Jedna z największych różnic między na przykład elektrowniami odnawialnymi-farmami słonecznymi i projektami wiatrowymi-a tradycyjnym-systemem zasilania masowego polega na sieci kolektorów. Instalacje te w dużym stopniu opierają się na kablach zakopanych, a nie na liniach napowietrznych. A ta sieć kablowa znajduje się bezpośrednio pomiędzy kosztownymi-zespołami elektronicznymi: falownikami, łącznikami prądu stałego i transformatorami-montowanymi na podkładkach.
Prawdziwy problem zaczyna się od zwarć jedno-fazowych-do-doziemnych-, które nazywamy zwarciami doziemnymi o niskim-prądzie. Zachowanie to nie przypomina tego, co można zaobserwować w przypadku konwencjonalnej linii napowietrznej. W praktyce usterki te często objawiają się jako przerywane wyładowania łukowe. Punkt zwarcia nie jest solidnie uziemiony; zamiast tego rozpada się i wielokrotnie regeneruje, raz po raz zataczając łuk. Każde ponowne uderzenie powoduje przejściowe przepięcie w systemie,-często kilka razy większe od napięcia nominalnego. Tego rodzaju powtarzający się impuls ma niszczycielski wpływ na elektronikę mocy. Moduły IGBT i kondensatory łącza DC-w falownikach po prostu nie mają takiego marginesu przepięcia, jaki ma tradycyjny transformator. Kilka silnych uderzeń może przebić izolację, wywołać usterkę po stronie prądu stałego, a w najgorszym przypadku spowodować katastrofalną awarię,-łącznie z pożarem i eksplozją. To nie jest alarmistyczne; to podstawowa fizyka.
W wielu zakładach stosuje się uziemienie o niskiej-oporności, co oznacza, że przekaźnik zabezpieczający wyłącza się natychmiast w przypadku zwarcia w jednej-fazie. Brzmi czysto, ale powoduje inny ból głowy: skąd wiesz, który podajnik lub które złącze faktycznie uległo awarii? Średniej-farma fotowoltaiczna może mieć ponad sto kilometrów zakopanych kabli z setkami spawów. Kiedy ochrona oczyści cały przewód kolektora, załoga wpatruje się w długą podziemną ścieżkę bez widocznej wskazówki. Usterka może znajdować się dziesiątki kilometrów dalej, być zakopana w rowie lub-zakopana bezpośrednio w miejscu-średniego rozpiętości. Bez dokładnej lokalizacji jedyną opcją jest przekopanie całego biegu lub próba ryzykownego-doładowania energią. A-ponowne zasilenie uszkodzonego kabla zasadniczo naraża ten słaby punkt na kolejny potężny błysk łuku,-zamieniając coś, co mogło być drobnym problemem na połączeniu, w trwały krater.
To prowadzi nas do podstawowego wymagania: zakład potrzebuje urządzenia, które potrafi zidentyfikować uszkodzony zasilacz i wskazać lokalizację, zanim wyłącznik zadziała,-idealnie, nawet w fazie przerywanego rozładowania. Konwencjonalne rejestratory zwarć i przekaźniki odległości są tutaj prawie bezużyteczne. Impedancja kabla jest zbyt niska, a zachowanie przejściowe podczas wyładowania łukowego jest zbyt złożone, aby jakikolwiek algorytm oparty na-wielkościach częstotliwości podstawowych mógł podać wiarygodną lokalizację. Prawdziwym wyzwaniem technicznym dla lokalizatora zwarć-prądowych-doziemnych jest wychwytywanie przejściowych fal biegnących o wysokiej-częstotliwości lub kierunku prądu składowej zerowej-przejściowej podczas zwarcia. Wymaga to niezwykle dużej częstotliwości próbkowania i zaawansowanych algorytmów-ekstrakcji-, które potrafią wyodrębnić sygnaturę błędu z hałaśliwego tła pełnego harmonicznych falownika i szumu przełączania otoczenia.
Jeśli tego nie rozwiążesz, konsekwencje będą miały trzy fronty: utracone wytwarzanie, uszkodzenie sprzętu i bezpieczeństwo. Łuk płonący w ograniczonej przestrzeni pod ziemią może szybko spowodować zapalenie osłon kabli, a ogień może rozprzestrzeniać się w dół rowu, niszcząc każdy obwód w korytarzu. A w przypadku projektu opłacanego-megawatogodziną niepotrzebne, przedłużające się przestoje stanowią bezpośredni wpływ na przychody. Zatem system, który może wykonać obie te czynności:-wybrać właściwy zasilacz i zlokalizować usterkę w promieniu kilku metrów-nie jest już tylko ulepszeniem zabezpieczeń. Jest to podstawowy wymóg ochrony aktywów i rentowności operacyjnej zakładów produkujących energię odnawialną.
