Zona 1.
• Resistência à interferência electromagnética:
  Estrutura de blindagem multicamada com eficácia de blindagem ≥60dB na banda de 100MHz~1GHz, evitando a interferência do sistema SCADA.

Ⅵ. Monitorização inteligente e operação e manutenção

1. Capacidade de integração da Internet da energia

• Protocolo IEC 61850 acoplado:
  Carregamento em tempo real de tensão, harmónicos e outros dados para sistemas de gestão de energia (EMS), apoiando a análise de correlação entre a eficiência da produção de energia e a qualidade da energia.
• Modelação de gémeos digitais:
  Os modelos virtuais criados a partir de dados de funcionamento em tempo real prevêem a vida útil do transformador com um erro ≤3%, fornecendo avisos prévios de substituição.

2. Sistema de manutenção preditiva

• Deteção de óleo em linha:
  Monitorização de partículas metálicas no óleo lubrificante do módulo de equilíbrio magnético com precisão de aviso de desgaste 97% (nível ISO 4406 ≤18/16/13).
• Imagem térmica por infravermelhos:
  Monitorização remota da distribuição da temperatura interna em estabilizadores, com erro de identificação de pontos quentes ≤1℃ para evitar falhas por sobreaquecimento.

Ⅶ. Certificação de instalação e conformidade

1. Normas de implementação do sítio de energia

• Sistema de ligação à terra:
  Elétrodo de aterramento independente ≥10m das redes de aterramento do equipamento, resistência de aterramento ≤4Ω, evitando a interferência do loop de terra com sinais de proteção do relé.
• Instalação de cabos:
  Cabos de alta tensão e de sinal colocados em camadas separadas com um espaçamento de ≥30 cm, em conformidade com as especificações GB 50217-2018.

2. Processo de teste e aceitação

• Teste de ciclo de temperatura alta-baixa:
  -30℃~+70℃ ciclagem 10 vezes, permanência de 4 horas por ciclo, sem degradação do desempenho.
• Teste de desempenho à prova de explosão:
  Teste de pressão da caixa à prova de fogo (1,5 × pressão de trabalho, 30 minutos sem fugas), em conformidade com as normas GB 3836.2.

Ⅷ. Serviços de operação e manutenção de ciclo completo

1. Plano de manutenção de nível energético

• Inspecções trimestrais:
  • Deteção da amplitude da vibração (ajustar os suportes de montagem quando ≥5G)
  • Limpeza de poeiras da ventoinha de arrefecimento (substituir quando a eficiência baixar até 15%)
• Calibração anual:
  Calibrado com a fonte de calibração Fluke 5520A, erro de calibração da precisão da tensão ≤±0,1%.

2. Mecanismo de resposta a emergências

• Estação de energia Serviço exclusivo:
  Centros de resposta de 4 horas estabelecidos num raio de 300 km das bases de energia, com módulos sobresselentes de troca a quente disponíveis.
• Plataforma de diagnóstico remoto:
  Monitorização em tempo real de mais de 200 estações de energia em todo o país, gerando automaticamente relatórios de análise de árvore de falhas para anomalias de tensão.

Referências

1. Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI)Sítio Web oficial: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Sítio Web oficial: www.ul.com
3. Comité Europeu de Normalização (CEN)Sítio Web oficial: www.cen.eu
4. Administração da Normalização da China (SAC)Sítio Web oficial: www.sac.gov.cn
5. Aliança Tecnológica da Indústria de Armazenamento de Energia de Zhongguancun (CNESA)Sítio Web oficial: www.cnESA.org
6. Organização Internacional de Normalização (ISO)Sítio Web oficial: www.iso.org