Οι διακόπτες κυκλώματος Soutya DC Molded Case μειώνουν το χρόνο διακοπής της ηλιακής ενέργειας κατά 35%

Ένα φωτοβολταϊκό εργοστάσιο 50 MW στη Νοτιοδυτική Αμερική αντικατέστησε 120 διακόπτες γήρανσης με διακόπτες κυκλώματος Soutya DC. Το αποτέλεσμα: μείωση 35% στον απρογραμμάτιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας, μείωση του ποσοστού αστοχίας του διακόπτη από 4,2% σε 0,8% και ετήσια εξοικονόμηση συντήρησης άνω των 60.000 $.

Ποια ήταν η κατάσταση λειτουργίας στην Ηλιακή Εγκατάσταση;

Η εγκατάσταση λειτουργεί 24 ηλιακά μπλοκ, καθένα από τα οποία τροφοδοτεί έναν σταθμό μετατροπής DC σε AC ισχύος 2 MW. Το αρχικό του σύστημα προστασίας DC αποτελούνταν από διακόπτες μινιατούρες που δεν περιλαμβάνονται στη λίστα UL που εγκαταστάθηκαν κατά την κατασκευή. Μετά από 14 χρόνια στο περιβάλλον της ερήμου, οι διακόπτες έδειξαν ορατά σημάδια θερμικής καταπόνησης και αρκετοί είχαν σκοντάψει κατά τη διάρκεια εργασιών ρουτίνας καθαρισμού όταν η υψηλή υγρασία δημιούργησε μονοπάτια διαρροής.

Οι διαχειριστές των εργοστασίων δέχονταν πίεση να αυξήσουν τη διαθεσιμότητα ενέργειας από 98,2% σε πάνω από 99% ως μέρος μιας συμφωνίας αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Κάθε απρογραμμάτιστο ταξίδι σήμαινε χαμένη γενιά και κάθε επίσκεψη αντικατάστασης απαιτούσε πλήρη διακοπή λειτουργίας συμβολοσειράς.

Ποιες προκλήσεις προκάλεσε το παλιό σύστημα προστασίας DC;

Κατά τους προηγούμενους 12 μήνες, το εργοστάσιο κατέγραψε 47 βλάβες που σχετίζονται με διακόπτες. Το πιο συνηθισμένο πρόβλημα ήταν η ενόχληση από παροδική υπερένταση, που προκλήθηκε από σφάλματα παρακείμενων στοιχειοσειρών. Όταν άνοιξε ένας μόνο διακόπτης ανάντη, επτά χορδές κατάντη σκοτείνιασαν. Η ομάδα συντήρησης ξόδεψε κατά μέσο όρο 3,5 ώρες ανά εκδήλωση, συμπεριλαμβανομένων των ταξιδιών στην περιοχή των 200 στρεμμάτων.

Οι παλαιότεροι διακόπτες δεν είχαν επίσης σαφή ένδειξη σφάλματος. Οι τεχνικοί έπρεπε να αφαιρέσουν τα καλύμματα και να χρησιμοποιήσουν κάμερες υπερύθρων για να εντοπίσουν ποια μονάδα είχε ανοίξει. Σε δύο περιστατικά, ένας διακόπτης που ενεργοποιήθηκε ξανά έκλεισε κατά λάθος ενώ υπήρχε ακόμα το σφάλμα κατάντη, προκαλώντας ζημιά στο κιβώτιο συνδυασμού και έναν μετατροπέα.

Τα ανταλλακτικά λιγοστεύουν και ο αρχικός προμηθευτής είχε διακόψει το μοντέλο. Το εργοστάσιο διέθετε 40 μονάδες πολλών διαφορετικών εμπορικών σημάτων, αλλά καμία δεν ταίριαζε με το υπάρχον αποτύπωμα, επομένως κάθε ανακατασκευή απαιτούσε τροποποιήσεις του πίνακα.

Γιατί το εργοστάσιο επέλεξε διακόπτες κυκλώματος Soutya DC Molded Case;

Η ομάδα μηχανικών αξιολόγησε τρεις επιλογές αντικατάστασης: διακόπτες AC με ονομασίες DC από έναν τοπικό διανομέα, επισκευασμένες μονάδες από τον αρχικό κατασκευαστή και τη γραμμή DC MCCB της Soutya. Οι υβριδικοί διακόπτες AC-to-DC είχαν χαμηλότερες ικανότητες διακοπής και απέτυχαν στη δοκιμή εσωτερικού βραχυκυκλώματος της μονάδας στα 10 kA. Οι επισκευασμένες μονάδες έφεραν εγγύηση 90 ημερών και δεν αντιμετώπιζαν το μοτίβο οχληρού ταξιδιού.

Ο διακόπτης κυκλώματος της Soutya με χυτή θήκη DC επιλέχθηκε μετά από μια δοκιμή δίπλα-δίπλα σε δύο χορδές. Το προϊόν πληρούσε τις απαιτήσεις UL 489 και πρόσφερε ονομαστική τάση λειτουργίας 1000 V DC με χωρητικότητα διακοπής 25 kA, άνετα πάνω από το μέγιστο διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος 12 kA επί τόπου. Οι διακόπτες διέθεταν επίσης μια οπτική σημαία ταξιδιού και βοηθητικές επαφές για απομακρυσμένη παρακολούθηση, τις οποίες κανένας άλλος υποψήφιος δεν παρείχε σε συγκρίσιμη τιμή.

Η απόφαση επηρεάστηκε επίσης από την προθυμία της Soutya να παράσχει τεχνική υποστήριξη εφαρμογών και 5ετή εγγύηση χωρίς αμφισβήτηση ανταλλακτικών.

Πώς αναπτύχθηκε το Soutya DC MCCB;

Το πρόγραμμα αντικατάστασης διήρκεσε οκτώ εβδομάδες σε πέντε υποσταθμούς. Το έργο χωρίστηκε σε πέντε φάσεις:

• Φάση 1: Επιτόπια έρευνα και επισήμανση και των 120 θέσεων διακόπτη.
• Φάση 2: Εγκατάσταση δύο πλαισίων στο μπλοκ 7 και δοκιμή φόρτισης 48 ωρών.
• Φάση 3: Πλήρης διάθεση στο μπλοκ 7 και 8, με μια συμβολοσειρά στα παλιά breakers ως έλεγχο.
• Φάση 4: Η αντικατάσταση των υπόλοιπων μπλοκ μετά τη σύγκριση ελέγχου έδειξε μείωση αστοχίας 4:1.
• Φάση 5: Εκπαίδευση δύο ηλεκτρολόγων εγκαταστάσεων σε διαδικασίες διάγνωσης ταξιδιού και αντικατάστασης.

Η κύρια τεχνική πρόκληση ήταν η προσαρμογή των υφιστάμενων σιδηροτροχιών στήριξης του κιβωτίου συνδυασμού. Οι συμπαγείς διαστάσεις του Soutya ταίριαζαν με την τυπική διάταξη ράγας DIN, αλλά οι προεξοχές της ράβδου διαύλου ήταν ελαφρώς μεγαλύτερες. Το εργοστάσιο χρησιμοποιούσε έναν προσαρμοσμένο χάλκινο προσαρμογέα που προμήθευε η Soutya και ο χρόνος εγκατάστασης ανά διακόπτη ήταν κατά μέσο όρο 27 λεπτά, ο οποίος περιελάμβανε ροπή στρέψης των ωτίδων και εφαρμογή αντιοξειδωτικής πάστας.

Ποια αποτελέσματα πέτυχε η Διευκόλυνση;

Μετά την εγκατάσταση του τελικού διακόπτη, το εργοστάσιο παρακολουθούσε την απόδοση για εννέα μήνες. Ο μη προγραμματισμένος χρόνος διακοπής λειτουργίας λόγω αστοχιών διακόπτη DC μειώθηκε από 11,6 ώρες το μήνα σε 0,8 ώρες ανά μήνα, μείωση 35% στο συνολικό χρόνο διακοπής λειτουργίας της εγκατάστασης όταν κανονικοποιήθηκε για εποχικότητα. Το ποσοστό αστοχίας του διακόπτη μειώθηκε από 4,2% ετησίως σε 0,8%.

Το κόστος συντήρησης μειώθηκε κατά 60.000 $ ετησίως, λόγω των λιγότερων επισκέψεων στο χώρο και της εξάλειψης του αποθέματος ανταλλακτικών. Το εργοστάσιο επέστρεψε τους αχρησιμοποίητους παλιούς διακόπτες σε έναν μεταπωλητή για 7.000 $. Η διαθεσιμότητα ενέργειας βελτιώθηκε στο 99,4%, γεγονός που προκάλεσε ένα μπόνους απόδοσης 150.000 $ από τον αγοραστή ρεύματος.

Οι βοηθητικές επαφές επέτρεψαν στο σύστημα SCADA του εργοστασίου να εμφανίζει έναν ανοιχτό διακόπτη σε πραγματικό χρόνο. Το Dispatch μπορεί τώρα να στείλει έναν ηλεκτρολόγο στη σωστή σειρά, μειώνοντας τον μέσο χρόνο διάγνωσης από 35 λεπτά σε 6 λεπτά.

Τι είπε ο Διευθυντής Συντήρησης του Εργοστασίου;

"Περιμέναμε χαμηλότερο ρυθμό ταξιδιού, αλλά δεν περιμέναμε ότι τα διαγνωστικά θα ήταν τόσο καθαρά. Η σημαία ταξιδιού και η απομακρυσμένη επαφή επιτρέπουν στους χειριστές του πίνακα ελέγχου μας να δουν την ακριβή θέση χωρίς να φύγουν από τον θάλαμο ελέγχου. Μείωσε τον χρόνο απόκρισής μας σε ένα κλάσμα από αυτό που ήταν", είπε ο υπεύθυνος ηλεκτρικών συντήρησης.

Ποια μαθήματα μπορούν να μάθουν άλλοι χειριστές;

Τρία σημεία από αυτό το έργο ισχύουν για οποιαδήποτε εγκατάσταση με παλαιό εξοπλισμό προστασίας DC:

• Επαληθεύστε την πραγματική ικανότητα διακοπής στη μέγιστη τάση του συστήματός σας. Ένας διακόπτης ονομαστικής ισχύος 25 kA στα 1000 V DC δεν είναι ίδιος με έναν διακόπτη ισχύος 25 kA στα 500 V DC.
• Χρησιμοποιήστε μια σταδιακή αντικατάσταση και κρατήστε δύο ή τρεις χορδές στον παλιό εξοπλισμό ως ομάδα ελέγχου. Συγκρίσιμα δεδομένα από το φυτό έδειξαν το αποτέλεσμα μέσα σε τέσσερις εβδομάδες.
• Επενδύστε σε διακόπτες με βοηθητικές επαφές. Το σήμα απομακρυσμένης κατάστασης πληρώθηκε από μόνο του εξαλείφοντας τον χρόνο περιπολίας και αποτρέποντας το λανθασμένο κλείσιμο μετά από ένα ταξίδι.

Εάν το έργο επαναλαμβανόταν, ο διαχειριστής θα είχε παραγγείλει πρόσθετους ανταλλακτικούς διακόπτες για την κάλυψη μιας δεύτερης τοποθεσίας από την πώληση των παλαιών μονάδων. «Υποτιμήσαμε πώς θα εμπιστευόμασταν τους διακόπτες Soutya και θα θέλαμε να τυποποιήσουμε το αδελφό εργοστάσιο», σημείωσε.

Αναφορές

• UL 489 Έκδ. 14-2025 - Διακόπτες κυκλώματος με χυτή θήκη, διακόπτες με χυτή θήκη και περιβλήματα διακοπτών κυκλώματος
• Μελέτη προσομοίωσης σχετικά με τη διαδικασία κίνησης τόξου των διακοπτών μινιατούρων DC, DOI: 10.1063/5.0174184