چگونه 690 ولت AC Combiner Box 4 In 1 Out خطاهای سمت AC نیروگاه خورشیدی را تا 78% کاهش داد

یک اپراتور دارایی خورشیدی در مقیاس تجاری در جنوب اروپا 85 مگاوات ظرفیت PV روی زمین را در دوازده سایت مدیریت می کند. هر سایت از اینورترهای رشته ای پرقدرت استفاده می کند که 690 ولت AC خروجی دارند. قبل از ارتقاء، اتصال سمت AC بین چهار اینورتر و یک ترانسفورماتور افزایش دهنده، مستعدترین نقطه در کل نیروگاه بود. اپراتور پس از مقاوم‌سازی با Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out، زمان خرابی سمت AC را تا 78 درصد در مدت شش ماه کاهش داد.

سابقه و وضعیت عملیاتی مشتری چگونه بوده است؟

این شرکت چندین نیروگاه PV 5 تا 10 مگاواتی را راه‌اندازی می‌کند که بین سال‌های 2017 تا 2020 ساخته شده‌اند. در هر نیروگاه، گروه‌های چهار اینورتر، 690 ولت AC را از طریق جعبه‌های اتصال جداگانه و تابلوهای جداگانه قبل از ورود به یک ترانسفورماتور ولتاژ متوسط ​​تحویل می‌دهند.

سیم کشی قدیمی و تجهیزات حفاظتی غیر یکپارچه به یک مسئله قابلیت اطمینان تبدیل شده بود. نیروگاه ها توسط یک تیم کوچک O&M کار می کردند و میانگین زمان برای تشخیص مشکل سمت AC بیش از نیم روز بود. با حرکت منطقه به سمت پنجره های تغذیه تعرفه کوتاه تر، مالک به در دسترس بودن بیشتر و هزینه خدمات کمتر در هر کیلووات ساعت نیاز داشت.

دقیقاً چه چیزی سیم‌کشی سمت AC آنها را به یک تنگنای تکراری تبدیل کرده است؟

قبل از بازسازی، هر خروجی اینورتر به یک جعبه اتصال AC عمومی 690 ولت مجهز به بریکرهای قالبی جداگانه، برقگیرهای پیچ و مهره ای و بلوک های ترمینال می رفت. این جعبه ها فاصله فازی برابر یا اتلاف حرارت کافی را فراهم نمی کردند. خطاها به سه شکل اصلی رخ داده اند:

• شل بودن پایانه های فیدرهای 690 ولت باعث گرم شدن بیش از حد و قطع متناوب می شود.
• برقگیرها بدون هماهنگی مناسب نوع 2 نصب شده بودند، بنابراین حوادث گذرا ناشی از صاعقه دو بار در یک سال به مراحل قدرت اینورتر آسیب رساندند.
• از آنجایی که تعمیر و نگهداری در یک اینورتر مستلزم باز کردن یک محفظه برق بود، کارگران مجبور شدند کل گروه چهار اینورتر را تعطیل کنند، که باعث تلفات تولیدی در حدود 920 دلار در ساعت در هر نیروگاه می‌شد.

مجموع هزینه سالانه این خرابی‌های سمت AC - از جمله مواد تعمیر، نیروی کار و درآمد از دست رفته - 23000 دلار به ازای هر سایت 10 مگاواتی بود.

چرا جعبه کمباین برق متناوب 4 در 1 خروجی Soutya 690 ولت را انتخاب کنید؟

اپراتور سه گزینه را بررسی کرد: تخته های توزیع AC استاندارد از یک سازنده پانل محلی، قطع کننده های فیوز شده تجاری و جعبه Soutya. سازنده تابلو نمی‌تواند تابلو برق 690 ولتی را ارائه کند که آزمایش‌های حفاظت از نوسانات نوع 2 مورد نیاز IEC 61643-11 را گذراند. قطع کننده های فیوز شده فاقد هماهنگی اتصال کوتاه مناسب با ترانسفورماتور پایین دست بودند.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out دقیقاً با توپولوژی الکتریکی موجود مطابقت داشت. چهار ورودی 690 ولت AC را در یک خروجی محافظت شده با چهار قطع کننده مدار ورودی و یک قطع کننده تک خروجی ادغام می کند. دستگاه یکپارچه محافظ برق طبق استاندارد IEC 61643-11 رتبه بندی شده است و طرح محفظه محفظه های جداگانه ای برای کابل کشی و شینه های برق ارائه می دهد. این امر باعث کاهش بیش از 60 درصدی ردپای مورد نیاز در مقایسه با تابلو برق قبلی شد.

راه حل چگونه در چندین سایت مستقر شد؟

پروژه نصب در سه فاز در مدت چهار ماه انجام شد. این تیم کارخانه ای را با بالاترین سابقه خطا به عنوان سایت آزمایشی انتخاب کرد.

مراحل اصلی عبارت بودند از:

1. برق سمت AC یک گروه چهار اینورتر را قطع کرد و محفظه موجود را حذف کرد.
2. جعبه Soutya را روی یک قاب unistrut موجود در نزدیکی ترانسفورماتور نصب کرد.
3. چهار کابل مسی 185 میلی‌متر مربعی از اینورترها و یک کابل 300 میلی‌متر مربعی به ترانسفورماتور خاتمه داد.
4. درجه بندی قطع کننده ورودی را برای مطابقت با حفاظت خروجی اینورتر پیکربندی کرد و SPD را روی ولتاژ سیستم AC 690 ولت تنظیم کرد.
5. خروجی نظارت را به RS485 راه اندازی کرد و آستانه سفر را در برابر کارخانه SCADA بررسی کرد.

یک مشکل معمولی این بود که کابل‌های خروجی موجود از چهار اینورتر طول‌های متفاوتی داشتند و در مسیرهای سینی مختلف قرار داشتند. که باعث ایجاد امپدانس های خط کمی نامتعادل شد. راه حل این بود که پیوندهای اکولایزر باسبار و کوتاه کردن طول کابل در هر گروه نصب شود. دمای پایانه پس از یک روز کار با بار کامل یکنواخت باقی ماند.

این گیاه چه نتایج قابل اندازه گیری به دست آورد؟

شش ماه پس از اولین نصب، اپراتور سایت آزمایشی را با عملکرد تاریخی آن مقایسه کرد:

• فرکانس خطا سمت AC از 12 حادثه در سال به کمتر از سه مورد کاهش یافت که 75 درصد کاهش داشت.
• زمان خاموشی برنامه ریزی نشده ناشی از خطاهای 690 ولت AC 78 درصد کاهش یافت که نشان دهنده 11.5 ساعت کار اضافی در بار کامل به ازای هر گروه اینورتر در سال است.
• هزینه سالانه خرابی سمت AC، شامل تولید از دست رفته، از 21000 دلار به 5500 دلار در هر نیروگاه 10 مگاواتی کاهش یافت.
• زمان نصب برای هر گروه اینورتر از دو روز کامل به چهار ساعت کاهش یافت و 1600 دلار در کار در هر سایت صرفه جویی کرد.
• جداسازی یک اینورتر واحد برای تعمیر و نگهداری دیگر نیازی به خاموش کردن کل گروه ندارد. این گروه با 75 درصد ظرفیت آنلاین می ماند.

مدیر کارخانه چه می گوید؟

مدیر مهندسی کارخانه اپراتور این اثر را توضیح داد: "جعبه ترکیبی AC 690 ولت Soutya بدترین خرابی های حرارتی و ولتاژی را که در ولتاژ 690 ولت داشتیم را از بین برد. در دوازده ماه، ما یک پایانه تغذیه را دوباره سفت نکرده ایم و می توانیم یک اینورتر را بدون توقف تولید برای کل بلوک ایزوله کنیم. این تغییر هزینه خود را پرداخت کرد."

سایر اپراتورهای صنعتی و خورشیدی چه چیزی می توانند از این مقاوم سازی بیاموزند؟

این مورد به چندین درس اشاره می کند که به گیاه اصلی محدود نمی شود.

• حفاظت از سمت AC مستحق همان دقت مشخصات حفاظت از رشته های سمت DC است. SPDهای آزمایش شده با استاندارد IEC 61643-11 نوع 2 و شیوه های طراحی آرایه IEC 62548 باید روی خروجی AC منعکس شوند.
• یک جعبه ترکیبی کامل 4 در 1 خروجی کار نصب و زمان عیب یابی را در کارخانه های مقاوم سازی که فضای فیزیکی ثابت است کاهش می دهد.
• قبل از انتخاب جعبه، طول کابل، عایق و مسیر سینی را بررسی کنید. امپدانس مسدود کننده یکسان، خطر هات اسپات را کاهش می دهد.

اگر اپراتور پروژه را تکرار می‌کرد، یک جعبه یدکی را در دسته اولیه سفارش می‌داد و در حین راه‌اندازی، اسکن‌های تصویربرداری حرارتی را انجام می‌داد، زیرا این اسکن‌ها بررسی نهایی پایانه و قابل ردیابی را انجام می‌داد. از آن زمان، این شرکت همان جعبه ترکیبی 690 ولت AC را در نیروگاه های قدیمی 10 مگاواتی خود اعمال کرده است و انتظار دارد همان بهبود در دسترس بودن را در مجموعه کامل 85 مگاواتی داشته باشد.

مراجع صنعت:

• IEC 62548:2016 آرایه های فتوولتائیک (PV) — الزامات طراحی. (منبع: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 دستگاه های محافظ نوسان ولتاژ پایین — قسمت 11: SPD های متصل به سیستم های قدرت ولتاژ پایین. (منبع: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)