Kako 690 V AC Combiner Box 4 In 1 Out zmanjša napake na AC strani sončne elektrarne za 78 %

Komercialni upravljavec sončne energije v južni Evropi upravlja 85 MW talne PV zmogljivosti na dvanajstih mestih. Vsaka lokacija uporablja visoko zmogljive string inverterje, ki dajejo 690 V AC. Pred nadgradnjo je bila AC-stranska povezava med štirimi pretvorniki in povečevalnim transformatorjem najbolj nagnjena k okvaram točka v celotnem obratu. Po naknadni opremljanju s Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out je operater v šestih mesecih skrajšal izpade zaradi napake na strani AC za 78 %.

Kakšno je bilo ozadje in delovni položaj stranke?

Podjetje upravlja več fotonapetostnih elektrarn z močjo od 5 MW do 10 MW, ki so bile zgrajene med letoma 2017 in 2020. V vsaki tovarni skupine štirih pretvornikov dovajajo 690 V AC prek ločenih razvodnih omaric in posameznih stikalnih naprav, preden vstopijo v srednjenapetostni transformator.

Staro ožičenje in nevgrajena zaščitna oprema sta postala težava glede zanesljivosti. V obratih je delala majhna ekipa O&M, povprečni čas za diagnosticiranje težave na strani AC pa je presegel pol dneva. Ker je regija prešla na krajša okna odkupnih cen, je lastnik potreboval večjo razpoložljivost in nižje stroške storitev na kilovatno uro.

Kaj natančno je njihovo ožičenje na AC strani ponavljajoče ozko grlo?

Pred naknadno vgradnjo je vsak izhod pretvornika tekel na generično 690 V AC razvodno omarico, opremljeno z ločenimi odklopniki v oblikovanem ohišju, privijačenimi prenapetostnimi odvodniki in priključnimi bloki. Te škatle niso zagotavljale enakega faznega razmika ali ustreznega odvajanja toplote. Napake so se pojavile v treh glavnih oblikah:

• Razrahljane sponke na 690 V napajalnikih so povzročile pregrevanje in občasne izklope.
• Odvodniki so bili nameščeni brez ustrezne koordinacije tipa 2, tako da so prehodni pojavi zaradi strele dvakrat v enem letu poškodovali močnostne stopnje pretvornika.
• Ker je vzdrževanje enega pretvornika zahtevalo odpiranje ohišja pod napetostjo, so morali delavci zapreti celotno skupino s štirimi pretvorniki, kar je povzročilo izgube pri proizvodnji v višini približno 920 USD na uro na obrat.

Skupni letni stroški teh okvar na strani AC – vključno z materialom za popravilo, delom in izgubljenim prihodkom – so znašali 23.000 USD na mesto z močjo 10 MW.

Zakaj izbrati Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Operater je pregledal tri možnosti: standardne AC razdelilne plošče lokalnega proizvajalca plošč, komercialne odklopnike z varovalko in škatlo Soutya. Proizvajalec panelov ni mogel dobaviti 690 V AC stikalne plošče, ki je prestala preskuse prenapetostne zaščite tipa 2, ki jih zahteva IEC 61643-11. Odklopniki z varovalkami niso imeli ustrezne koordinacije kratkega stika s spodnjim transformatorjem.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out se natančno ujema z obstoječo električno topologijo. Združuje štiri 690 V AC vhode v en zaščiten izhod s štirimi vhodnimi odklopniki in enim izhodnim odklopnikom. Vgrajena prenapetostna zaščitna naprava je ocenjena v skladu z IEC 61643-11, postavitev ohišja pa zagotavlja ločene predelke za kable in vodila pod napetostjo. To je zmanjšalo potreben odtis za več kot 60 % v primerjavi s prejšnjimi stikalnimi napravami.

Kako je bila rešitev uvedena na več mestih?

Projekt namestitve je potekal v treh fazah v štirih mesecih. Ekipa je za pilotno mesto izbrala obrat z najvišjo zgodovino napak.

Glavni koraki so bili:

1. Izklopil je napetost AC strani ene skupine štirih pretvornikov in odstranil obstoječe ohišje.
2. Škatlo Soutya smo namestili na obstoječ okvir z unistritom blizu transformatorja.
3. Zaključili štiri bakrene kable 185 mm² od pretvornikov in en kabel 300 mm² do transformatorja.
4. Konfiguriral je vrednosti vhodnega odklopnika, da se ujemajo z izhodno zaščito pretvornika, in nastavil SPD na sistemsko napetost 690 V AC.
5. Naročil izhod za spremljanje na RS485 in preveril pragove izklopa glede na SCADA naprave.

Tipična težava je bila, da so imeli obstoječi izhodni kabli iz štirih razsmernikov različne dolžine in so ležali v različnih poteh. To je povzročilo nekoliko neuravnotežene impedance. Rešitev je bila namestitev izenačevalnih povezav zbiralke in obrezovanje dolžin kablov znotraj vsake skupine; temperatura terminala je po dnevu delovanja pri polni obremenitvi ostala enakomerna.

Kakšne merljive rezultate je rastlina dosegla?

Šest mesecev po prvi namestitvi je upravljavec pilotno lokacijo primerjal z njeno zgodovinsko uspešnostjo:

• Pogostost napak na strani AC je padla z dvanajstih incidentov na leto na manj kot tri, kar je 75-odstotno zmanjšanje.
• Nenačrtovani izpadi zaradi napak 690 V AC so se zmanjšali za 78 %, kar predstavlja 11,5 dodatnih ur delovanja pri polni obremenitvi na skupino pretvornikov na leto.
• Letni stroški okvare AC strani, vključno z izgubljeno proizvodnjo, so se zmanjšali z 21.000 USD na 5.500 USD na 10 MW obrat.
• Čas namestitve za vsako skupino razsmernikov se je zmanjšal z dveh polnih dni na štiri ure, kar je prihranilo 1600 USD pri delu na mesto.
• Izolacija posameznega razsmernika za vzdrževanje ne zahteva več izklopa celotne skupine; skupina ostane na spletu s 75% kapaciteto.

Kaj pravi vodja obrata?

Vodja inženiringa obrata operaterja je opisal učinek: "Soutya 690V AC kombinirana omarica je odpravila najhujše toplotne in prenapetostne okvare, ki smo jih imeli pri 690 voltih. V dvanajstih mesecih nismo ponovno zategnili enega napajalnega terminala in lahko izoliramo en sam pretvornik, ne da bi ustavili proizvodnjo za celoten blok. Ta sprememba se je pri tem projektu poplačala."

Kaj se lahko drugi industrijski in solarni operaterji naučijo iz te nadgradnje?

Ta primer kaže na več lekcij, ki niso omejene na prvotno rastlino.

• Zaščita na strani AC si zasluži enako natančnost specifikacij kot zaščita niza na strani DC. IEC 61643-11 Type-2 testirani SPD-ji in IEC 62548 prakse načrtovanja polja bi se morale zrcaliti na AC izhodu.
• Popolna kombinirana škatla 4-v-1-izhod skrajša delo pri namestitvi in ​​čas odkrivanja napak v obratih za naknadno vgradnjo, kjer je fizični prostor fiksen.
• Preden izberete škatlo, preglejte dolžino kablov, izolacijo in napeljavo pladnja; enaka zaporna impedanca bo zmanjšala tveganje vročih točk.

Če bi operater ponovil projekt, bi naročil eno rezervno škatlo v začetni seriji in med zagonom izvedel termovizijsko skeniranje, ker so ti pregledi omogočili končno kontrolo terminala in sledljivost. Podjetje je od takrat uporabilo isto kombinirano omarico 690 V AC v svojih starejših obratih z močjo 10 MW in pričakuje enako izboljšanje razpoložljivosti v celotnem portfelju z močjo 85 MW.

Industrijske reference:

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