چگونه یک EPC خورشیدی برش DC Arc Fault 35٪ با جعبه ترکیبی Soutya AFCI هزینه می کند

پیشینه مشتری

شرکت EPC خورشیدی متوسط ​​مستقر در اشتوتگارت، آلمان، سیستم های PV تجاری پشت بام را در سراسر اروپا طراحی و نصب می کند. این شرکت با مجموعه ای 80 مگاواتی تحت قراردادهای بلندمدت O&M، به تاسیسات تولیدی، مراکز لجستیک و اپراتورهای سردخانه خدمات ارائه می دهد. هر پروژه از 500 کیلووات تا 2 مگاوات متغیر است و این شرکت هم مسئولیت ساخت و ساز و هم تعمیر و نگهداری مداوم را بر عهده دارد.

تیم O&M این شرکت با تعداد فزاینده ای از سفرهای اینورتر و رویدادهای حرارتی ناشی از خطاهای قوس DC سروکار داشت. کانکتورهای قدیمی، پارگی سیم، و پایانه های شل در مدارهای رشته ای مقصر اصلی بودند. با گسترش پرتفوی، هزینه تعمیر و نگهداری واکنشی شروع به کاهش حاشیه سود کرد.

چالش: خطاهای قوس DC شناسایی نشده

خطاهای قوس DC خطرناک هستند زیرا بدون کشیدن جریان کافی برای راه اندازی یک فیوز استاندارد یا قطع کننده مدار، ادامه می یابند. در جعبه های کمباین موجود این شرکت فقط فیوزهای رشته ای و محافظ برق نصب شده بود. اینها محافظت در برابر جریان بیش از حد و ولتاژ را فراهم می‌کردند، اما نمی‌توانستند خطاهای قوس سری را که در کابل‌های آسیب‌دیده یا اتصالات شل رخ می‌دهد، شناسایی کنند.

عواقب آن ملموس بود. در 12 ماه قبل از پروژه، تیم به 14 سفر اینورتر پاسخ داد که به کانکتورهای آسیب دیده بازمی گردد. هر سفر نیاز به بازدید از محل، اسکن تصویربرداری حرارتی و بازرسی دستی هر اتصال در رشته داشت. یک جلسه عیب یابی به طور متوسط ​​هشت ساعت بود. علاوه بر این، دو حادثه نزدیک به اشتباه گزارش شده است که در آن قوس عایق یک رابط را ذوب کرده و باعث ایجاد دود و خطر آتش سوزی شده است. هزینه تخمینی هر رویداد، در صورت عدم شناسایی، می‌تواند از 50000 دلار خسارت و خرابی دارایی تجاوز کند.

چرا جعبه ترکیبی Soutya DC AFCI؟

این شرکت سه گزینه را ارزیابی کرد. اولین مورد اضافه کردن ماژول‌های AFCI در ورودی اینورتر بود، اما تنها خروجی ترکیبی همه رشته‌ها را کنترل می‌کند و نمی‌تواند تشخیص دهد که کدام رشته دارای خطا است. گزینه دوم جایگزینی همه کانکتورهای کابل با کانکتورهای درجه بالاتر بود که به تخریب آینده پاسخ نمی‌دهد. گزینه سوم جعبه ترکیبی Soutya DC AFCI با پیکربندی 12 در 1 بود.

این تصمیم به سه مزیت کلیدی منتهی شد. اول، جعبه ترکیب کننده Soutya تشخیص خطای قوس در هر رشته را فراهم می کند. هر یک از 12 ورودی به طور مستقل نظارت می شود، بنابراین یک خطا بلافاصله محلی سازی می شود. دوم، این واحد هم حفاظت AFCI و هم حفاظت جریان اضافه را در یک محفظه ادغام می کند، نصب را ساده می کند و تعداد اجزای مورد بازرسی را کاهش می دهد. سوم، مطابق با UL 1699B است و از الزامات طراحی IEC 62548 پشتیبانی می کند، که به EPC اطمینان برای بازارهای اروپایی و صادراتی می دهد.

فرآیند پیاده سازی و کاربرد

این پروژه در سه آرایه تجاری روی پشت بام، هر کدام دارای 8 تا 10 رشته مستقر شد. کل پروژه از برنامه ریزی تا راه اندازی شش هفته طول کشید. جعبه های ترکیب کننده موجود حذف شدند و با جعبه ترکیب کننده Soutya DC AFCI جایگزین شدند. از آنجایی که طرح 12 در 1 با مسیریابی رشته‌های موجود مطابقت داشت، تیم از بیشتر کابل‌های DC استفاده مجدد کرد و در هزینه‌های مواد و زمان نصب صرفه‌جویی کرد.

یک مشکل معمولی، مقاوم سازی در فضاهای محدود بود. جعبه ترکیبی جدید ردپایی بزرگتر از یک واحد فقط فیوزدار دارد، بنابراین براکت های نصب باید روی یک سقف تنظیم شوند. تیم این مشکل را با استفاده از یک صفحه پشتی فولادی ضد زنگ و مجرای انعطاف پذیر، تکمیل مقاوم سازی بدون تغییر طرح ساختاری، حل کرد.

پس از نصب، تیم خروجی Modbus RTU را به سیستم SCADA موجود متصل کرد. جعبه ترکیب کننده جریان، ولتاژ و وضعیت خطای قوس هر رشته را به مرکز نظارت از راه دور ارسال کرد. آزمایش‌های راه‌اندازی شامل یک خطای قوس شبیه‌سازی شده بود که واحد در کمتر از 0.5 ثانیه آن را پاک کرد و در عین حال رشته دقیق را شناسایی کرد.

نتایج قابل سنجش

• کاهش زمان عیب یابی تا 90 درصد:میانگین زمان پاسخگویی خطا از 8 ساعت به 45 دقیقه کاهش یافت زیرا جعبه AFCI بلافاصله رشته معیوب را شناسایی می کند.
• هزینه های O&M را 35% کاهش داد:اکنون این سه سایت به تماس‌های اضطراری کمتری نیاز دارند. پس انداز سالانه بالغ بر 18000 دلار در سراسر مجموعه است.
• کاهش زمان خرابی اینورتر تا 60 درصد:با جلوگیری از ایجاد قوس پایدار که باعث حرکت اینورتر می‌شود، سایت‌ها 60 درصد قطع‌های برنامه‌ریزی نشده کمتری را تجربه کردند.
• دو خطای قوس را زود تشخیص داد:در طول 12 ماه اول، واحد در مرحله اولیه دو خطای قوس سری را گرفت و از آتش سوزی و آسیب احتمالی جلوگیری کرد.

تأثیر کلی فراتر از اعداد بود. تیم O&M از تعمیر واکنشی به بازرسی فعال تغییر مکان داد. داده‌های جمع‌آوری‌شده از جعبه ترکیب‌کننده، آنها را قادر می‌سازد تا تعویض کابل را در طول پنجره‌های تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی‌شده برنامه‌ریزی کنند تا در موارد اضطراری.

گواهی مشتری

جعبه ترکیبی Soutya DC AFCI به خدمه ما این توانایی را داد تا قبل از آتش سوزی یک کانکتور خراب را شناسایی کنند. زنگ هشدار هر رشته و ثبت داده ها نحوه مدیریت مجموعه PV ما را تغییر داده است.

درس ها و توصیه ها

1. تشخیص خطای قوس الکتریکی را در سطح رشته قرار دهید. تشخیص سطح اینورتر نمی تواند خطاها را محلی کند و کابل DC طولانی را بدون محافظت می گذارد.
2. نظارت را با حفاظت ترکیب کنید. یک جعبه ترکیبی که جریان و وضعیت هر رشته را گزارش می‌کند، داده‌های عملی را برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده ایجاد می‌کند.
3. بودجه برای آموزش علائم خطای قوس با رویدادهای جریان بیش از حد متفاوت است و تکنسین ها باید فناوری را برای پاسخگویی درک کنند.

اگر قرار بود این شرکت دوباره این پروژه را اجرا کند، از همان ابتدا جعبه های Soutya AFCI را بر روی تمام پروژه های جدید نصب می کرد، نه مقاوم سازی. استاندارد کردن پیکربندی 12 در 1 موجودی قطعات یدکی آنها را ساده می کند و عیب یابی از راه دور را در بین سایت ها سازگارتر می کند.

مراجع

1. UL 1699B: 2018 فتوولتائیک (PV) DC Arc-Fault Circuit Protection.پیوند
2. IEC 62548:2016 آرایه های فتوولتائیک (PV) — الزامات طراحی.پیوند
3. IEC 60364-7-712:2017 تاسیسات الکتریکی ولتاژ پایین — قسمت 7-712: سیستم های تامین برق PV خورشیدی.پیوند