Мрежообразуващи инвертори: когато батерията трябва да държи завода сама

Почти всеки инвертор, монтиран досега към фотоволтаик или батерия, е мрежоследващ. Той измерва напрежението и честотата на мрежата с фазово следяща верига и инжектира ток в такт с тях. Държи се като източник на ток: мрежата задава напрежението, инверторът добавя мощност. Когато мрежата отпадне, няма какво да следва и по стандарт трябва да се изключи за части от секундата — това е защитата срещу островен режим, която всеки електроразпределител изисква.

За завод с батерия това означава нещо неприятно: при прекъсване на захранването батерията, пълна с енергия, спира заедно с мрежата. Тя намалява сметката в пиковите часове, но не помага в единствения момент, когато енергията ѝ би струвала най-много.

Какво прави мрежообразуващият инвертор различен

Той се държи като източник на напрежение. Не следва честота и напрежение — задава ги. Управлението му е построено по подобие на синхронния генератор: има зададена честота, която пада леко с нарастване на активния товар, и зададено напрежение, което пада леко с реактивния — така наречената droop характеристика, същата, по която успоредно работещи генератори си делят товара от век. По-развитите изпълнения емулират и инерция — „виртуална синхронна машина“, която за първите стотици милисекунди след смущение отговаря така, както би отговорил въртящ се ротор.

Практическите последици са три. Инверторът може да работи в островен режим и да захранва обекта сам. Може да пусне мрежа от нулата — черен старт — без външно напрежение. И когато е свързан към мрежата, я подкрепя при смущения, вместо да се изключи при първото трепване.

Защо това променя защитите

Тук е частта, която най-често се пропуска. Синхронният генератор при късо съединение дава ток от пет до седем пъти номиналния — достатъчно, за да задейства максималнотоковите защити и автоматичните прекъсвачи, оразмерени за мрежата. Инверторът не може: полупроводниците му издържат обикновено 1,1 до 1,5 пъти номиналния ток за кратко и толкова. Токът на късо съединение в островен режим е с порядък по-нисък, отколкото при мрежово захранване.

• Автомат за 100 A с електромагнитно изключване при 500–1000 A може никога да не се задейства от инвертор с номинал 200 A.
• Защитите трябва да се координират за два режима — с мрежа и в остров — или да разчитат на напреженови и честотни критерии, не само на ток.
• Селективността, настроена за мрежата, в остров е друга задача. Понякога отговорът е да се захранва не целият обект, а избрана част.

Това не е недостатък, който да спре решението. Но е разчет, който трябва да се направи преди поръчката, а не след първото прекъсване.

Какво трябва да има в проекта

• Точка на присъединяване. Прекъсвач или превключвател, който отделя обекта от мрежата при отпадането ѝ и го връща със синхронизация, когато мрежата се появи. Проверката на синхронизма — честота, напрежение, фаза — е задължителна; свързване без нея е разрушително.
• Интерфейсна защита към електроразпределителя. В Европа изискванията са в EN 50549-1 и 50549-2 — прагове по напрежение и честота, поведение при смущения. Мрежообразуващият инвертор трябва да ги изпълнява в мрежов режим и да ги игнорира в островен, което е настройка, а не даденост.
• Оразмеряване за пикове. В остров инверторът поема пусковите токове на двигателите. Компресор, който при пуск взима шест пъти номиналния си ток, определя мощността на инвертора, не средното потребление. Кратковременната претоварваемост — обикновено 1,5 до 2 пъти за секунди — е ключов параметър.
• Управление на товарите. При преминаване в остров част от консуматорите се изключват по приоритет. Това е сигнал от инвертора към системата за управление на обекта и трябва да е проектиран.
• Черен старт. Ако се очаква, последователността се описва: кой контур се захранва първи, как се ограничава едновременното пускане, кога се допускат големите двигатели.

За кого е

За обект, при който прекъсването струва — непрекъснат технологичен процес, хладилни складове, сървърни помещения, всичко с продукция, която се разваля или оборудване, което се поврежда при внезапен стоп. Там батерията с мрежообразуващ инвертор замества дизелгенератора за първите минути или часове, без шум, без гориво и с време на превключване от милисекунди вместо секунди.

За обект, който просто иска по-ниска сметка, мрежоследващият инвертор е достатъчен и по-евтин. Разликата не е в батерията — тя е същата. Разликата е в това какво искате от нея в най-лошия ден.

Свързана област: Съхранение на електрическа енергия

Всички статии