O mix de geração de Angola está a diversificar-se mais rapidamente do que a sua rede se está a reforçar. Centrais solares à escala utilitária, armazenamento em baterias e mini-redes híbridas estão a ser implementados em todo o país — desde o parque fotovoltaico híbrido de Luau, no Moxico Leste, com 32 MWp de solar e 89 MWh de armazenamento em baterias numa configuração totalmente fora da rede, até esquemas de eletrificação rural que incluem 84 transformadores de distribuição a 30/0,4 kV nas redes de média e baixa tensão de Cazombo. Estes não são projetos convencionais ligados à rede com uma rede a montante rígida. São sistemas dominados por inversores, de rede fraca ou isolados, e os transformadores na sua interface estão a ser chamados a fazer coisas para as quais os transformadores de distribuição padrão nunca foram concebidos.

A Realidade Harmónica e da Corrente de Irrupção nos Projetos Baseados em Inversores

Uma central solar com armazenamento não é um gerador síncrono atrás de um transformador. É um conjunto de conversores eletrónicos de potência que comutam a frequências de kHz, ligados através de um transformador cuja impedância de fuga e conceção magnética se encontram agora entre os ciclos de controlo do inversor e a rede. Dois modos de falha recorrem em projetos em que o transformador é especificado como uma reflexão tardia:

• Aquecimento e ruído harmónicos. A saída do inversor contém harmónicas de comutação que fluem através do enrolamento e do núcleo do transformador. Transformadores de distribuição padrão selecionados apenas com base em dados de perdas a 50 Hz podem sofrer temperaturas elevadas nos pontos quentes do enrolamento e ruído anómalo sob carga rica em harmónicas. O projeto de armazenamento de energia Dadi, em Angola, com a sua modernização da qualidade de energia a 35 kV — destinada a corrigir a distorção harmónica numa central de armazenamento existente — é uma ilustração direta: o transformador e os equipamentos associados tornaram-se o estrangulamento, e não a bateria.

• Corrente de irrupção e interação com rede fraca. Num sistema formador de rede ou isolado, a corrente de irrupção magnetizante do transformador é extraída de inversores cuja capacidade de sobrecorrente é rigorosamente limitada — frequentemente 1,5 por unidade ou menos para conversores formadores de rede. Um transformador com um pico de irrupção elevado em relação à sua corrente nominal pode disparar o inversor na energização ou forçar o sobredimensionamento do conversor. A comutação controlada, as escolhas de conceção do núcleo e a gestão do fluxo residual tornam-se questões de especificação, e não reflexões tardias de comissionamento.-21

O Que Muda na Especificação

Para aplicações dominadas por inversores e de rede fraca em Angola, três ajustes à especificação são tecnicamente defensáveis:

• Desclassificação harmónica ou conceção K-factor/K-rated. Quando a carga é não linear — e nos transformadores auxiliares e de serviço de estação de uma central solar ou de armazenamento, quase sempre é — a conceção térmica do transformador deve ter em conta as componentes de perdas harmónicas. Uma unidade selecionada apenas com base nos kVA da placa de características, sem um fator de perdas harmónicas, é o elo térmico mais fraco do sistema auxiliar.

• Gestão da corrente de irrupção. Para aplicações formadoras de rede e isoladas, a especificação do transformador deve incluir um pico máximo de irrupção e uma duração declarados, e a conceção deve ser revista em função do envelope de sobrecorrente de curta duração do inversor. Esta é uma questão de interface conjunta transformador–inversor, não um requisito unilateral do transformador.

• Coordenação de ride-through de tensão e frequência. Os inversores formadores de rede são concebidos para bandas de frequência mais largas — habitualmente 45–55 Hz contra 47,5–51,5 Hz para unidades seguidoras de rede — porque a operação isolada exige flexibilidade de frequência. O transformador deve ser especificado para a mesma gama de frequência onde se encontra no lado formador de rede da interface, incluindo o seu desempenho de arrefecimento e de perdas a frequência não nominal.-21

O Envolvimento da Hualai Power em Projetos Renováveis e Híbridos em Angola

A Jiangsu Hualai Electric Technology Co., Ltd. tem estado envolvida no pipeline de projetos renováveis e híbridos de Angola ao nível da interface do transformador, incluindo a revisão de especificações para transformadores de serviço de estação e de elevação adjacentes a inversores em configurações solares com armazenamento. O programa de Angola da empresa incorpora a avaliação de perdas harmónicas e a revisão da corrente de irrupção como parte da proposta técnica para projetos renováveis, em vez de fornecer uma unidade de catálogo para uma interface de inversor e deixar o problema de integração do sistema ao empreiteiro EPC.

Para o segmento da eletrificação rural e das mini-redes, a Hualai Power fornece transformadores de distribuição a 30/0,4 kV configurados para os perfis de tensão e de carga típicos das redes ao nível das comunas angolanas, com documentação alinhada com os requisitos de aquisição dos programas de eletrificação financiados internacionalmente.

“Um transformador numa central solar ou de armazenamento não é um bloco passivo — está dentro do ciclo de controlo”, observou o responsável de ligação de engenharia de renováveis da empresa. “Se a especificação ignorar isso, a equipa de comissionamento descobri-lo-á no pior momento possível.”

Os promotores de projetos, empreiteiros EPC e integradores de sistemas híbridos que trabalham no pipeline solar, de armazenamento e de mini-redes de Angola são convidados a contactar a Hualai Power para revisão da especificação da interface do transformador e cotação.

Contacto:
Jiangsu Hualai Electric Technology Co., Ltd.
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