Nosilec varovalke DC 1500 V skrajša čas izpada sončne elektrarne za 60 %

Kakšno je bilo ozadje stranke?

Sončna elektrarna z močjo 50 MW na jugozahodu Združenih držav Amerike upravlja več kot 200.000 fotonapetostnih modulov, ki so povezani prek omaric za združevanje nizov. Tovarna je začela obratovati pred 8 leti in se sooča z naraščajočo stopnjo napak v zaščitnih sistemih z varovalkami v konicah poletnih mesecih, ko temperature okolice presegajo 45 °C.

S kakšnimi izzivi so se soočili?

Prvotni nosilci varovalk so bili ocenjeni na 1000 V DC. Ko se je tovarna širila, so napetosti nizov dosegle 1500 V DC, da so se zmanjšale izgube v kablih. Starejša držala varovalk niso prenesla višje napetosti, kar je povzročilo pogoste napake obloka v pogojih preobremenitve. Toplotno slikanje je pokazalo, da kontaktne temperature presegajo 110 °C pri nazivnem toku. Tovarna je imela v povprečju 12 izpadov, povezanih z varovalkami na mesec, pri čemer je vsaka zahtevala 4 ure za diagnosticiranje in zamenjavo. To je povzročilo 15.000 USD mesečnih stroškov vzdrževanja in izgubljeni prihodek od proizvodnje v višini 8.000 USD na izpad.

Ocenjene so bile alternativne rešitve, vključno z enosmernimi odklopniki in zamenjavo elektronskih varovalk. Odklopniki so imeli težave s selektivnostjo pri 1500 V in so stali 250 USD na enoto, medtem ko so elektronske varovalke uvedle načine okvare v tokokrogih zaznavanja.

Zakaj so izbrali držalo varovalke DC 1500V Soutya?

Izbirna ekipa je preizkusila nosilce varovalk 1500 V treh proizvajalcev. Soutyin model je opravil 150-odstotni preskus dviga nazivne trenutne temperature s 15 °C meje nad mejo. Njegovi posrebreni kontakti so ohranili kontaktni upor pod 0,5 mΩ po 500 mehanskih operacijah. Zasnova ohišja IP65 je omogočala zunanjo namestitev brez dodatne vremenske zaščite. Skladnost z IEC 60269-1:2020 za nizkonapetostne varovalke in UL 1699B:2018 za zaščito pred obločnimi napakami na enosmerni tok je inženirski skupini vlila zaupanje. Cena na enoto 45 $ je bila 10 % nižja od najbližjega konkurenta.

Kako je bil izdelek uveden?

Tovarna je zamenjala 520 nosilcev varovalk na 65 omaricah za kombiniranje nizov. Projekt je trajal 2 tedna s posadko 5 električarjev. Vključeni ključni koraki:

• Odklop vseh nizov in preverjanje ničelne napetosti z uporabo multimetra z nazivno napetostjo 1500 V.
• Odstranitev starih nosilcev varovalk in pregled zbiralk za korozijo.
• Namestitev novih držal Soutya s kalibriranim momentnim ključem, nastavljenim na določenih 6 N·m.
• Izvajanje preskusov izolacijske upornosti (500V megohmmeter) na vsaki kombinirani škatli.
• Ponovno oživčenje strun in beleženje stabilnih temperatur za 24 ur.

Glavni izziv je bil utesnjen prostor za ožičenje v kombiniranih omaricah. Ekipa je uporabila prožne mostičke iz bakrene pletenice, da je ohranila najmanjši radij upogiba, rešitev, ki so jo dokumentirali za prihodnje vzdrževanje.

Kateri merljivi rezultati so bili doseženi?

• Izpadi, povezani z varovalkami, so se zmanjšali z 12 na mesec na 2 na mesec – 60-odstotno zmanjšanje.
• Mesečni stroški vzdrževanja so padli s 15.000 USD na 5.000 USD, kar je prihranilo 120.000 USD letno.
• Izguba prihodkov od proizvodnje zaradi izpadov se je zmanjšala z 8.000 USD na 1.300 USD na mesec.
• Termovizija po 6 mesecih je pokazala vse povezave pod 70°C pri polni obremenitvi.
• V 18 mesecih delovanja so poročali o ničelnem obloku.

Celotna razpoložljivost naprave se je izboljšala z 98,2 % na 99,4 %, s čimer se je letna proizvodnja energije povečala za 540 MWh.

Kaj je rekla stranka?

Vodja vzdrževanja tovarne je komentiral: "Prehod na držala varovalk 1500 V Soutya je rešil kronično težavo z zanesljivostjo. Ne skrbi nas več, da bi poletna vročina povzročila okvare varovalk, in prihranek stroškov je upravičil nadgradnjo v 9 mesecih." Inženir elektrotehnike je dodal: "Kompaktna zasnova je olajšala naknadno vgradnjo, kot je bilo pričakovano. Ta držala smo standardizirali za vse prihodnje razširitve."

Kakšne lekcije se lahko naučijo druge stranke?

1. Pazljivo preverite vrednosti napetosti.Držala varovalk za 1000 V se nikoli ne smejo uporabljati v sistemih 1500 V, tudi pri nižjih tokovih. Sposobnost gašenja obloka je odvisna od napetosti.
2. Med namestitvijo izmerite kontaktni upor.Osnovna vrednost pod 0,5 mΩ zagotavlja dolgoročno zanesljivost. Za natančne odčitke uporabite mikroohmmeter.
3. Načrt za toplotno upravljanje.V okoljih z visoko temperaturo okolja znižajte nosilec varovalke glede na krivulje proizvajalca. Nosilec Soutya omogoča 100 % nazivni tok do 50 °C brez zmanjšanja moči.

Če bi ponovno začela s projektom, bi ekipa pred zamenjavo izvedla termični pregled vseh obstoječih povezav, da bi identificirala morebitne vroče točke, ki bi jih bilo mogoče popraviti hkrati.

Reference

• IEC 60269-1. Nizkonapetostne varovalke – 1. del: Splošne zahteve [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 Zaščita tokokroga fotonapetostnih (PV) enosmernih obločnih napak.
• IEC 62606:2013 Splošne zahteve za naprave za odkrivanje napak obloka (AFDD).