Uma instalação de energia solar de 200 MW localizada em um platô ventoso no noroeste da China estava prestes a ser conectada à rede, mas houve um problema com um de seus contratantes. O inversor precisa chegar à subestação de alta tensão, mas o caminho até lá passa por três quilômetros de terreno difícil e precisa ser realizado em questão de semanas. Foi decidido enviar um grupo de subestações especialmente fabricadas pela Jiangsu Subian Electric Power para a estação solar citada a fim de ser conectada à rede a tempo.
Neste artigo, você pode aprender sobre as diferenças entre a subestação típica produzida na China e similares projetadas por engenheiros da Europa e América do Norte. Haverá muitas informações úteis incluídas, como as características da unidade, o processo de teste e as razões para usar esse tipo de equipamento que está sendo vendido para fornecedores.
O Marco de Entrega
O fornecimento do projeto descrito acima consistiu em quarenta e duas unidades fotovoltaicas específicas de subestação equipadas com transformadores de 2.000 kVA com funções de elevação (35 kV / 0,69 kV), RMUs industriais nas redes, quadros de baixa tensão com terminações de inversor, relés numéricos para proteção, bem como instrumentos para medição e operação completa. Cada montagem estava passando por testes de tipo de fábrica, nomeadamente aumento de temperatura sob condição de funcionamento, resistência a curto-circuito, teste de tensão, bem como a capacidade de suportar uma descarga de arco interno. Cada unidade tinha certificação para testes de rotina, cobria normas GB, bem como instrumentação completa para o contratante EPC entregá-la ao proprietário.
A conclusão da entrega de tais marcos é significativa de uma perspectiva mais ampla do que apenas a do projeto. Prova que o ponto de interconexão PV completo e certificado pode ser fabricado e testado, em vez de exigir trabalho de construção do lado da construção.
O Que É uma Subestação PV Estilo Chinês?
A subestação fotovoltaica estilo chinês foi desenvolvida em vista do enorme mercado solar local da China, que exigiu a padronização dos projetos de subestações pelos fabricantes de subestações. A subestação do tipo chinês possui as seguintes características em comparação com suas contrapartes europeias e americanas:
Estação de inversor integrada: A seção de baixa tensão foi projetada em torno da saída do inversor, que geralmente está entre 800 — 1.500 V de entrada de corrente contínua e 400—690 V de saída de corrente alternada. Pode ser um inversor fabricado na Europa ou na América, o que minimiza os percursos de cabos devido ao fato de que o inversor está frequentemente localizado na mesma base ou em um compartimento adjacente.
Arquitetura padronizada de média tensão/baixa tensão: Layout de dois ou três compartimentos (seções de média tensão, transformador, baixa tensão) com dimensão modular padrão, que permite que os desenvolvedores solicitem a mesma subestação o tempo todo.
Conformidade com dupla norma: Projetada para normas GB/T e permitida pelas normas IEC 62271-202 e IEC 60076.
Modelo de entrega rápida: Graças à padronização do design, o cronograma de fabricação é mais curto — 10-16 semanas — e os custos são mais baixos do que na Europa.
Pronto para código de rede: Relés numéricos integrados possuem a função anti-ilhamento e funcionalidade de sobrecorrente direcional e passagem de tensão/frequência preparada para o mercado.
Quanto aos compradores internacionais, o termo “estilo chinês” significa um tipo de design bem estabelecido, que combina as características de design de subestações compactas e pré-fabricadas com engenharia fotovoltaica específica, e, portanto, vale a pena considerar juntamente com modelos europeus e americanos.
Estrutura e Componentes Chave
| Compartimento | Equipamento Principal | Classificação Típica |
|---|---|---|
| Compartimento do lado do inversor de baixa tensão | Painel de baixa tensão, disjuntores CA, para-raios, relés de proteção, terminações do inversor | 400–690 V, 2.000–4.000 A |
| Compartimento do transformador | Transformador elevador, contenção de óleo, monitoramento de temperatura, opção de resfriamento forçado a ar | 630–4.000 kVA, 35/0,69 kV |
| Compartimento do lado da rede de média tensão | RMU isolada a sólido ou SF6, opção de disjuntor a vácuo, CTs/VTs de medição, para-raios | 10–40,5 kV, 630 A |
| Controle e auxiliares | Fonte DC, aquecedores, SCADA/RTU, links de telecomunicação, controle anti-condensação | — |
Especificidades construtivas para aplicações solares incluem curvas de desclassificação calculadas para condições de alta temperatura ambiente (até 50 °C), design de transformador capaz de ciclagem térmica diariamente, ventilação filtrada para poeira em locais secos e sistema de proteção contra corrosão utilizado em zonas desérticas e costeiras. Esses detalhes permitem que uma unidade opere de forma eficiente por 25 anos sob condições de ciclos solares diários.
Por que as Usinas Solares Precisam de uma Unidade Específica para PV
Quatro fatores indicam que uma usina solar não deve depender de uma subestação de distribuição genérica.
Primeiro, o padrão de carga de uma instalação solar afetará a carga do transformador devido aos níveis de irradiância solar que atingem o pico ao meio-dia e caem quase a zero durante a noite. Se o design de uma instalação de energia não levar isso em conta, a isolação se desgastará mais rapidamente do que o normal devido à ciclagem térmica contínua.
Em segundo lugar, as regulamentações da rede estabelecem requisitos em relação a esquemas anti-ilhamento, proteção contra sobrecorrente direcional, passagem de tensão e frequência, incluindo tempos de espera e características tempo-corrente, que são difíceis de atender usando relés de distribuição padrão.
Em terceiro lugar, equipamentos de potência reativa são necessários para garantir a tensão adequada ao longo da linha da rede, fornecendo potência reativa regulada à rede.
Em quarto lugar, a medição é realizada no ponto de interconexão da instalação solar e deve cumprir as classes de precisão prescritas (0,2s/0,5s) com toda a documentação SCADA processada.
Transmissores baseados em PV combinam todas as quatro áreas de tecnologia. É isso que o equipamento Subian faz, para que possa ser entregue sem ser personalizado no local.
Estilo Chinês vs. Europeu vs. Designs Norte-Americanos
| Fator | Estilo Chinês | Estilo Europeu | Estilo Norte-Americano |
|---|---|---|---|
| Padrão base | GB/T + IEC 62271-202 | IEC 62271-202 | IEEE C57 / UL |
| Integração do inversor | Comum em um skid | Enclosure separado tipicamente | Estação separada tipicamente |
| Classificação típica | 630–4.000 kVA | 630–2.500 kVA | 75–5.000 kVA montados em pad |
| Níveis de tensão | 10–40,5 kV / 400–690 V | 10–36 kV / 400–690 V | 15–35 kV / 480–690 V |
| Invólucro | IP54, skid ou gabinete | IP54, gabinete | Gabinete à prova de violação |
| Nível de preço | Faixa de custo mais baixa | Faixa premium | Faixa premium |
| Prazo de entrega | 10–16 semanas | 16–28 semanas | 20–35 semanas |
Cada estilo é eficaz para seu mercado. A versão chinesa se destaca em densidade de integração, preço e prazo de entrega. Enquanto isso, as abordagens europeias e norte-americanas têm qualificações e serviços locais. Para projetos solares globais onde preço e tempo são os mais importantes, a estação solar no estilo chinês é a mais atraente.
Especificações Típicas
Especificação representativa para a unidade de subestação PV Subian entregue:
| Parâmetro | Valor Típico |
|---|---|
| Classificação do transformador | 000 kVA, imerso em óleo, ONAN |
| Relação de tensão | 35 kV / 0,69 kV (opções de 10/20/33 kV) |
| Grupo vetorial | Dyn11 ou Dyn5 |
| Perda em vazio | ~2,2–3,0 kW |
| Perda de carga a 75°C | ~16–20 kW |
| Tensão de impedância | 6%–8% |
| Equipamento de manobra de baixa tensão | 500–4.000 A ACB, terminações de inversor |
| Equipamento de manobra de média tensão | RMU isolada a sólido ou SF6, 20–25 kA/3s |
| Proteção | Relé numérico: 50/51, 50N/51N, 27/59, 81, anti-ilhamento, direcional |
| Medição | Classe 0,5s ou 0,2s, CTs/VTs |
| Invólucro | IP54, base galvanizada a quente, revestimento anticorrosão |
| Design ambiental | Até 50°C com curva de desclassificação |
| Normas | GB/T + IEC 62271-202 + IEC 60076 + IEC 60529 |
Conformidade com Normas e Código de Rede
| Padrão | Escopo | Relevância |
|---|---|---|
| IEC 62271-202 | Subestações de transformadores pré-fabricadas | Design de unidade completa, invólucro, teste de tipo |
| IEC 60076 | Transformadores de potência | Classificações de transformadores, perdas, testes |
| IEC 60529 | Proteção de invólucro IP | Classificações externas IP54/IP55 |
| GB/T 17467 | Padrão de subestação pré-fabricada chinesa | Base de design doméstico na China |
| IEEE 1547 / EN 50549 | Interconexão de rede (regional) | Anti-ilhamento configurado e passagem |
Os compradores devem confirmar quais configurações de código de rede são enviadas com os relés e solicitar um estudo de coordenação de relé para o local. O mesmo hardware pode frequentemente atender EN 50549 (Europa), IEEE 1547 (América do Norte) e vários códigos nacionais com uma alteração de firmware/configurações.
Testes de Fábrica e Documentação
Todas as unidades recebidas através do processo de entrega passaram por um programa completo de testes de fábrica.
Os transformadores foram examinados (em parte e completamente) em conformidade com IEC 60076, que incluiu os seguintes testes: relação; resistência de enrolamento; perdas; impedância; e testes dielétricos.
Além das inspeções padrão de transformadores, a unidade completa passou por testes de tipo de rotina de acordo com IEC 62271-202. Os testes incluíram testes durante a operação, como: aumento de temperatura com a carcaça; resistência a curto-circuito a arco interno; e dielétrico.
O equipamento de manobra também passou por testes de rotina, incluindo testes de operação mecânica; resistência de contato; testes de isolamento; e testes de função de proteção.
Além desses testes de rotina, os relés de proteção foram verificados para garantir que suas configurações estivessem em conformidade com os códigos de rede do projeto.
Antes do envio, cada unidade foi inspecionada para confirmar que estavam em conformidade com todos os requisitos, incluindo: construção; terminais; nível de óleo; pintura; e conformidade da documentação.
Cada unidade veio com um relatório de rotina; relatório de teste de tipo; relatórios de teste dos materiais utilizados; e um pacote completo de documentação para que tivessem tudo o que era necessário para os usuários finais.
Custos e Faixas de Preço
Preços indicativos para unidades completas de subestação específicas para PV na configuração estilo chinês (transformador elevador, equipamento de manobra MV e LV, proteção, medição, invólucro IP54):
| Classificação | Classe de Tensão | Preço Típico (USD) | Tempo de Entrega |
|---|---|---|---|
| 630–1.000 kVA | 10–35 kV | $12.000–$25.000 | 10–14 semanas |
| 250–2.000 kVA | 10–35 kV | $16.000–$35.000 | 10–16 semanas |
| 500–3.150 kVA | 10–40,5 kV | $30.000–$60.000 | 12–18 semanas |
| 550–4.000 kVA | 10–40,5 kV | $45.000–$90.000 | 14–20 semanas |
Adicione 15–30% para invólucros de aço inoxidável ou de alta corrosão, 10–20% para transformadores do tipo seco, e $1,500–$5,000 para relés avançados, medição classe 0.2s, e SCADA completo. Os preços são indicativos FOB e variam com a especificação e região.
Principais Marcas & Comparação de Preços
| Marca | País | Força | Preço Indicativo — 2,000 kVA (USD) |
|---|---|---|---|
| Schneider Electric | França | Soluções integradas, serviço global | $38.000–$60.000 |
| Siemens | Alemanha | Rede digital, referências de utilidade | $40.000–$65.000 |
| ABB / Hitachi Energy | Suíça | Amplo portfólio, fortes referências solares | $38.000–$62.000 |
| Sungrow / Huawei | China | Pacotes de inversor + estação | $32.000–$58.000 |
| Jiangsu Subian Electric Power | China | Subestações PV estilo chinês, certificação IEC/GB, OEM | $16.000–$35.000 |
Os principais players na Europa e os fabricantes de inversores se unem a equipes locais de suporte e conformidade para tornar as subestações atraentes para grandes licitações. A Jiangsu Subian Electric Power traz à mesa a subestação PV em pleno estilo chinês com transformadores elevadores, equipamento de manobra MV/LV, proteção de código de rede e medição pronta para SCADA a 40-55% dos preços europeus, incluindo teste de fábrica, certificação em GB/T e IEC, e personalização OEM. Essa combinação de testes, soluções integradas por densidade e sustentabilidade de preços garante que a Subian esteja bem posicionada na lista de candidatos para as licitações realizadas pelas indústrias EPC que abraçam vários projetos solares.
Como Especificar e Comprar
Para obter a saída apropriada do seu inversor AC, some a saída do inversor AC (kVA) com uma margem de 10 – 20% considerando o fator de desclassificação ambiental.
Para garantir uma configuração de projeto suave, verifique com a empresa de utilidade com antecedência a tensão de exportação, bem como o ponto de conexão.
Decida o tipo de transformador – imerso em óleo para unidades em solo aberto e tipo seco para locais com espaço limitado ou sensíveis ao fogo.
Confirme com as especificações da utilidade do código de rede – tempos para anti-ilhamento, ride-through e potência reativa de acordo com as leis do seu país.
Solicite testes para operações completas da unidade de acordo com os requisitos fornecidos na IEC 62271-202.
Para projetos subaquáticos ou especialmente importantes, solicite o projeto de coordenação de relés caso você tenha mais de 1 MW de saída de potência.
Selecione a empresa com base no custo de operações avaliadas de 25 anos em vez do custo incorrido para adquirir o gerador.
Confirme os recursos locais e o suporte da empresa.
Perguntas Frequentes
O que é uma subestação PV estilo chinês?
É uma subestação MV/LV montada em fábrica, projetada especificamente para usinas solares, desenvolvida para o mercado doméstico de alto volume da China e agora exportada. Integra um transformador elevador (630–4,000 kVA), switchgear MV, switchgear do lado do inversor LV, proteção de código de rede e medição em um único invólucro IP54 conforme IEC 62271-202, frequentemente com a estação do inversor no mesmo skid.
Quanto custa uma subestação PV estilo chinês?
As unidades completas variam de $12,000–$25,000 (630–1,000 kVA) a $45,000–$90,000 (3,550–4,000 kVA). Isso é aproximadamente 40–55% abaixo dos preços europeus para escopo comparável. Invólucros de aço inoxidável adicionam 15–30%, transformadores do tipo seco adicionam 10–20%, e SCADA adiciona $1,500–$5,000. Os preços são indicativos FOB e variam conforme a especificação e a região.
Quais testes devo exigir antes de aceitar a entrega?
Exija testes de rotina do transformador conforme IEC 60076 (relação, resistência do enrolamento, perdas, dielétrico), testes mecânicos e de isolamento do switchgear, e os testes de tipo de unidade completa IEC 62271-202 — aumento de temperatura com o invólucro instalado, resistência a curto-circuito e arco interno. Para exportação, adicione uma testemunha de teste de fábrica e inspeção pré-envio.
O design estilo chinês está em conformidade com os padrões internacionais?
Sim. As unidades são construídas de acordo com os padrões nacionais GB/T e testadas conforme IEC 62271-202, IEC 60076 e IEC 60529. Os relés de proteção são enviados com configurações de código de rede configuráveis para EN 50549, IEEE 1547 ou códigos nacionais, e a medição atende aos requisitos de precisão de classe 0.5s/0.2s.
Qual é o prazo de entrega para uma entrega completa?
As classificações padrão são enviadas em 10–16 semanas; unidades maiores (2,500–4,000 kVA) levam de 14 a 20 semanas. Como o design estilo chinês é padronizado, os slots de produção são mais curtos do que as construções europeias sob medida. Confirme os slots por escrito com antecedência, especialmente para programas de múltiplas unidades.
Referências
- IEC 62271-202 — Subestações pré-fabricadas — padrão regulador para design de unidade completa e testes de tipo.
- Série IEC 60076 — Transformadores de potência — padrão base para o transformador elevador.
- IEC 60529 — Código IP — define a proteção de invólucro IP54/IP55.
- IEEE 1547 — Interconexão de Recursos de Energia Distribuída — Requisitos de interconexão da rede norte-americana.
- IRENA — Estatísticas de capacidade renovável — dados sobre a implantação global de energia solar e demanda de interconexão.
- U.S. DOE — Diretrizes de interconexão solar — requisitos de interconexão para energia solar em grande escala.
- Jiangsu Subian Electric Power — site oficial — fabricante e exportador de subestações específicas para PV.
Conclusão
A introdução das subestações específicas para instalações da Subian no mercado representa um marco significativo no caminho para o estabelecimento do fornecimento de equilíbrio de plantas solares. A nova instalação representa um ponto de entrega totalmente certificado para subestações solares, cujos componentes essenciais — transformadores, equipamentos de manobra, proteção e medição — são fabricados, testados e entregues como equipamentos padrão. Isso significa que tanto os desenvolvedores de projetos quanto os contratantes devem manter seus cronogramas e reduzir custos sem comprometer a qualidade do local.
As novidades básicas incluem:
– Novos tipos de subestações PV chinesas combinam transformadores conectados a conversores e equipamentos de manobra de baixa e média tensão em um único equipamento testado.
– Dispositivos rebocados devem passar nos testes IEC 62271-202 e cumprir os requisitos do código da rede.
– Sua faixa de preço varia de $12.000 a $90.000 dependendo da classificação, que é 40–55% inferior à de equipamentos europeus semelhantes.
– É importante comparar as perdas e o custo total ao longo de 25 anos e concordar com o prazo de entrega com antecedência.
– Compare as marcas — Schneider, Siemens e ABB com fabricantes aprovados como Jiangsu Subian Electric Power.
Para preços de subestações PV, especificações e suporte à exportação, entre em contato com Jiangsu Subian Electric Power em www.subian-electric.com.