Kako solarni EPC Cut DC Arc Fault stane za 35 % s Soutya AFCI Combiner Box

Ozadje stranke

Srednje veliko solarno EPC podjetje s sedežem v Stuttgartu v Nemčiji načrtuje in namešča komercialne fotovoltaične sisteme na strehah po vsej Evropi. S portfeljem 80 MW po dolgoročnih pogodbah o O&M oskrbuje proizvodne obrate, logistične centre in operaterje hladilnic. Vsak projekt obsega od 500 kW do 2 MW, podjetje pa je odgovorno tako za gradnjo kot za tekoče vzdrževanje.

Ekipa podjetja za O&M se je ukvarjala z naraščajočim številom izklopov inverterja in toplotnih dogodkov, ki so jih povzročili napake enosmernega obloka. Staranje konektorjev, drgnjenje žice in ohlapni zaključki v tokokrogih strun so bili glavni krivci. Ko se je portfelj razširil, so stroški reaktivnega vzdrževanja začeli zniževati stopnje dobička.

Izziv: Neodkrite napake enosmernega obloka

Napake enosmernega obloka so nevarne, ker trajajo, ne da bi potegnile dovolj toka, da bi sprožile standardno varovalko ali odklopnik. V obstoječih kombinatorskih omaricah podjetja so bile vgrajene samo nizke varovalke in prenapetostne zaščite. Ti so zagotavljali zaščito pred prenapetostjo in prenapetostjo, vendar niso mogli zaznati napak serijskega obloka, ki se pojavijo v poškodovanih kablih ali ohlapnih povezavah.

Posledice so bile otipljive. V 12 mesecih pred projektom se je ekipa odzvala na 14 izklopov pretvornika, ki so bili posledica poškodovanih konektorjev. Vsako potovanje je zahtevalo obisk lokacije, skeniranje s termalnimi slikami in ročni pregled vsake povezave v nizu. Ena sama seja odpravljanja težav je v povprečju trajala osem ur. Poleg tega so poročali o dveh skorajšnjih incidentih, ko je oblok stopil izolacijo konektorja, kar je povzročilo dim in tveganje požara. Ocenjeni stroški na tak dogodek, če ga ne ujamejo, bi lahko presegli 50.000 USD v škodi na sredstvih in izpadih.

Zakaj kombinirana škatla Soutya DC AFCI?

Podjetje je ocenilo tri možnosti. Prvi je bil dodajanje modulov AFCI na vhodu pretvornika, vendar to samo spremlja skupni izhod vseh nizov in ne more prepoznati, kateri niz ima napako. Druga možnost je bila zamenjava vseh kabelskih konektorjev s tistimi višjega razreda, ki ne bi obravnavali prihodnje degradacije. Tretja možnost je bila kombinirana škatla Soutya DC AFCI s konfiguracijo 12 v 1.

Odločitev je padla na tri ključne prednosti. Prvič, kombinirana škatla Soutya zagotavlja zaznavanje napak obločnega niza. Vsak od 12 vhodov je nadzorovan neodvisno, tako da je napaka takoj lokalizirana. Drugič, enota združuje AFCI in pretokovno zaščito v enem ohišju, kar poenostavi namestitev in zmanjša število komponent, ki jih je treba pregledati. Tretjič, skladen je z UL 1699B in podpira konstrukcijske zahteve standarda IEC 62548, kar daje EPC zaupanje tako za evropski kot izvozni trg.

Implementacija in postopek prijave

Projekt je bil razporejen v treh komercialnih strešnih nizih, od katerih ima vsak od 8 do 10 nizov. Celoten projekt je od načrtovanja do zagona trajal šest tednov. Obstoječe kombinirane omarice so bile odstranjene in nadomeščene s kombinirano omarico Soutya DC AFCI. Ker se je postavitev 12 v 1 ujemala z obstoječo napeljavo nizov, je ekipa ponovno uporabila večino kablov za enosmerni tok, s čimer je prihranila materialne stroške in čas namestitve.

Tipična težava je bila naknadna namestitev v zaprte prostore. Nova kombinirana omarica ima večji odtis kot preprosta enota samo z varovalkami, zato je bilo treba pritrdilne nosilce prilagoditi na eni strehi. Ekipa je to rešila z uporabo hrbtne plošče iz nerjavečega jekla in fleksibilnega voda, s čimer je dokončala nadgradnjo brez spreminjanja strukturne postavitve.

Po namestitvi je ekipa povezala izhod Modbus RTU z obstoječim sistemom SCADA. Kombinirna omarica je pretakala tok, napetost in stanje napake obloka v oddaljeni nadzorni center. Testi zagona so vključevali simulirano napako obloka, ki jo je enota odpravila v manj kot 0,5 sekunde, medtem ko je identificirala natančen niz.

Merljivi rezultati

• Skrajšan čas odpravljanja težav za 90 %:Povprečni odzivni čas ob napaki se je zmanjšal z 8 ur na 45 minut, ker polje AFCI takoj prepozna okvarjen niz.
• Znižani stroški O&M za 35 %:Tri mesta zdaj zahtevajo manj klicev v sili. Letni prihranki znašajo 18.000 USD v celotnem portfelju.
• Zmanjšanje časa izpada pretvornika za 60 %:S preprečevanjem trajnega iskrenja, ki bi povzročilo izklope pretvornika, so mesta doživela 60 % manj nenačrtovanih odklopov.
• Zgodaj zaznal dve napaki obloka:V prvih 12 mesecih je enota ujela dve zaporedni obločni napaki v začetni fazi, s čimer je preprečila morebitne požare in škodo.

Skupni učinek je presegel številke. Ekipa O&M se je preusmerila od reaktivnega popravila k proaktivnemu pregledu. Podatki, zbrani iz kombinirane omarice, so jim omogočili načrtovanje zamenjav kablov med načrtovanimi okni vzdrževanja kot v nujnih primerih.

Izjava stranke

"Kombinator Soutya DC AFCI je naši ekipi dal možnost prepoznati pokvarjen konektor, preden je postal požar. Alarm za vsak niz in beleženje podatkov sta spremenila način upravljanja našega PV portfelja."

Lekcije in priporočila

1. Zaznavanje napak obloka postavite na nivo niza. Zaznavanje na nivoju pretvornika ne more lokalizirati napak in pušča nezaščitene dolge DC kable.
2. Združite nadzor z zaščito. Združevalno polje, ki poroča o trenutnem nizu in statusu, ustvarja podatke, ki jih je mogoče ukrepati, za predvideno vzdrževanje.
3. Proračun za usposabljanje. Simptomi napake obloka se razlikujejo od dogodkov prekomernega toka in tehniki morajo razumeti tehnologijo, da se odzovejo.

Če bi podjetje znova zagnalo ta projekt, bi na vse nove projekte od začetka namestilo škatle Soutya AFCI in ne naknadno opremljanje. Standardizacija konfiguracije 12 v 1 bi poenostavila njihov popis rezervnih delov in naredila oddaljeno diagnostiko bolj dosledno na vseh lokacijah.

Reference

1. UL 1699B:2018 Zaščita tokokroga fotonapetostne (PV) DC obločne napake.Povezava
2. IEC 62548:2016 Fotonapetostni (PV) nizi — Zahteve glede načrtovanja.Povezava
3. IEC 60364-7-712:2017 Nizkonapetostne električne inštalacije – 7-712. del: Sončni PV napajalni sistemi.Povezava