Πώς ένα ηλιακό αγρόκτημα μείωσε τον κίνδυνο αστοχίας χορδών κατά 60% με έναν απομονωτή 1000V DC Combiner Box 2 In 1 Out

Υπόβαθρο πελατών

Ένας χειριστής μεσαίου μεγέθους ηλιακού αγροκτήματος στις νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες διαχειρίζεται μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση 50 MW. Η εγκατάσταση χρησιμοποιεί σειρές 1.500V DC, αλλά λόγω της παλαιού τύπου υποδομής, τα κουτιά συνδυασμού λειτουργούν στα 1.000V DC. Ο ιστότοπος διαθέτει πάνω από 200 κουτιά συνδυασμού, το καθένα από τα οποία χειρίζεται πολλές χορδές. Η ομάδα συντήρησης αντιμετώπισε συχνές βλάβες απομόνωσης και περιστατικά φλας, προκαλώντας απρόβλεπτους χρόνους διακοπής λειτουργίας και κινδύνους για την ασφάλεια.

Προκλήσεις με τα υπάρχοντα κουτιά συνδυασμού

Τα υπάρχοντα κουτιά συνδυασμού χρησιμοποιούσαν περιστροφικούς διακόπτες που απαιτούσαν χειροκίνητη απομόνωση. Οι τεχνικοί έπρεπε να απενεργοποιήσουν τους μετατροπείς ανάντη κατά τη διάρκεια της συντήρησης, οδηγώντας σε απώλειες παραγωγής έως και 2% μηνιαίως. Οι διακόπτες απομόνωσης επίσης υποβαθμίστηκαν μετά από επαναλαμβανόμενη χρήση, προκαλώντας αντίσταση επαφής που είχε ως αποτέλεσμα την υπερθέρμανση. Τον περασμένο χρόνο, πέντε κουτιά υπέστησαν μικροσυμβάντα λάμψης τόξου, τραυματίζοντας έναν τεχνικό (μη σοβαρό). Ο ξεπερασμένος σχεδιασμός δεν είχε εντοπισμό σφαλμάτων τόξου και το περίβλημα δεν πληρούσε τα πιο πρόσφατα πρότυπα IP65 για την είσοδο σκόνης και υγρασίας σε εξωτερικούς χώρους.

Ο χειριστής προσπάθησε να αντικαταστήσει διακόπτες με μονάδες υψηλότερης βαθμολογίας από διαφορετικό προμηθευτή, αλλά τα προβλήματα τοποθέτησης και η ασυμβατότητα με την υπάρχουσα διαμόρφωση 2-σε-1-έξω (δύο συμβολοσειρές εισόδου, μία έξοδος) προκάλεσαν καθυστερήσεις. Το κιβώτιο συνδυασμού ενός ανταγωνιστή με ενσωματωμένο απομονωτή απέτυχε εντός έξι μηνών λόγω ανεπαρκούς ονομαστικής τάσης DC στα 1.000 V υπό πλήρες φορτίο.

Γιατί το Soutya 1000V DC Combiner Box 2 In 1 Out Isolator;

Η τεχνική ομάδα αξιολόγησε τρεις πωλητές. Το προϊόν της Soutya ξεχώρισε για δύο λόγους: ο διακόπτης απομόνωσης δοκιμάστηκε σε 1.000V DC σε συνεχές ρεύμα 32A, υπερβαίνοντας τις απαιτήσεις της τοποθεσίας 25A ανά χορδή. Το κουτί προσέφερε μια πραγματική διαμόρφωση 2-σε-1-έξω με τερματικά με ετικέτα, μειώνοντας τα σφάλματα εγκατάστασης. Το περίβλημα με ονομαστική IP65 και η ενσωματωμένη προστασία από σφάλματα τόξου συνεχούς ρεύματος (σύμφωνα με το UL 1699B) αντιμετώπισαν προβλήματα ασφάλειας. Η μονάδα περιελάμβανε μια συσκευή προστασίας από υπερτάσεις με ονομαστική τιμή 1.000 V DC ανά IEC 61643-11, προστατεύοντας από μεταβατικές καταστάσεις που προκαλούνται από κεραυνούς.

Η απόφαση επηρεάστηκε επίσης από την 5ετή εγγύηση της Soutya και τη διαθεσιμότητα τοπικών αποθεμάτων. Η τιμή ανά μονάδα ήταν 15% χαμηλότερη από τον πλησιέστερο ανταγωνιστή με παρόμοιες προδιαγραφές.

Διαδικασία Υλοποίησης

Το έργο αντικατέστησε 50 παλαιωμένα κιβώτια συνδυασμού σε διάστημα δύο μηνών. Κάθε αντικατάσταση χρειαζόταν δύο ώρες για μια ομάδα δύο ατόμων, συμπεριλαμβανομένης της απενεργοποίησης, της μεταφοράς καλωδίωσης και της δοκιμής. Ο σχεδιασμός iso-intor επέτρεψε μια γρήγορη διαδικασία κλειδώματος/αποκοπής χωρίς κλείσιμο ανάντη. Μια πρόκληση ήταν ότι η υπάρχουσα διάταξη του αγωγού δεν ευθυγραμμίστηκε με τα νοκ-άουτ του νέου κουτιού. Η ομάδα χρησιμοποίησε εύκαμπτους προσαρμογείς αγωγών αντί να κόψει νέες τρύπες, διατηρώντας την αξιολόγηση IP του περιβλήματος. Μετά την εγκατάσταση, κάθε κουτί δοκιμάστηκε για αντοχή μόνωσης και πολικότητα. Ένα τυπικό πρόβλημα ήταν οι χαλαρές βίδες ακροδεκτών — το οποίο επιλύθηκε χρησιμοποιώντας έναν οδηγό ροπής ρυθμισμένο στα 5 Nm σύμφωνα με τις οδηγίες του Soutya. Δεν σημειώθηκαν αστοχίες κατά τη φάση της θέσης σε λειτουργία.

Ποσοτικοποιήσιμα αποτελέσματα

Μετά από έξι μήνες λειτουργίας:

• Ο μη προγραμματισμένος χρόνος διακοπής μειώθηκε κατά 60%, από 12 ώρες το μήνα σε λιγότερο από 5 ώρες.
• Το κόστος συντήρησης μειώθηκε κατά 8.000 $ ετησίως λόγω μειωμένων αντικαταστάσεων διακόπτη.
• Οι απώλειες παραγωγής ενέργειας από τις χειροκίνητες διακοπές λειτουργίας μειώθηκαν κατά 1,5%, προσθέτοντας έσοδα 12.000 $ ετησίως.
• Τα περιστατικά φλας σταμάτησαν εντελώς. δεν αναφέρθηκαν συμβάντα ασφαλείας.
• Η απόδοση του μετατροπέα βελτιώθηκε κατά 0,3% επειδή η σταθερή τάση στοιχειοσειράς μείωσε τις απώλειες μερικής σκίασης.

Η συνολική περίοδος απόσβεσης για τις 50 μονάδες ήταν 11 μήνες.

Μαρτυρία πελάτη

"Η μετάβαση στο κιβώτιο συνδυασμού Soutya ήταν απρόβλεπτη. Ο ενσωματωμένος απομονωτής και το SPD μας έσωσαν από μια πιθανή πυρκαγιά το περασμένο καλοκαίρι κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας με κεραυνούς. Οι τεχνικοί μας αισθάνονται πιο ασφαλείς και δεν χάνουμε πλέον μισή μέρα παραγωγής για τακτική συντήρηση." — Διευθυντής λειτουργιών εγκατάστασης

Μαθήματα και συστάσεις

1. Δώστε προτεραιότητα στην ασφάλεια απομόνωσης:Για τα υπάρχοντα συστήματα συνεχούς ρεύματος 1.000 V, αναβαθμίστε σε κιβώτια συνδυασμού με ενσωματωμένους απομονωτές για να μειώσετε τον κίνδυνο λάμψης τόξου. Ο βαθμός διακοπής φορτίου της μονάδας Soutya εξασφαλίζει ασφαλή αποσύνδεση υπό ρεύμα.
2. Συμπεριλάβετε προστασία από υπερτάσεις:Ακόμη και σε περιοχές με χαμηλό φωτισμό, τα SPD αποτρέπουν τη αθροιστική ζημιά από την εναλλαγή μεταβατικών. Το SPD συμβατό με το IEC 61643-11 σε αυτό το πλαίσιο έχει ήδη απορροφήσει δύο υπερτάσεις χωρίς αστοχία.
3. Επαληθεύστε έγκαιρα τη συμβατότητα:Παραγγείλετε δείγματα για να δοκιμάσετε την εφαρμογή, τα νοκ άουτ και τους συνδέσμους αγωγών. Η προσαρμογή πεδίου με εύκαμπτο αγωγό ήταν μικρή αλλά χρειαζόταν προηγούμενη έγκριση από τους μηχανικούς.

Παραπομπές: IEC 62548:2016 Συστοιχίες φωτοβολταϊκών (PV) – Απαιτήσεις σχεδιασμού (ενότητα για την καλωδίωση του κιβωτίου συνδυασμού και την προστασία από υπερένταση). IEC 61643-11:2011 Συσκευές προστασίας από υπέρταση χαμηλής τάσης (μέρος 11, που καλύπτει τα DC SPD για Φ/Β). UL 1699B:2018 Φωτοβολταϊκά (PV) Προστασία κυκλώματος σφαλμάτων συνεχούς ρεύματος τόξου (για ανίχνευση σφαλμάτων τόξου σε κιβώτια συνδυασμού).