Študija primera: 1000 V DC kombinirana škatla s 6 vhodi in 2 izhodoma zmanjša stroške solarnega niza za 15 %

Ozadje stranke

Srednje veliko podjetje za solarni inženiring, nabavo in gradnjo (EPC) s sedežem v južni Španiji upravlja zemeljske instalacije na celotnem Iberskem polotoku. Z 200 zaposlenimi in letno cevovodom 80 MW podjetje redno dela na projektih, kjer so zemljišča, kabelske poti in razsmerniki razporejeni na ozkih geografskih območjih.

Podjetje je dobilo pogodbo za obnovitev moči in razširitev obstoječe sončne elektrarne z močjo 1,6 MW z dodajanjem 0,8 MW nove zmogljivosti. Obrat ni več izpolnjeval strožjih potreb glede varnosti in zmogljivosti današnje opreme za enosmerni tok, zato je bilo treba zamenjati stare omarice in kable. Inženirska ekipa je iskala rešitev, ki bi znižala stroške ravnovesja sistema, hkrati pa ohranila varno namestitev in minimalne zaustavitve.

Izzivi in ​​bolečine

Prvotna sončna elektrarna je uporabljala kombinirane omarice z nazivno napetostjo 600 V, povezane z invertersko linijo 380 V. Vsaka štiri vezja niza so bila združena v en podajalnik, kar je zahtevalo dolge nizkonapetostne kable. Na novem odseku je ekipa načrtovala uporabo 1000 V solarnih modulov in 1000 V centralnega pretvornika za zmanjšanje preseka kablov in izboljšanje učinkovitosti pretvornika.

Težava je bila v tem, da standardne 600 V kombinirane omarice niso mogle sprejeti višjih napetosti strun. Vodje projekta so zato potrebovali kombinirano omarico, ki je zmožna vzdrževati 1000 V DC, hkrati pa napajati dva neodvisna vhoda pretvornika. Obstoječe kabelske police in jarki si niso mogli privoščiti znatnih novih poti, zato je projekt potreboval kompaktno škatlo, ki je omogočala vstop šestih strun in dva skupinska izhoda za izhod, kar je omejilo nove poteze kablov in skrajšalo dolžine podajalnika.

Še en glavobol je prišlo zaradi vzdrževanja. V stari namestitvi so bili kratki stiki ali okvare nizov izolirani s počasnimi mehanskimi varovalkami. To je povzročilo dolgotrajno iskanje napak in nenačrtovane izgube proizvodnje vsakih nekaj mesecev. S prenovo elektrarne se je EPC želel izogniti tem izgubam.

Zakaj Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB Type?

Inženirska ekipa je ocenila tri možnosti: standardne domače razvodne omarice z držali za varovalke, uvožene visokonapetostne omarice, ki jih je ponudil partner modula, in omarice Soutya 1000 V DC. Prva rešitev je bila izključena, ker škatle, zgrajene na terenu, nimajo ustreznih ohišij z oceno IP in odklopnikov z oznako DC. Druga možnost je bila dražja in je imela dobavne roke več kot deset tednov.

Kombinirna omarica Soutya 1000V DC je izstopala zaradi treh lastnosti izdelka, ki so natančno ustrezale zahtevam projekta.

• Šest vhodov DC in dva izhoda, kar daje zasnovi možnost napajanja dveh ločenih vhodov MPPT pretvornika brez dodane podplošče.
• Zaščita tipa MCB namesto nosilcev varovalk. To je omogočilo preprosto ponastavitev in odpravljanje težav brez potrebe po rezervnih varovalkah.
• Ocenjeno za 1000 V DC po razporeditvi napetosti niza projekta, tako da bi lahko škatlo postavili blizu niza in še vedno ustrezali varnim napetostnim pragom elektrarne.

Poleg tega je škatla prišla od lokalnega dobavitelja s kratkim dobavnim rokom dveh tednov. Vodje nabave so primerjali stroške enote Soutya s konkurenco in izračunali 22-odstotni prihranek na ohišje, preden so razmislili o prihrankih pri ožičenju in delu.

Implementacija in postopek prijave

Projekt je v trimesečnem oknu gradnje zagotovil popolno prenovo moči in razširitev. Namestitev 1000 V DC kombiniranih omaric je trajala šest dni v desetih novih in nadomestnih nizih.

Ekipa je sledila jasnemu zaporedju:

1. Po pritrditvi montažnih stojal so tehniki namestili napeljave enosmernega toka na položaje kombinirane omarice z napetostnim preizkusom pri 1000 V DC.
2. Vsaka kombinirana omarica Soutya 1000 V DC je bila nameščena na stojalo z nevtralnimi in vodnimi vhodi obrnjenimi navzdol, kar ščiti predel MCB pred vdorom dežja.
3. V vsaki škatli je bilo zaključenih šest vodnikov niza in preverjen navor glede na vrednosti na oznaki.
4. Dva izhodna dovoda sta bila usmerjena na vhodne odseke MPPT pretvornika, enosmerni odklopniki pa so bili vključeni šele, ko so bile vse povezave preverjene.

Ključna težava se je pojavila na jeklenih strehah, kjer ozemljitvene plošče ohišja ni bilo mogoče priviti. Proizvajalčev inženir za predprodajo je predlagal uporabo kompleta ozemljitvenih čepov s kompresijskimi sponkami z eno luknjo. Osebje na gradbišču je uporabilo priporočeno orodje za stiskanje in opravilo preskus kontinuitete. To je odpravilo morebitno dvodnevno zamudo.

Kvantificirani rezultati

Po zagonu in polni poletni obratovalni sezoni je EPC primerjal zmogljivost obnovljene elektrarne s starejšim odsekom, ki je deloval z istim razredom pretvornikov.

• Teža bakra v kablu na podajalnik niza se je zmanjšala za 35 %, ker so 1000 V nizi delovali pri višji napetosti in nižjem toku, medtem ko so ohranili isto mejo padca napetosti.
• Celoten strošek materiala za uravnoteženje sistema za dodani del 0,8 MW je bil zmanjšan za 15 % v primerjavi z osnovno zasnovo 600 V, vključno z dejansko ceno kombinirane omarice Soutya 1000 V DC.
• Čas ponastavitve napake se je povečal s povprečnih 55 minut na 8 minut zahvaljujoč odklopnikom tipa MCB in enostavno dostopni ureditvi 6-v-2-izhod.
• Razpoložljivost proizvodnje se je v prvih treh mesecih izboljšala za 3,4 % v primerjavi s preteklo zmogljivostjo starejših polj z varovalkami.

Ker je bilo potrebnih manj pomožnih podajalnikov, se je tudi dolžina izkopa skrajšala za 18 %. To je prihranilo teden dni izkopavanja in zmanjšalo delo na stiskanju, preden so bili nameščeni razsmerniki.

S stališča stranke

Vodja elektrotehnike pri EPC je izjavil:

"Kombinator 1000 V DC nam je dal dvojno izhodno postavitev, ki smo jo potrebovali brez posebne izdelave. Zmanjšali smo stroške materiala in, še več, ko se struna spotakne, jo posadka obnovi v nekaj minutah, kot da bi ure in ure iskali pregorelo varovalko."

Lastnik obrata je ponovil to mnenje in opozoril, da nova konfiguracija omogoča prihodnjo širitev brez zamenjave prvotne infrastrukture enosmernega toka.

Lekcije in priporočila

Za druga podjetja EPC, ki načrtujejo podobno visokonapetostno solarno delo na enosmerni tok, izstopajo tri točke:

• Preden začnete s postavitvijo, izberite kombinirano omarico s pravim številom vhodov in izhodov za topologijo pretvornika. Enota 6-v-2-izhod lahko močno zmanjša število podajalnikov in sekundarnih razdelilnih plošč.
• Zaščita, ki temelji na MCB, je vredna nekoliko višjih začetnih stroškov, ker je izpad delovanja v poslovnem primeru podcenjen. En izogibni poldnevni izpad lahko plača dodatno.
• Pred pošiljanjem pri dobavitelju potrdite zahteve o ozemljitvi in ​​zaščiti IP. Majhen detajl, kot je komplet za ozemljitev, lahko vpliva na hitrost in zanesljivost namestitve za mesta z dvignjenimi strehami.

Če bi projekt predelali, bi ekipa naročila predizvrtane komplete uvodnic in označene cevi za označevanje prevodnikov hkrati s škatlami. Ta preprosta sprememba bi skrajšala čas zaključnega pregleda za dodatna dva dni v celotnem obratu.

Reference industrijskih standardov

Uporabljena namestitev in izbira kombinirane omarice 1000 V DC sledita ustreznim zahtevam IEC: IEC 62548:2016 za načrtovanje fotonapetostnih nizov in strukturne zahteve ter IEC 61643-11:2011 za koordinacijo prenapetostne zaščite na strani DC.

• IEC 62548:2016 — Fotonapetostni (PV) nizi — Zahteve za načrtovanje.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 – Nizkonapetostne prenapetostne zaščitne naprave – SPD-ji, priključeni na nizkonapetostne napajalne sisteme.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11