Jak instalator instalacji fotowoltaicznych obniżył awarie obwodów prądu stałego o 62% dzięki wyłącznikom nadprądowym prądu stałego

Wykonawca instalacji EPC i O&M zajmujący się energią słoneczną obsługujący komercyjne zestawy dachowe i małe układy do montażu naziemnego o mocy 60 MW w Arizonie i Nevadzie wymienił zabezpieczenie ciągów prądu stałego oparte na bezpiecznikach na miniaturowe wyłączniki automatyczne Soutya DC w 210 obudowach sumatorów. Przestoje spowodowane usterkami spadły o 62%, a modernizacja zwróciła się w czasie krótszym niż siedem miesięcy.

Historia klienta: Kto podjął się modernizacji ochrony DC?

Klientem jest firma zajmująca się inżynierią, zaopatrzeniem i budową instalacji fotowoltaicznych z wewnętrznym działem obsługi i konserwacji. Zatrudnienie wynosi 120 osób. Flota obejmuje 60 MW w 340 komercyjnych systemach dachowych i sześciu naziemnych systemach w Arizonie, Nevadzie i południowym Utah. Właścicielami aktywów są sieci handlowe, operatorzy chłodni oraz dwie spółki komunalne.

Wielkość floty wzrosła o 40% w ciągu 18 miesięcy, podczas gdy personel obsługi i konserwacji pozostał na niezmienionym poziomie. Umowy serwisowe zapewniają 48-godzinny okres reakcji na usterki mające wpływ na produkcję, a za przeoczenie okien wiążą się kary.

Jakie problemy stworzyła istniejąca ochrona prądu stałego?

Każda skrzynka połączeniowa chroniła od 12 do 16 ciągów za pomocą bezpieczników 15 A i 20 A DC. Takie rozwiązanie spowodowało trzy powtarzające się problemy.

• Diagnoza trwała dłużej niż naprawa.Przepalony bezpiecznik nic nie mówi, który sznurek go spowodował. Załoga odizolowała cały sumator, a następnie przetestowała struny pojedynczo za pomocą miernika cęgowego. Średni czas izolacji uszkodzonego ciągu wynosił 74 minuty, a do każdego połączenia potrzebnych było dwóch techników.
• Mnożyły się części zamienne.W ciężarówkach jeździło dwanaście jednostek SKU bezpieczników obejmujących znamionowe napięcie, natężenie prądu i typy oprawek, a roczne wydatki wynosiły 26 400 dolarów.
• Przestoje się kumulują.Ciągłe awarie w ciągu roku pozbawiły całą flotę 1480 MWh energii o wartości około 77 000 dolarów według zakontraktowanych stawek i spowodowały nieplanowane przejazdy 620 ciężarówek po 310 dolarów za sztukę.

Grad w obszarze metra Phoenix, który wystąpił jednej wiosny, spowodował 90 awarii bezpieczników w ciągu tygodnia. Załogi pracowały przez cały weekend, a dwóch właścicieli aktywów zgłosiło kredyty serwisowe w ramach okna reakcji.

Dlaczego warto wybrać wyłączniki nadprądowe Soutya DC?

Zespół inżynierów porównał cztery ścieżki. Monitorowanie na poziomie łańcucha przy użyciu istniejących bezpieczników wiązało się z kosztami inwestycyjnymi przekraczającymi 900 USD na moduł łączący. Wskazanie opraw bezpiecznikowych rozwiązało diagnozę, ale pozwoliło zachować stan bezpieczników i skrócić czas przestojów. Wyłączniki prądu stałego w obudowie formowanej przekraczały głębokość istniejących obudów, co oznaczało nowe skrzynki i nowe podkładki betonowe w miejscach montażu naziemnego.

Miniaturowy wyłącznik automatyczny Soutya DC pasował do obudowy i przepływu pracy w czterech punktach:

• Możliwość resetowania z widocznym wskaźnikiem wyłączenia, dzięki czemu technik identyfikuje uszkodzony ciąg na pierwszy rzut oka.
• Dwubiegunowa szyna DIN, która wpada w istniejącą szynę 35 mm bez zmiany obudowy.
• Komora łukowa specyficzna dla prądu stałego z płytkami rozdzielającymi. Prąd stały nie ma naturalnego prądu zerowego, więc wygaszanie łuku zależy od geometrii komory i prędkości wyzwalania niż w przypadku przejścia przez zero.
• Zakres amperów od 6 A do 63 A obejmujący całą flotę z trzema jednostkami SKU zamiast dwunastu.

Wartości znamionowe sprawdzono zgodnie z normą IEC 60947-2 i wykazem sumatorów, w tym napięciem znamionowym prądu stałego, zdolnością wyłączania i oznaczeniem polaryzacji.

Jak wdrożono wdrożenie DC MCB?

Projekt trwał 14 tygodni w dwóch stanach.

1. Audyt floty (tygodnie 1–3).Załogi zarejestrowały liczbę ciągów, napięcie w obwodzie otwartym, prąd roboczy, wymiary obudowy i wewnętrzną temperaturę otoczenia w każdym sumatorze.
2. Specyfikacja i walidacja laboratoryjna (tygodnie 4–6).Przetestowano dwadzieścia jednostek w układzie o mocy 1,2 MW za pomocą obrazowania termowizyjnego podczas szczytowego natężenia promieniowania oraz weryfikacji wyłączenia na granicach prądu stałego falownika.
3. Pilotaż w trzech lokalizacjach (tygodnie 7–9).Ekipy terenowe mierzyły czas procedury resetowania i rejestrowały każde zdarzenie związane z wyłączeniem.
4. Dwufalowe wprowadzenie floty (tygodnie 10–13).Prace przebiegały w zaplanowanych okresach konserwacji, więc modernizacja nie spowodowała utraty żadnego pokolenia.
5. Dokumentacja i części zamienne (tydzień 14).Zaktualizowano schematy jednokreskowe, specyfikacje momentu obrotowego i etykiety, a każda ciężarówka otrzymała ustandaryzowany zestaw części zamiennych.

Trudny moment.Dwa sumatory w pilocie zadziałały między 13:00 a 15:00 w pogodne dni. Prąd stringu zmierzony 8,6 A w porównaniu z wyłącznikiem 10 A wewnątrz obudowy, w temperaturze otoczenia wynoszącej 68°C. Obniżenie parametrów termicznych wewnątrz skrzynki spowodowało, że efektywna pojemność spadła poniżej mocy wyjściowej łańcucha. Rozwiązanie polegało na powiększeniu tych stanowisk do wyłączników 16 A i dodaniu 20 mm szczeliny wentylacyjnej wewnątrz drzwi obudowy, po czym placówki działały przez osiem tygodni bez uciążliwych podróży.

Co w liczbach przyniosło przejście na wyłączniki nadprądowe DC?

• Nieplanowane przejazdy ciężarówek: 620–260 rocznie, redukcja o 58%, oszczędność 111 600 USD na kosztach pracy i pojazdów.
• Utracona produkcja w wyniku awarii ciągów: 1480 MWh do 562 MWh rocznie, co oznacza spadek o 62%, odzyskanie około 47 800 dolarów zakontraktowanych przychodów.
• Średni czas izolacji uszkodzonego łańcucha: 74–22 minuty, spadek o 70%.
• Roczne wydatki na komponenty zabezpieczające: od 26 400 do 17 400 dolarów, co oznacza spadek o 34%.
• Całkowite zidentyfikowane oszczędności: 187 000 USD rocznie w porównaniu z kosztami modernizacji wynoszącymi blisko 96 000 USD, zwrot kosztów w czasie krótszym niż siedem miesięcy.

Zmienił się także profil bezpieczeństwa załogi. Wymiana bezpiecznika pod obciążeniem zniknęła ze standardowej procedury, a instrukcja pracy dla prądu stałego w przypadku uszkodzenia łańcucha obejmuje teraz blokadę, kontrolę wzrokową i reset.

Co Klient mówi o projekcie?

„Awaria łańcucha oznaczała zwykle dwóch techników, zestaw bezpieczników i większą część popołudnia” – powiedział dyrektor działu O&M. "Teraz jeden technik otwiera obudowę, odczytuje zadziałanie wyłącznika, naprawia ciąg i resetuje go. Popołudniowe wezwania spadły o połowę w ciągu pierwszego miesiąca."

Szef inżynierii dodał: "Audyt był tą częścią, która się liczyła. Dobór wyłączników do otoczenia obudowy, a nie do prądu stringów z tabliczki znamionowej, pozwolił uniknąć uciążliwych wyłączeń."

Czego inne EPC i właściciele aktywów mogą nauczyć się z tego projektu?

• Rozmiar pudełka, a nie arkusza danych.Wewnętrzna temperatura otoczenia w obudowie dachowej może wynosić 25°C powyżej temperatury powietrza zewnętrznego i spowodować obniżenie wartości znamionowych wyłącznika znacznie poniżej wartości znamionowych na tabliczce znamionowej.
• Pilot w najgorętszym miejscu o najwyższym napromieniowaniu.Pojedyncza próba w chłodne dni ukrywa zachowanie termiczne, które powoduje uciążliwe wycieczki w lipcu.
• Traktuj czas diagnozy jako główną oszczędność.Części zamienne zapewniły jedną trzecią oszczędności; szybsza lokalizacja usterki zapewniła resztę.
• Odbicie.Zespół rozpoczynał audyt przed sezonem gradowym i negocjował z dostawcą obudowy wstępnie zmontowany zestaw modernizacyjny, co stanowiło zmianę o wartości 12 USD za obudowę i robociznę instalacyjną.

Referencje

• IEC 60947-2:2019, Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa – Część 2: Wyłączniki.webstore.iec.ch/publication/62482
• UL 1699B:2018, Ochrona fotowoltaiczna (PV) prądu stałego przed łukiem elektrycznym.shopulstandards.com/ProductDetail.aspx?productId=UL1699B
• Badanie symulacyjne procesu ruchu łuku w miniaturowych wyłącznikach prądu stałego.doi.org/10.1063/5.0174184

Wyślij zapytanie

Dane techniczne i wartości znamionowe miniaturowego wyłącznika automatycznego Soutya DC są dostępne na stronieMiniaturowy wyłącznik prądu stałegostrona produktu.