Odklopniki tokokroga Soutya DC Moulded Case skrajšajo izpad sončne energije za 35 %

Fotovoltaična elektrarna z močjo 50 MW na jugozahodu Amerike je zamenjala 120 starajočih se odklopnikov z odklopniki Soutya DC v oblikovanem ohišju. Rezultat: 35-odstotno zmanjšanje nenačrtovanih izpadov, zmanjšanje stopnje okvar odklopnika s 4,2 % na 0,8 % in letni prihranek pri vzdrževanju v višini več kot 60.000 USD.

Kakšne so bile operativne razmere v solarnem objektu?

Objekt upravlja 24 solarnih blokov, od katerih vsak napaja 2 MW postajo za pretvorbo enosmernega toka v izmenični tok. Njegov prvotni zaščitni sistem za enosmerni tok je bil sestavljen iz miniaturnih odklopnikov, ki niso na seznamu UL, nameščenih med gradnjo. Po 14 letih v puščavskem okolju so odklopniki pokazali vidne znake toplotne obremenitve in več jih je spotaknilo med rutinskimi postopki čiščenja, ko je visoka vlažnost povzročila poti puščanja.

Vodje elektrarn so bili pod pritiskom, da v okviru pogodbe o nakupu električne energije povečajo razpoložljivost energije z 98,2 % na več kot 99 %. Vsako nenačrtovano potovanje je pomenilo izgubljeno generacijo in vsak nadomestni obisk je zahteval popolno zaustavitev niza.

Kakšne izzive je povzročil stari zaščitni sistem DC?

V preteklih 12 mesecih je elektrarna zabeležila 47 okvar zaradi odklopnikov. Najpogostejša težava je bilo moteče izklop pod prehodnim prekomernim tokom, ki so ga sprožile napake sosednjih nizov. Ko se je odprla ena gorvodna lomilka, je sedem spodnjih nizov zatemnilo. Vzdrževalna ekipa je v povprečju porabila 3,5 ure na dogodek, vključno s potovanjem po 200 hektarjih velikem območju.

Starejši odklopniki tudi niso imeli jasne indikacije napak. Tehniki so morali odstraniti pokrove in uporabiti infrardeče kamere, da so ugotovili, katera enota se je odprla. V dveh incidentih je bil prekinjevalec, ki se je sprožil, pomotoma ponovno vklopljen, medtem ko je napaka na nižjem toku še vedno obstajala, kar je poškodovalo kombinirano omarico in en pretvornik.

Rezervnih delov je postajalo vse manj in prvotni dobavitelj je ukinil model. Tovarna je imela na zalogi 40 enot več različnih blagovnih znamk, vendar nobena ni ustrezala obstoječemu tlorisu, zato je vsaka obnova zahtevala spremembe plošč.

Zakaj je tovarna izbrala odklopnike tokokroga Soutya DC Moulded Case?

Inženirska ekipa je ovrednotila tri nadomestne možnosti: AC odklopnike z nazivnimi vrednostmi DC od lokalnega distributerja, obnovljene enote prvotnega proizvajalca in linijo Soutya DC MCCB. Hibridni odklopniki izmeničnega toka v enosmerni tok so imeli nižje prekinitvene zmogljivosti in niso opravili notranjega testa kratkega stika v obratu pri 10 kA. Obnovljene enote so imele 90-dnevno garancijo in niso obravnavale motečega vzorca izklopa.

Odklopnik tokokroga Soutya v oblikovanem ohišju je bil izbran po vzporednem poskusu na dveh strunah. Izdelek je izpolnjeval zahteve UL 489 in je nudil nazivno delovno napetost 1000 V DC s prekinitveno zmogljivostjo 25 kA, udobno nad 12 kA največjim razpoložljivim tokom napake na mestu. Odklopniki so imeli tudi vizualno zastavico za sprožitev in pomožne kontakte za nadzor na daljavo, česar ni zagotovil noben drug kandidat po primerljivi ceni.

Na odločitev je vplivala tudi Soutyajeva pripravljenost, da zagotovi podporo pri inženiringu aplikacij in 5-letno garancijo za dele brez vprašanj.

Kako je bil nameščen Soutya DC MCCB?

Program zamenjave je trajal osem tednov na petih transformatorskih postajah. Projekt je bil razdeljen na pet faz:

• Faza 1: Pregled na terenu in označevanje vseh 120 pozicij odklopnikov.
• 2. faza: Montaža dveh panelov na bloku 7 in 48 urni obremenjeni test.
• Faza 3: Popolna uvedba v blok 7 in 8, z eno vrvico, ki ostane na starih odklopnikih kot nadzor.
• Faza 4: Zamenjava preostalih blokov po kontrolni primerjavi je pokazala zmanjšanje napak 4:1.
• Faza 5: Usposabljanje dveh električarjev obrata o diagnostiki izklopov in postopkih zamenjave.

Glavni tehnični izziv je bila prilagoditev obstoječih montažnih tirnic kombinirane omarice. Kompaktne dimenzije Soutya so se ujemale s standardno razporeditvijo DIN tirnice, vendar so bili ušesi zbiralke nekoliko večji. Tovarna je uporabila bakreni adapter po meri, ki ga je dobavila družba Soutya, in čas namestitve na odklopnik je v povprečju znašal 27 minut, kar je vključevalo navijanje ušes in nanašanje antioksidativne paste.

Kakšne rezultate je dosegel objekt?

Po namestitvi zadnjega odklopnika je obrat devet mesecev spremljal delovanje. Nenačrtovani izpadi zaradi okvar enosmernega odklopnika so se zmanjšali z 11,6 ure na mesec na 0,8 ure na mesec, kar je 35-odstotno zmanjšanje celotnega časa izpada obrata, če se normalizira glede na sezonskost. Stopnja okvar odklopnikov se je zmanjšala s 4,2 % letno na 0,8 %.

Stroški vzdrževanja so se zmanjšali za 60.000 USD na leto, zaradi manjšega števila obiskov na lokaciji in odprave zaloge rezervnih delov. Tovarna je neuporabljene stare kladiva vrnila preprodajalcu za 7000 $. Razpoložljivost energije se je izboljšala na 99,4 %, kar je sprožilo bonus za uspešnost v višini 150.000 USD od kupca električne energije.

Pomožni kontakti so sistemu SCADA v elektrarni omogočili prikaz odprtega odklopnika v realnem času. Dispečer lahko zdaj pošlje električarja na pravi niz, kar zmanjša povprečni čas diagnoze s 35 minut na 6 minut.

Kaj je rekel vodja vzdrževanja tovarne?

"Pričakovali smo nižjo stopnjo izklopov, vendar nismo pričakovali, da bo diagnostika tako čista. Zastavica za izklop in daljinski kontakt omogočata operaterjem naše plošče, da vidijo natančen položaj, ne da bi zapustili nadzorno sobo. Skrajšala je naš odzivni čas na delček tistega, kar je bil," je povedal vodja vzdrževanja električnega sistema.

Česa se lahko naučijo drugi operaterji?

Tri točke iz tega projekta veljajo za vse objekte s starajočo se opremo za zaščito DC:

• Preverite dejansko prekinitveno zmogljivost pri najvišji sistemski napetosti. Odklopnik z nazivno močjo 25 kA pri 1000 V DC ni enak tistemu z nazivno močjo 25 kA pri 500 V DC.
• Uporabite postopno zamenjavo in obdržite dve ali tri vrvice na stari opremi kot kontrolno skupino. Primerljivi podatki iz obrata so pokazali rezultat v štirih tednih.
• Investirajte v odklopnike s pomožnimi kontakti. Oddaljeni statusni signal se je poplačal z odpravo časa obhoda in s preprečevanjem pomotnega ponovnega zapiranja po vožnji.

Če bi projekt ponovili, bi upravitelj naročil dodatne rezervne kladiva za drugo lokacijo, kot da bi prodal stare enote. "Podcenili smo, kako bi zaupali lomilcem Soutya in želeli standardizirati sestrsko tovarno," je opozoril.

Reference

• UL 489 Ed. 14-2025 - Odklopniki v oblikovanem ohišju, stikala v oblikovanem ohišju in ohišja odklopnikov
• Simulacijska študija o procesu gibanja obloka miniaturnih odklopnikov DC, DOI: 10.1063/5.0174184