Ako zlučovač 690 V AC 4 v 1 vylúči poruchy na striedavej strane solárnej elektrárne o 78 %

Komerčný prevádzkovateľ solárnych zariadení v južnej Európe spravuje 85 MW pozemnej fotovoltaickej kapacity v dvanástich lokalitách. Každé miesto používa vysokovýkonné reťazcové invertory s výstupom 690 V AC. Pred modernizáciou bolo AC prepojenie medzi štyrmi invertormi a zvyšovacím transformátorom najnáchylnejším bodom celého závodu. Po dodatočnom vybavení zlučovačom Soutya 690 V AC Combiner Box 4 In 1 Out operátor skrátil prestoje na strane AC o 78 % za šesť mesiacov.

Aké bolo pozadie a prevádzková situácia zákazníka?

Spoločnosť prevádzkuje niekoľko 5 MW až 10 MW fotovoltaických elektrární postavených v rokoch 2017 až 2020. V každej elektrárni dodávajú skupiny štyroch meničov striedavé napätie 690 V cez samostatné rozvodné skrine a samostatné rozvádzače pred vstupom do transformátora stredného napätia.

Zastarané vedenie a neintegrované ochranné zariadenia sa stali problémom spoľahlivosti. V závodoch pracoval malý tím O&M a priemerný čas na diagnostiku problému na strane AC presiahol pol dňa. S prechodom regiónu na kratšie výkupné tarify vlastník potreboval vyššiu dostupnosť a nižšie servisné náklady na kilowatthodinu.

Čo presne spôsobilo, že ich vedenie na strane AC sa stalo opakovaným prekážkou?

Pred dodatočnou montážou výstup každého meniča smeroval do všeobecnej rozvodnej skrinky 690 V AC vybavenej samostatnými ističmi, skrutkovými zvodičmi prepätia a svorkovnicami. Tieto boxy neposkytovali rovnaký fázový odstup ani adekvátny odvod tepla. Poruchy sa vyskytli v troch hlavných formách:

• Uvoľnené svorky na 690 V podávačoch spôsobili prehriatie a občasné vypínanie.
• Zvodiče boli namontované bez správnej koordinácie typu 2, takže bleskom vyvolané prechodné javy poškodili výkonové stupne meniča dvakrát za jeden rok.
• Pretože údržba jedného striedača vyžadovala otvorenie krytu pod napätím, pracovníci museli odstaviť celú skupinu so štyrmi meničmi, čo spôsobilo straty vo výrobe približne 920 USD za hodinu na závod.

Celkové ročné náklady na tieto poruchy na strane AC – vrátane materiálu na opravu, práce a stratených príjmov – boli 23 000 USD na miesto s výkonom 10 MW.

Prečo si vybrať Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Operátor preskúmal tri alternatívy: štandardné AC rozvodné dosky od miestneho výrobcu panelov, komerčné poistkové odpojovače a skrinku Soutya. Výrobca panela nemohol dodať rozvádzač 690 V AC, ktorý by prešiel testami prepäťovej ochrany typu 2, ktoré vyžaduje IEC 61643-11. Odpojovačom s poistkami chýbala správna koordinácia skratu s nadradeným transformátorom.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out presne zodpovedal existujúcej elektrickej topológii. Spája štyri 690 V AC vstupy do jedného chráneného výstupu so štyrmi vstupnými ističmi a jedným výstupným ističom. Integrovaná prepäťová ochrana je hodnotená podľa IEC 61643-11 a usporiadanie krytu poskytuje oddelené oddelenia pre kabeláž a živé prípojnice. To znížilo potrebnú stopu o viac ako 60 % v porovnaní s predchádzajúcim rozvádzačom.

Ako bolo riešenie nasadené na viacerých lokalitách?

Projekt inštalácie prebiehal v troch fázach počas štyroch mesiacov. Tím vybral ako pilotné miesto závod s najvyššou históriou porúch.

Hlavné kroky boli:

1. Odpojili AC stranu jednej skupiny so štyrmi meničmi a odstránili existujúce kryty.
2. Namontovaný box Soutya na existujúci rám unitrat v blízkosti transformátora.
3. Ukončené štyri medené káble 185 mm² od meničov a jeden kábel 300 mm² k transformátoru.
4. Nakonfigurujte hodnoty vstupného ističa tak, aby zodpovedali ochrane výstupu meniča a nastavili SPD na systémové napätie 690 V AC.
5. Uvedenie monitorovacieho výstupu do prevádzky na RS485 a skontrolovanie prahových hodnôt vypnutia voči SCADA závodu.

Typickým problémom bolo, že existujúce výstupné káble zo štyroch invertorov mali rôzne dĺžky a ležali v rôznych trasách žľabov. To spôsobilo mierne nevyvážené impedancie linky. Riešením bolo nainštalovať prípojnicové ekvalizérové ​​prepojenia a orezať dĺžky káblov v rámci každej skupiny; koncová teplota zostala rovnomerná po dni prevádzky pri plnom zaťažení.

Aké merateľné výsledky rastlina dosiahla?

Šesť mesiacov po prvej inštalácii prevádzkovateľ porovnal pilotnú lokalitu s jej historickou výkonnosťou:

• Frekvencia porúch na strane striedavého prúdu klesla z dvanástich incidentov za rok na menej ako tri, čo predstavuje zníženie o 75 %.
• Neplánované prestoje v dôsledku porúch 690 V AC klesli o 78 %, čo predstavuje 11,5 dodatočných hodín prevádzky pri plnom zaťažení na skupinu meničov za rok.
• Ročné náklady na zlyhanie na strane striedavého prúdu, vrátane straty výroby, klesli z 21 000 USD na 5 500 USD na 10 MW elektráreň.
• Čas inštalácie pre každú invertorovú skupinu sa skrátil z dvoch celých dní na štyri hodiny, čím sa ušetrilo 1 600 USD na práci na mieste.
• Izolácia jedného meniča kvôli údržbe už nevyžaduje odstavenie celej skupiny; skupina zostáva online na 75 % kapacity.

Čo hovorí riaditeľ závodu?

Vedúci inžinierskeho závodu prevádzkovateľa opísal účinok: „Zlučovač Soutya 690 V AC eliminoval najhoršie tepelné a nárazové poruchy, ktoré sme mali pri 690 voltoch. Za dvanásť mesiacov sme nedotiahli jeden terminál napájača a môžeme izolovať jeden invertor bez zastavenia výroby celého bloku. Táto zmena sa v tomto projekte vyplatila.“

Čo sa môžu ostatní priemyselní a solárni prevádzkovatelia naučiť z tejto rekonštrukcie?

Tento prípad poukazuje na niekoľko poučení, ktoré sa neobmedzujú len na pôvodnú rastlinu.

• Ochrana na strane AC si zaslúži rovnakú prísnosť špecifikácií ako ochrana šnúry na strane DC. SPD testované podľa normy IEC 61643-11 typu 2 a postupy návrhu poľa podľa normy IEC 62548 by sa mali odrážať na výstupe striedavého prúdu.
• Kompletná zlučovacia skriňa 4 v 1 znižuje inštalačné práce a čas hľadania chýb v závodoch na modernizáciu, kde je pevný priestor.
• Pred výberom krabice skontrolujte dĺžky káblov, izoláciu a vedenie žľabu; rovnaká blokovacia impedancia zníži riziko hotspotu.

Ak by operátor opakoval projekt, objednal by si jednu náhradnú škatuľu v počiatočnej dávke a počas uvádzania do prevádzky by vykonal skenovanie termovíziou, pretože tieto skeny umožnili konečné kontroly terminálu a boli by sledovateľné. Spoločnosť odvtedy použila rovnaký zlučovač 690 V AC na svoje staršie 10 MW elektrárne a očakáva rovnaké zlepšenie dostupnosti v celom portfóliu 85 MW.

Odvetvové referencie:

• IEC 62548:2016 Fotovoltaické (FV) polia – Požiadavky na dizajn. (Zdroj: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 Nízkonapäťové ochranné zariadenia proti prepätiu – Časť 11: SPD pripojené k nízkonapäťovým energetickým systémom. (Zdroj: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)