Η βάση ασφαλειοθήκης DC 1500V μειώνει το χρόνο διακοπής λειτουργίας της ηλιακής εγκατάστασης κατά 60%

Ποιο ήταν το ιστορικό του πελάτη;

Ένα ηλιακό εργοστάσιο ισχύος 50 MW στις νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες λειτουργεί με πάνω από 200.000 φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεμένα μέσω κιβωτίων συνδυαστή χορδών. Το εργοστάσιο τέθηκε σε λειτουργία πριν από 8 χρόνια και αντιμετώπισε αυξανόμενα ποσοστά αστοχίας στα συστήματα προστασίας ασφαλειών του, κατά τους καλοκαιρινούς μήνες αιχμής όταν οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος υπερβαίνουν τους 45°C.

Ποιες προκλήσεις αντιμετώπισαν;

Οι αρχικές θήκες ασφαλειών ονομάστηκαν για 1000V DC. Καθώς η εγκατάσταση επεκτάθηκε, οι τάσεις των στοιχειοσειρών έφτασαν τα 1500 V DC για να μειώσουν τις απώλειες καλωδίων. Οι παλαιότερες ασφαλειοθήκες δεν μπορούσαν να χειριστούν την υψηλότερη τάση, οδηγώντας σε συχνές βλάβες τόξου υπό συνθήκες υπερφόρτωσης. Η θερμική απεικόνιση αποκάλυψε θερμοκρασίες επαφής που υπερβαίνουν τους 110°C στο ονομαστικό ρεύμα. Το εργοστάσιο αντιμετώπισε κατά μέσο όρο 12 διακοπές που σχετίζονται με ασφάλειες ανά μήνα, καθεμία από τις οποίες απαιτούσε 4 ώρες για τη διάγνωση και την αντικατάσταση. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα 15.000 $ μηνιαίο κόστος συντήρησης και απώλεια εσόδων παραγωγής 8.000 $ ανά διακοπή.

Αξιολογήθηκαν εναλλακτικές λύσεις, συμπεριλαμβανομένων διακοπτών κυκλώματος συνεχούς ρεύματος και αντικατάστασης ηλεκτρονικών ασφαλειών. Οι διακόπτες προσέφεραν ζητήματα επιλεκτικότητας στα 1500 V και κοστίζουν 250 $ ανά μονάδα, ενώ οι ηλεκτρονικές ασφάλειες εισήγαγαν τρόπους αστοχίας στα κυκλώματα ανίχνευσης.

Γιατί επέλεξαν τη βάση ασφαλειοθήκης DC 1500V της Soutya;

Η ομάδα επιλογής εξέτασε τις ασφαλειοθήκες 1500V τριών κατασκευαστών. Το μοντέλο του Soutya πέρασε το τεστ 150% ονομαστικής τρέχουσας αύξησης θερμοκρασίας με περιθώριο 15°C πάνω από το όριο. Οι επάργυρες επαφές του διατήρησαν την αντίσταση επαφής κάτω από 0,5 mΩ μετά από 500 μηχανικές εργασίες. Ο σχεδιασμός του περιβλήματος IP65 επέτρεψε την εγκατάσταση σε εξωτερικούς χώρους χωρίς πρόσθετη στεγανότητα στις καιρικές συνθήκες. Η συμμόρφωση με το IEC 60269-1:2020 για τις ασφάλειες χαμηλής τάσης και το UL 1699B:2018 για την προστασία από σφάλματα τόξου συνεχούς ρεύματος έδωσε εμπιστοσύνη στην ομάδα μηχανικών. Η τιμή μονάδας των 45 $ ήταν 10% χαμηλότερη από τον πλησιέστερο ανταγωνιστή.

Πώς υλοποιήθηκε το προϊόν;

Το εργοστάσιο αντικατέστησε 520 ασφαλειοθήκες σε 65 κιβώτια συνδυαστή χορδών. Το έργο διήρκεσε 2 εβδομάδες με πλήρωμα 5 ηλεκτρολόγων. Βασικά βήματα που περιλαμβάνονται:

• Αποσύνδεση όλων των στοιχειοσειρών και επαλήθευση μηδενικής τάσης χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο ονομαστικής ισχύος 1500V.
• Αφαίρεση παλαιών στηριγμάτων ασφαλειών και επιθεώρηση ράβδων ζυγών για διάβρωση.
• Τοποθέτηση νέων στηριγμάτων Soutya με βαθμονομημένο δυναμόκλειδο που έχει ρυθμιστεί στα καθορισμένα 6 N·m.
• Εκτέλεση δοκιμών αντίστασης μόνωσης (500V megohmmeter) σε κάθε κουτί συνδυασμού.
• Αναζωογόνηση χορδών και καταγραφή θερμοκρασιών σε σταθερή κατάσταση για 24 ώρες.

Η κύρια πρόκληση ήταν ο περιορισμένος χώρος καλωδίωσης μέσα στα κιβώτια συνδυασμού. Η ομάδα χρησιμοποίησε εύκαμπτους χάλκινους βραχυκυκλωτήρες για να διατηρήσει την ελάχιστη ακτίνα κάμψης, μια λύση που τεκμηρίωσε για μελλοντική συντήρηση.

Ποια ποσοτικοποιήσιμα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν;

• Οι διακοπές λειτουργίας που σχετίζονται με ασφάλειες μειώθηκαν από 12 το μήνα σε 2 το μήνα – μείωση 60%.
• Το μηνιαίο κόστος συντήρησης μειώθηκε από 15.000 $ σε 5.000 $, εξοικονομώντας 120.000 $ ετησίως.
• Τα έσοδα χαμένης γενιάς από τη διακοπή λειτουργίας μειώθηκαν από 8.000 $ σε 1.300 $ το μήνα.
• Η θερμική απεικόνιση μετά από 6 μήνες έδειξε όλες τις συνδέσεις κάτω από τους 70°C σε πλήρες φορτίο.
• Μηδενικά περιστατικά σφάλματος τόξου αναφέρθηκαν σε 18 μήνες λειτουργίας.

Η συνολική διαθεσιμότητα της μονάδας βελτιώθηκε από 98,2% σε 99,4%, αυξάνοντας την ετήσια παραγωγή ενέργειας κατά 540 MWh.

Τι είπε ο πελάτης;

Ο διευθυντής συντήρησης του εργοστασίου σχολίασε: "Η μετάβαση στις ασφαλειοθήκες 1500V της Soutya έλυσε ένα χρόνιο πρόβλημα αξιοπιστίας. Δεν ανησυχούμε πλέον για τη ζέστη του καλοκαιριού που προκαλεί βλάβες στις ασφάλειες και η εξοικονόμηση κόστους δικαιολογούσε την αναβάθμιση εντός 9 μηνών." Ο ηλεκτρολόγος μηχανικός πρόσθεσε: "Ο συμπαγής σχεδιασμός έκανε τη μετασκευή ευκολότερη από ό,τι αναμενόταν. Έχουμε τυποποιήσει αυτές τις βάσεις για όλες τις μελλοντικές επεκτάσεις."

Ποια μαθήματα μπορούν να μάθουν άλλοι πελάτες;

1. Επαληθεύστε προσεκτικά τις ονομαστικές τάσεις.Οι ασφαλειοθήκες με ονομαστική τάση για 1000V δεν πρέπει ποτέ να χρησιμοποιούνται σε συστήματα 1500V, ακόμη και σε χαμηλότερα ρεύματα. Η ικανότητα απόσβεσης τόξου εξαρτάται από την τάση.
2. Μετρήστε την αντίσταση επαφής κατά την εγκατάσταση.Μια γραμμή βάσης κάτω από 0,5 mΩ εξασφαλίζει μακροπρόθεσμη αξιοπιστία. Χρησιμοποιήστε ένα μικρο-ωμόμετρο για ακριβείς μετρήσεις.
3. Σχέδιο θερμικής διαχείρισης.Σε περιβάλλοντα υψηλής ατμόσφαιρας, μειώστε τη βάση της ασφάλειας με βάση τις καμπύλες του κατασκευαστή. Η βάση Soutya επιτρέπει 100% ονομαστικό ρεύμα έως 50°C χωρίς μείωση.

Εάν ξεκινήσει ξανά το έργο, η ομάδα θα πραγματοποιούσε μια θερμική σάρωση όλων των υπαρχουσών συνδέσεων πριν από την αντικατάσταση για να εντοπίσει πιθανά hot spots που θα μπορούσαν να διορθωθούν ταυτόχρονα.

Αναφορές

• IEC 60269-1. Ασφάλειες χαμηλής τάσης - Μέρος 1: Γενικές απαιτήσεις [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 Φωτοβολταϊκά (PV) Προστασία κυκλώματος Τόξου-Σφάλματος συνεχούς ρεύματος.
• IEC 62606:2013 Γενικές απαιτήσεις για συσκευές ανίχνευσης σφαλμάτων τόξου (AFDD).