Fotonaponska elektrana 150 kW na postojeći 250 kVA priključak: napon, jalova snaga i zaštita
Na krovu proizvodne hale (dnevna potrošnja 120 kW, dvije smjene) investitor planira fotonaponsku elektranu 150 kWp s jednim trofaznim inverterom od 150 kVA, priključenu na postojeći niskonaponski razvod. Postojeći transformator 10/0,4 kV ima 250 kVA, uk = 4 %, s ručnim preklopnikom ±2×2,5 % u položaju 0. Priključna snaga na 10 kV je 250 kVA. Mjerenja u pogonu: napon na sabirnicama bez proizvodnje iznosi 405 V pri teretu 120 kW; proračun pokazuje 421 V na stezaljkama invertera pri punoj proizvodnji i teretu 100 kW. Distributer u uvjetima priključenja dopušta porast napona najviše 3 % i zahtijeva upravljanje jalovom snagom s cos φ u području od 0,95 induktivno do 0,95 kapacitivno te zaštitu od otočnog pogona prema HRN EN 50549-1. Glavne sabirnice imaju nazivnu struju 400 A, a postojeće mjerenje je poluizravno s CT 300/5 A. Investitor traži da inverter radi „na 100 % snage uvijek kad ima sunca“ jer je tako računao povrat investicije.
1. Ocijenite porast napona i predložite mjere. Može li se zahtjev investitora ispuniti uz zadane uvjete priključenja?
Read the worked answer
Porast se računa prema referentnom naponu bez proizvodnje: 421 − 405 = 16 V, što je 16/405 ≈ 4,0 %, dakle iznad dopuštenih 3 %. Apsolutnih 421 V = 1,05 Un još je ispod granice 1,1 Un iz HRN EN 50549-1, ali uvjet priključenja je stroži i mjerodavan. Uzrok je kombinacija impedancije transformatora (uk 4 % na 250 kVA daje X reda 0,025 Ω) i voda do invertera. Mjere: (1) jalova snaga - apsorpcija Q snižava napon približno za X·Q/U; pri cos φ 0,95 i 150 kW to je oko 47 kvar, što na 0,025 Ω daje tek oko 3 V - nedovoljno samostalno; (2) preklopnik transformatora na +5 % snižava cijelu razinu napona za oko 10 V i rješava problem, ali treba provjeriti da pri vršnom teretu napon ne padne prenisko (405 − 10 = 395 V pri 120 kW, uz padove u mreži); (3) povećanje presjeka voda invertera i/ili ograničenje izvoza (npr. na 130 kW), odnosno jači transformator. Zaključak: „100 % uvijek“ nije moguće uz zadane uvjete; realno je preklopnik + jalova snaga, s ograničenjem izvoza kao rezervom, uz ponovni proračun i mjerenje pri puštanju.
2. Provjerite utjecaj elektrane na postojeći transformator, sabirnice i mjerenje. Na što treba obratiti pozornost kod povratnog toka i kratkog spoja?
Read the worked answer
Termički 250 kVA transformator podnosi povratni tok: 150 kW proizvodnje uz 100 kW tereta daje oko 50 kW prema mreži, daleko ispod nazivne snage, pa nema preopterećenja. Osjetljivija je strujna granica sabirnica: inverter 150 kVA daje oko 217 A, a sabirnice su 400 A; struja u dionici između transformatora i točke priključenja je razlika (|120 − 217| ≈ 97 A), pa nema prekoračenja. No treba provjeriti svaku dionicu i položaj priključka: ako je PV priključen tako da prema trošilima teče zbroj, ta dionica mora izdržati zbroj. Osigurač/zaštita invertera od 250 A mora biti koordiniran s glavnom zaštitom. Doprinos invertera kratkom spoju je malen (reda 1,1–1,5×In) i ne povećava znatno Ik, ali može produljiti trajanje kvara i utjecati na rad zaštite, što treba provjeriti. Mjerenje 300/5 A pokriva 217 A, ali brojilo mora biti dvosmjerno i tarifni model usklađen; inače se isporuka evidentira kao potrošnja. Treba provjeriti i da povratni tok ne aktivira zaštitu distributera te izmijeniti ugovor o priključenju.
3. Koje uvjete mora zadovoljiti zaštita od otočnog pogona i što treba ispitati i dokumentirati prije paralelnog rada s mrežom?
Read the worked answer
Zaštita od otočnog pogona mora biti u inverteru, izvedena prema HRN EN 50549-1, s podešenjima i vremenima prema uvjetima distributera (nadnapon/podnapon, frekvencija, po potrebi ROCOF), ispitana i dokumentirana. Podešenja se ne smiju proširivati izvan granica niti trajno blokirati, jer bi u mrežnom kvaru elektrana ostala napajati dio mreže i ugrozila radnike. Na mjestu priključenja predviđa se rastavni aparat s vidljivim prekidom i mogućnošću zaključavanja. Prije paralelnog rada ispituju se: izolacija DC i AC strane, polaritet i raspored stringova, uzemljenje i spojevi na sustav zaštite od munje, funkcionalna zaštita simulacijom gubitka mreže s mjerenjem vremena odvajanja, te provjera da inverter ne napaja nužnu rasvjetu ni krugove koji moraju ostati na mreži. Rezultati se unose u zapisnik, a puštanje u probni rad provodi se s praćenjem napona i izvoza. Bez odobrenja distributera i bez ispitanih podešenja paralelni rad nije dopušten.