Ako solárne EPC zníži náklady na poruchu jednosmerného oblúka o 35 % so zlučovačom Soutya AFCI

Zázemie zákazníka

Stredne veľká solárna EPC spoločnosť so sídlom v Stuttgarte v Nemecku navrhuje a inštaluje komerčné strešné fotovoltaické systémy v celej Európe. S portfóliom 80 MW v rámci dlhodobých zmlúv O&M spoločnosť obsluhuje výrobné zariadenia, logistické centrá a prevádzkovateľov chladiarenských skladov. Každý projekt sa pohybuje od 500 kW do 2 MW a spoločnosť je zodpovedná za výstavbu aj priebežnú údržbu.

Tím O&M spoločnosti sa zaoberal zvyšujúcim sa počtom výpadkov meniča a tepelnými udalosťami spôsobenými jednosmernými oblúkovými poruchami. Hlavnými vinníkmi boli starnúce konektory, odieranie drôtov a uvoľnené koncovky v reťazcoch. Ako sa portfólio rozširovalo, náklady na reaktívnu údržbu začali znižovať ziskové marže.

Výzva: Nezistené chyby DC oblúka

Poruchy jednosmerného oblúka sú nebezpečné, pretože sa udržujú bez odberu dostatočného prúdu na spustenie štandardnej poistky alebo ističa. V existujúcich zlučovacích skriniach spoločnosti boli inštalované iba strunové poistky a prepäťové ochrany. Tieto poskytovali nadprúdovú a prepäťovú ochranu, ale nedokázali odhaliť sériové oblúkové chyby, ktoré sa vyskytujú v poškodených kábloch alebo uvoľnených spojeniach.

Následky boli hmatateľné. Počas 12 mesiacov pred projektom tím reagoval na 14 výpadkov meniča, ktoré boli vysledované až k poškodeným konektorom. Každá cesta si vyžadovala návštevu miesta, termovízne skenovanie a manuálnu kontrolu každého pripojenia v reťazci. Jedna relácia na riešenie problémov trvala v priemere osem hodín. Okrem toho boli hlásené dva prípady takmer neúspechu, keď oblúk roztavil izoláciu konektora, čo spôsobilo dym a hrozilo nebezpečenstvo požiaru. Odhadované náklady na takúto udalosť, ak sa nezachytia, by mohli presiahnuť 50 000 USD v podobe poškodenia majetku a prestojov.

Prečo Soutya DC AFCI Combiner Box?

Spoločnosť hodnotila tri možnosti. Prvým bolo pridanie modulov AFCI na vstup meniča, ale to monitoruje iba kombinovaný výstup všetkých reťazcov a nedokáže identifikovať, ktorý reťazec má poruchu. Druhou možnosťou bola výmena všetkých káblových konektorov za kvalitnejšie, čo by neriešilo budúcu degradáciu. Treťou možnosťou bol kombinačný box Soutya DC AFCI s konfiguráciou 12 v 1.

Rozhodnutie padlo na tri kľúčové výhody. Po prvé, zlučovač Soutya poskytuje detekciu poruchy oblúka na reťazci. Každý z 12 vstupov je monitorovaný nezávisle, takže porucha je okamžite lokalizovaná. Po druhé, jednotka integruje AFCI aj nadprúdovú ochranu do jedného krytu, čo zjednodušuje inštaláciu a znižuje počet komponentov na kontrolu. Po tretie, vyhovuje UL 1699B a podporuje konštrukčné požiadavky IEC 62548, čo dáva EPC dôveru pre európske aj exportné trhy.

Proces implementácie a aplikácie

Projekt bol nasadený v troch komerčných strešných poliach, každé s 8 až 10 reťazcami. Celý projekt trval od plánovania po uvedenie do prevádzky šesť týždňov. Existujúce zlučovacie boxy boli odstránené a nahradené zlučovacím boxom Soutya DC AFCI. Pretože usporiadanie 12 v 1 zodpovedalo existujúcemu vedeniu strún, tím znovu použil väčšinu DC káblov, čím ušetril náklady na materiál a čas inštalácie.

Typickým problémom bola dodatočná montáž do stiesnených priestorov. Nová zlučovacia skrinka má väčší pôdorys ako jednoduchá jednotka len s poistkou, takže montážne konzoly bolo potrebné nastaviť na jednej streche. Tím to vyriešil použitím zadnej dosky z nehrdzavejúcej ocele a flexibilného potrubia, čím sa dokončila modernizácia bez zmeny konštrukčného usporiadania.

Po inštalácii tím pripojil výstup Modbus RTU k existujúcemu SCADA systému. Zlučovač vysielal prúd, napätie a stav poruchy oblúka do vzdialeného monitorovacieho centra. Testy uvedenia do prevádzky zahŕňali simulovanú poruchu oblúka, ktorú jednotka odstránila za menej ako 0,5 sekundy, pričom identifikovala presný reťazec.

Kvantifikovateľné výsledky

• Skrátený čas na riešenie problémov o 90 %:Priemerná doba odozvy na poruchu klesla z 8 hodín na 45 minút, pretože AFCI box okamžite identifikuje chybný reťazec.
• Znížené náklady na prevádzku a údržbu o 35 %:Tieto tri lokality si teraz vyžadujú menej tiesňových volaní. Ročné úspory v celom portfóliu dosahujú 18 000 USD.
• Zníženie prestojov meniča o 60 %:Zabránením trvalého iskrenia, ktoré by spôsobilo výpadky meniča, zaznamenali lokality o 60 % menej neplánovaných odpojení.
• Predčasne boli zistené dve oblúkové poruchy:Počas prvých 12 mesiacov jednotka zachytila ​​dve sériové oblúkové poruchy v ich počiatočnom štádiu, čím zabránila potenciálnym požiarom a škodám.

Celkový vplyv presahoval čísla. Tím O&M prešiel od reaktívnej opravy k proaktívnej kontrole. Údaje zozbierané zo zlučovacej skrinky im umožnili naplánovať výmenu káblov počas plánovaných intervalov údržby ako v prípade núdze.

Posudok klienta

"Zlučovač Soutya DC AFCI dal našej posádke možnosť identifikovať chybný konektor skôr, ako z neho vyhorí. Alarm na reťazec a zaznamenávanie údajov zmenili spôsob, akým spravujeme naše portfólio fotovoltických zariadení."

Poučenia a odporúčania

1. Umiestnite detekciu poruchy oblúka na úroveň reťazca. Detekcia na úrovni meniča nedokáže lokalizovať chyby a ponecháva dlhé vedenia jednosmerného kábla nechránené.
2. Skombinujte monitorovanie s ochranou. Kombinátor, ktorý hlási aktuálny a stav jednotlivých reťazcov, vytvára použiteľné údaje pre prediktívnu údržbu.
3. Rozpočet na školenie. Príznaky poruchy oblúka sa líšia od nadprúdových udalostí a technici musia pochopiť technológiu, aby mohli reagovať.

Ak by spoločnosť mala spustiť tento projekt znova, nainštalovali by krabice Soutya AFCI na všetky nové projekty od začiatku a potom by sa dodatočne vybavili. Štandardizácia konfigurácie 12 v 1 by im zjednodušila inventár náhradných dielov a zvýšila konzistentnosť vzdialenej diagnostiky naprieč pracoviskami.

Referencie

1. UL 1699B:2018 Fotovoltaická (FV) ochrana obvodu proti elektrickému oblúku.Odkaz
2. IEC 62548:2016 Fotovoltaické (FV) polia – Požiadavky na dizajn.Odkaz
3. IEC 60364-7-712:2017 Nízkonapäťové elektrické inštalácie – Časť 7-712: Solárne PV napájacie systémy.Odkaz