Grid-Code-Anforderungen für afrikanische 33-kV- und 11-kV-Transformatoren

Die überwiegende Mehrheit der afrikanischen Länder basiert ihre Standards auf der IEC 60076-Reihe. Commonwealth-Staaten (in Ost-, West- und Südafrika) folgen britischen Netzspezifikationen, während frankophone Regionen neben französischen NF-Standards auch auf IEC-Standards verweisen. Die Systemfrequenz ist auf 50 Hz normiert; Die maximale Betriebsspannung beträgt 36 kV für 33-kV-Systeme und 12 kV für 11-kV-Systeme. . 33/11-kV-Einheiten dienen als regionale Haupttransformatoren, während 11/0,433-kV-Einheiten als Verteilungstransformatoren dienen. Im Folgenden werden die zwingenden Anforderungen an die Netzzusammenschaltung erläutert.

I. Grundlegender Systemzustands

1. Frequenz: 50 Hz; zulässige Abweichung: ±5 %

2. Maximale Systemspannung

1. 33 kV-Seite: Um=36 kV
2. 11 kV-Seite: Um=12 kV

3. Erdungsmethode

1. 33 kV: Nicht-effektiv geerdeter Neutralleiter (Resonanzerdung oder ungeerdet)
2. 11 kV: Effektiv geerdetes Neutralleitersystem; Der Neutralleiter auf der Niederspannungsseite des Transformators muss herausgeführt und direkt geerdet werden können.Obligatorische Vektorgruppe:Dyn11 (HV-Delta, LV-Stern mit herausgeführtem Neutralleiter) zur Unterdrückung dritter Harmonischer und zur Anpassung an einphasige Lasten und Erdschlussschutz.

4. Kurzschlussniveau (Netzfehlerkapazität)

33-kV-Seite: 12,5–20 kA; 11-kV-Seite: 8–16 kA; Die Kurzschlussimpedanz des Transformators muss überprüft werden, um sicherzustellen, dass der Kurzschlussstrom den Nennkurzschlussstrom der Schaltanlage nicht überschreitet.

II. Technische Anforderungen für den Transformatoranschluss

1. Vektorgruppe

• 33/11-kV-Haupttransformatoren der Umspannstation:Obligatorisch Dyn11; Yyn0 ist nicht zulässig. Der Neutralleiter auf der Niederspannungsseite muss über einen herausgeführten Anschluss zur Netzerdung verfügen.
• Parallelbetrieb mehrerer Einheiten:Vektorgruppe, Impedanz (Uk) und X/R-Verhältnis müssen identisch sein (Abweichung kleiner oder gleich ±2 %); andernfalls treten übermäßige Umlaufströme auf und das Netz lässt keine Zusammenschaltung oder Inbetriebnahme zu.

2. Stufenschalter (Spannungsregulierung; erhebliche Netzspannungsschwankungen in Afrika)

 Verteilungstransformatoren (kleine Kapazität): Abgeschalteter Stufenschalter (DETC), ±2 × 2,5 % (insgesamt 5 Positionen).
 33/11-kV-Haupttransformatoren der Unterstation (größer oder gleich 5 MVA): Laststufenschalter (OLTC) erforderlich; Regelbereich typischerweise ±10 % (±8 × 1,25 %); unterstützt lokale und entfernte SCADA-Steuerung; Entwickelt, um den Spannungsschwankungsbereich afrikanischer Stromnetze von ±10 % bis ±12,5 % auszugleichen.
Toleranzbereich der Netzspannung: +12.5 % bis −12,5 % der Nennspannung; Transformatoren müssen diesen Bereich abdecken.

3. Isolationsniveau: BIL (Lightning Impulse Withstand Voltage) (IEC 60076-3)

Für Projekte in Küstengebieten mit hohem Salznebelgehalt oder in großen Höhen muss die Grundisolationsstufe (BIL) um eine Stufe angehoben werden und Durchführungen erfordern verbesserte Korrosionsschutz- und Salznebelschutzkonstruktionen.Henan Xintailongbietet Korrosionsschutz-Upgrades für Durchführungen und Gehäuse, die auf die Betriebsbedingungen an der Küste und im Binnenland Afrikas zugeschnitten sind und eine zuverlässige Leistung in Umgebungen mit hohem Staub- und Salznebelgehalt gewährleisten.

4. Kurzschlussimpedanz (Uk)

 33/11 kV 2–10 MVA Haupttransformatoren: 9 %–11 %
 Große-Transformatoren mit 15–40 MVA: 10 %–12,5 %
 11-kV-Verteilungstransformatoren (11/0,433 kV): 4 %–6 %
Die Impedanz darf nicht zu niedrig sein; andernfalls können Kurzschlussströme das Ausschaltvermögen der Netzschaltanlagen überschreiten. Umgekehrt kann es bei einer zu hohen Impedanz zu einem übermäßigen Spannungsabfall kommen, der zum Scheitern der Netzabnahmeinspektionen führt.

5. Umweltbedingungen (Pflichtvoraussetzungen für Afrika)

 Maximale Umgebungstemperatur: +50 Grad; Tagesdurchschnitt: 40 Grad; Jahresdurchschnitt: 32 Grad. Berechnungen für den Temperaturanstieg der Ausrüstung müssen für Umgebungen mit hohen-Temperaturen gemäß den Normen IEC 60076 angepasst werden; Die standardmäßige europäische 40-Grad-Basislinie kann nicht direkt angewendet werden.
 Außenaufstellung; Öl-Typ mit ONAN-Kühlung bevorzugt. Ein verbesserter Korrosionsschutz für Gehäuse und Durchführungen ist erforderlich, um hoher Luftfeuchtigkeit, Schimmel, Staub und Salznebel an der Küste standzuhalten.
Xintailongführt eine Reduzierungsüberprüfung und Wärmeableitungsoptimierung für das Hochtemperaturklima in Afrika durch und stellt so die Eignung für raue Außenumgebungen sicher.

III. Anforderungen an den Relaisschutz und den sekundären Anschluss (obligatorisch für die Netzanbindung)

33-kV-Seitenschutzanschlüsse

1. Transformator-Differentialschutz (obligatorisch für Haupttransformatoren größer oder gleich 2 MVA)
2. Hoch-Überstrom- und Überstrom-Erdfehlerschutz auf der Seite
3. Gasschutz (Öl-Typ:Auslösung bei starkem Gas, Alarm bei leichtem Gas)
4. Öltemperatur- und Wicklungstemperaturüberwachung über RTD; Temperatur-basierte Auslöse- und Alarmeinstellungen: Öltemperaturalarm bei 95 Grad, Auslösung bei 115 Grad; Signale, die an das SCADA-System angeschlossen sind.

11-kV-Seitenschutz

1. Überstrom- und Nullfehlerschutz; Bei Dyn11-Transformatoren wird der 11-kV-seitige Nullsystem-Stromwandler für die einphasige Erdschlusserkennung verwendet.

2. Neutral-Punkt-CT:Wird zur Erdschlussmessung verwendet; Der Sternpunkt muss mit einem Erdungstrennschalter ausgestattet sein.
Kommunikation
Neue Umspannwerke müssen IEC 61850 unterstützen und Analogwerte, Alarme und Stufenschalterpositionen an das Dispatch-SCADA-System übertragen; Ältere Websites nutzen möglicherweise fest-kabelgebundene Signalverbindungen.

IV. Grid-Verbindungstests, Tests und Dokumentationsanforderungen (Grid-Akzeptanz)

1. Werkstests:Ein vollständiger Satz von IEC 60076-Typprüfberichten, der Windungsverhältnis, Vektorgruppe, Wicklungswiderstand, Impedanz, Leerlauf und Lastverluste, Isolierung, induzierte Spannungsfestigkeit und Blitzimpulsprüfungen abdeckt. Die vollständige Werksdokumentation für die 33-kV- und 11-kV-Transformatorserie von Henan Xintailong erfüllt die Dokumentenprüfungsanforderungen für Zertifizierungen wie PVoC und NRCS für afrikanische Projekte.
2. Inbetriebnahmetests vor Ort-:Isolationswiderstand, Windungsverhältnis, Vektorgruppenüberprüfung, Phasenüberprüfung und DC-Widerstandsprüfung; Für parallel-verbundene Transformatoren- ist eine Phasenüberprüfung obligatorisch. Bei Vorliegen von Phasenfehlern ist das Schließen des Stromkreises verboten.

3. Zertifizierungsdokumente

o Ostafrika (Kenia, Uganda, Tansania): PVoC CoC (Konformitätszertifikat);
o Südafrika: NRCS LOA (Letter of Authority);
o Westafrika (Nigeria): NEMSA;
o Frankophone Regionen: Einhaltung lokaler Standards; erfordert IEC-Prüfberichte + zweisprachige Typenschilder und Handbücher (Englisch/Französisch).

V. Erneuerbare-Energie-Szenarien (PV/Energiespeicher-Netzanbindung bei 33/11kV)

Viele PV-Kraftwerke in Afrika sind mit 33/11 kV ans Netz angeschlossen; Zu den weiteren Einschränkungen gehören:
1. Dyn11-Transformatoren: Sorgen für Isolierung und Unterdrückung von Wechselrichteroberschwingungen;
2. Muss die Low-Voltage-Ride-Through-Anforderungen (LVRT) des Netzes unterstützen und eine Kurzschlussimpedanzanpassung gewährleisten;
3. Die Neutralleiter-Erdungsstrategie des Transformators muss mit den Anforderungen der Netzverteilung übereinstimmen. Eine unbefugte Änderung der Neutralleiter-Erdungsmethode ist verboten.
4. Die Fähigkeit zur Blindleistungsregelung muss den Netzanforderungen entsprechen und innerhalb eines Leistungsfaktorbereichs von 0,9 nacheilend bis 0,9 voreilend arbeiten.

VI. Häufige Probleme bei der Nichteinhaltung von Vorschriften (Fallstricke bei chinesischer Ausrüstung, die nach Afrika exportiert wird)

1. Direkte Anwendung des häuslichen Temperaturanstiegsstandards von 40 Grad ohne Leistungsminderung für die Umgebungstemperatur von 50 Grad, was zu einer Ablehnung durch das Netz führt.
2. Verwendung der Yyn0-Vektorgruppe; Die 11-kV-Seite afrikanischer Netze akzeptiert diese Konfiguration nicht. -Dyn11 ist obligatorisch.
3. Auswahl europäischer Standards für die Einstufung des Basic Insulation Level (BIL), die nicht den erforderlichen Isolationsspielraum für die maximale Systemspannung von 36 kV erfüllt, die mit afrikanischen 33-kV-Systemen verbunden ist.
4. Begrenzung des Stufenschalterbereichs auf ±5 %, was nicht ausreicht, um die erheblichen Spannungsschwankungen in afrikanischen Netzen zu bewältigen.
5. Nicht übereinstimmende Impedanzen (X/R-Verhältnisse) zwischen parallel arbeitenden Transformatoren, was zu übermäßigen Umlaufströmen führt.
6. Es ist kein Anschluss für den Neutralpunkt auf der Niederspannungsseite vorhanden, was eine wirksame Netzerdung unmöglich macht.