sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank Duurzame Energie

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom de Duurzame Energie-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld Bekijk de voorbeelden
  • Handige formules en interactieve berekeningen. Bekijk de voorbeelden
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 275,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Duurzame Energie

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice: 088 58 40 888
Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Meting PV-systemen op recreatieterrein

In dit artikel wordt een beschrijving gegeven van PV-systemen die zijn toegepast op de daken van 108 recreatiewoningen in een vakantiepark. 

Recreatiewoning met PV-systeem

Recreatiewoning met PV-systeem.

 

Op dit recreatieterrein is voor de voeding van de woningen een transformator geplaatst met een nominaal vermogen van 400 kVA. Er zijn 4 uitgaande laagspanningskabels 150 Al, met diverse aftakkingen met 50 Al. Op elk van de vier uitgaande kabels zijn recreatiewoningen aangesloten waarbij sommige zijn voorzien van PV-systemen (3,5 kW of 5 kW) en sommigen zonder PV-systeem.

Overzicht van de situatie

In onderstaande afbeelding is schematisch een overzicht gegeven van de situatie, waarbij voor de hoofdkabels de lengte van de diverse stukken is weergegeven.

  • Als op een laagspanningsnet veel PV-systemen zijn aangesloten dan is het zaak om de volgende aspecten te analyseren:
  • Is het transformatorvermogen voldoende?
  • Worden de laagspanningskabels niet overbelast?
  • Is het spanningsniveau binnen de gestelde limieten?
  • Zijn er geen problemen met harmonischen?

 

Model van laagspanningsnet op recreatieterrein

Model van laagspanningsnet op recreatieterrein.

 

Het totaal geïnstalleerde vermogen van de PV-systemen was 315 kW, dus dit kan verder geen problemen geven voor de transformator. Ook voor de belastbaarheid van de laagspanningskabels, in dit plan uitgevoerd als 150 Al, met een belastbaarheid van 250 A zijn geen problemen te verwachten. De PV-systemen zijn verdeeld over de 4 uitgaande kabels en zelfs bij maximale PV-invoeding, gecombineerd met geen enkele belasting wordt de stroom van 250 A bij geen enkele kabel gehaald.

 

In de onderstaande afbeelding is een meting weergegeven van het maximale vermogen wat over de transformator wordt teruggeleverd. In de afbeelding daaronder is de zoninstraling (lichtinstraling) weergegeven, wat een zelfde beeld geeft als het teruggeleverde vermogen.

 

Wattvermogen (blauw) en blindvermogen (zwart) gedurende een week

Wattvermogen (blauw) en blindvermogen (zwart) gedurende een week.

 

Als er vermogen wordt teruggeleverd dan is er (in deze figuur) sprake van negatief vermogen. Gedurende de dag is er dus meer opwekvermogen van de PV-systemen dan belasting op het recreatiepark.

 

Lichtintensiteit gedurende dezelfde week

Lichtintensiteit gedurende dezelfde week.

 

Het vermogen is beduidend kleiner dan het  nominale vermogen van de transformator, dus dit zal zeker geen problemen opleveren. Voor een controle op de maximale spanning in het net wordt een meting uitgevoerd op een van de recreatiewoningen die aan het eind van een kabels zijn aangesloten (kabel met relatief veel lengte en PV). In de afbeelding hieronder zijn de resultaten weergegeven van de 1e meting.

 

Meten van de spanning en stroom bij recreatiewoning.

Meten van de spanning en stroom bij recreatiewoning.

 

De spanning blijft binnen de gestelde eisen. In deze situatie is het PV-vermogen nog niet maximaal (geïnstalleerd 3,5 kW, wat overeenkomt met een stroom van ca. 16 A. Desondanks is de spanning al aan de hoge kant. De laagste waarde is 228 V. Om bij vol PV-vermogen een nog hogere spanning te voorkomen kan de transformator op een andere trapstand worden gezet, wat leidt tot een wat lagere spanning in het gehele net. In de afbeelding hieronder is de spanning en PV-stroom nog eens gemeten op een later tijdstip. De spanning blijft nu beter rondom de 230 V.

 

Tweede meting van gemiddelde spanning en stroom in recreatiewoning

Tweede meting van gemiddelde spanning en stroom in recreatiewoning.

 

Door het verzetten van de trapstand van de transformator is op eenvoudige wijze het (mogelijk) probleem van het spanningsniveau opgelost. In de afbeelding hieronder zijn de secundaire stromen bij de transformator weergegeven.

 

Secundaire stromen bij transformatorstation

Secundaire stromen bij transformatorstation.

 

Een probleem wat hier zichtbaar wordt is de slechte verdeling van de PV-systemen over de diverse fasen.  De meeste systemen zijn aangebracht in fasen 1 en 2. Slechts een beperkt aantal is aangesloten op fase 3. Dit kan uiteraard eenvoudig worden opgelost door een herverdeling van de PV-systemen.

 

Harmonische vervorming

Een ander probleem wat geconstateerd is betreft de harmonische vervorming van de spanning en de stroom. In de afbeelding hieronder is de PV-stroom en THD van de spanning weergegeven, gemeten bij de recreatiewoning.

 

Meting THD(U) en stroom van het PV-systeem

Meting THD(U) en stroom van het PV-systeem.

 

Op sommige momenten piekt de harmonische vervorming van de spanning naar hoge waarden. Op die momenten blijkt er sprake te zijn van een resonantie probleem. Dit is goed te zien als ook op die momenten gekeken wordt naar de vorm van de stroom, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

 

In de stroom zit een groot aandeel 11e harmonische die dus voortkomt uit het feit dat er sprake is van een resonantiefrequentie van ca. 550 Hz.

 

Stroom bij de transformatorruimte (fase 1)

Stroom bij de transformatorruimte (fase 1).

 

Schematisch kan het laagspanningsnet waarop PV-systemen zijn aangesloten in zijn eenvoudigste vorm worden weergegevens, zoals geschetst in de afbeelding hieronder.

De componenten die hierin zijn weergegeven zijn:

  • Vh  : De harmonische achtergrond vervuiling in de spanning
  • RN  : De ohmse weerstand van het net
  • XN   : De inductieve weerstand van het net
  • Rb   : de belasting in de installatie
  • Xi    : de capacitieve weerstand van de inverter (capaciteit in inverter)
  • Ih  : de harmonische stromen van de inverter

Eenvoudig vervangingsschema net met aangesloten PV-systeem

Eenvoudig vervangingsschema net met aangesloten PV-systeem.

 

Dat er bij de inverter sprake is van een capaciteit kan worden afgelezen uit het gevraagde blindvermogen (capacitief blindvermogen) van de afbeelding Wattvermogen (blauw) en blindvermogen (zwart) gedurende een week.

 

De impedanties van inductiviteit en capaciteit zijn sterk afhankelijk van de frequentie. De formules voor het bepalen van deze impedanties zijn:

Voor de inductieve weerstand:  

inductieve weerstand

 Voor de capacitieve weerstand: 

capacitieve weerstand

In dit circuit zal bij een bepaalde frequentie resonantie ontstaan wat kan leiden tot grote harmonische vervorming in de spanning en/of de stroom. Deze resonantiefrequentie is de frequentie waarbij de inductieve en de capacitieve weerstand aan elkaar gelijk zijn en kan worden berekend met de formule:

resonantiefrequentie

Als er bij deze berekende resonantiefrequentie ook een harmonische achtergrondvervuiling is met dezelfde frequentie of er zijn harmonische stromen met deze frequentie, geïnjecteerd door de PV-inverter dan kunnen grote harmonische stromen en/of spanningen ontstaan. Dit blijkt nu het geval te zijn voor een frequentie van 550 Hz. De 11e harmonische is een spanning die al snel in de achtergrondvervuiling aanwezig is. Door herverdeling van de systemen over de diverse fasen is dit weer aan te passen.

 

Concluderend kan dus wel gesteld worden dat het grootschalig toepassen van PV-systemen met zorg moet gebeuren waarbij de volgende aspecten van belang zijn:

  • Nominale vermogen van de transformator
  • Nominale belasting van de leidingen
  • Spanningsniveau in de installatie of het net
  • Symmetrische belasting/opwek
  • Harmonische vervorming

 

Al deze aspecten zijn met de juiste modellen goed te voorspellen!