چگونه یک مزرعه خورشیدی خطر خرابی رشته را تا 60٪ با یک جداکننده ترکیبی 1000 ولت DC 2 در 1 بیرون کاهش داد

پیشینه مشتری

یک اپراتور مزرعه خورشیدی متوسط ​​در جنوب غربی ایالات متحده یک نصب PV 50 مگاواتی را مدیریت می کند. این تاسیسات از رشته های 1500 ولت DC استفاده می کند، اما به دلیل زیرساخت های قدیمی، جعبه های ترکیبی با ولتاژ 1000 ولت DC کار می کنند. این سایت دارای بیش از 200 جعبه ترکیبی است که هر کدام چندین رشته را مدیریت می کنند. تیم تعمیر و نگهداری با خرابی های مکرر جداکننده و حوادث قوس الکتریکی دست و پنجه نرم می کرد که باعث خرابی برنامه ریزی نشده و خطرات ایمنی می شد.

چالش ها با جعبه های ترکیبی موجود

جعبه های ترکیبی موجود از سوئیچ های چرخشی استفاده می کردند که نیاز به جداسازی دستی داشتند. تکنسین ها مجبور بودند اینورترهای بالادست را در طول تعمیر و نگهداری خاموش کنند که منجر به تلفات تولید تا 2٪ در ماه می شد. سوئیچ های ایزوله نیز پس از استفاده مکرر تخریب می شوند و باعث مقاومت تماسی می شوند که منجر به گرم شدن بیش از حد می شود. در سال گذشته، پنج جعبه متحمل حوادث جزئی قوس الکتریکی شدند که باعث زخمی شدن یک تکنسین (غیر شدید) شد. طراحی قدیمی فاقد تشخیص خطای قوس الکتریکی بود و محفظه با آخرین استانداردهای IP65 برای ورود گرد و غبار و رطوبت در فضای باز مطابقت نداشت.

اپراتور سعی کرد سوئیچ ها را با واحدهای دارای رتبه بالاتر از یک تامین کننده دیگر جایگزین کند، اما مشکلات مربوط به اتصال و ناسازگاری با پیکربندی موجود 2-in-1-out (دو رشته ورودی، یک خروجی) باعث تاخیر شد. جعبه ترکیب کننده رقیب با ایزولاتور یکپارچه در عرض شش ماه به دلیل نامناسب بودن ولتاژ DC در 1000 ولت تحت بار کامل شکست خورد.

چرا جداساز 1000 ولت DC Combiner Box 2 In 1 Out Soutya؟

تیم فنی سه فروشنده را ارزیابی کرد. محصول Soutya به دو دلیل متمایز بود: سوئیچ ایزولاتور روی 1000 ولت DC در جریان پیوسته 32 آمپر آزمایش شد، که بیش از 25 آمپر مورد نیاز سایت برای هر رشته بود. جعبه یک پیکربندی واقعی 2-in-1-out با پایانه های برچسب دار ارائه می دهد که خطاهای نصب را کاهش می دهد. محفظه دارای رتبه IP65 و محافظت داخلی در برابر خطای قوس مستقیم (مطابق با UL 1699B) نگرانی‌های ایمنی را برطرف می‌کند. این واحد دارای یک دستگاه حفاظت از نوسانات است که برای 1000 ولت DC در هر IEC 61643-11 درجه بندی شده است، که در برابر حوادث گذرا ناشی از رعد و برق محافظت می‌کند.

این تصمیم همچنین تحت تأثیر ضمانت 5 ساله Soutya و موجودی انبار محلی بود. قیمت هر واحد 15 درصد کمتر از نزدیکترین رقیب با مشخصات مشابه بود.

فرآیند پیاده سازی

این پروژه 50 جعبه ترکیب کننده قدیمی را در مدت دو ماه جایگزین کرد. هر تعویض برای یک تیم دو نفره دو ساعت طول می‌کشید، از جمله قطع انرژی، انتقال سیم‌کشی و آزمایش. طراحی iso-intor امکان یک رویه lockout/tagout سریع را بدون خاموش شدن بالادست فراهم می‌کرد. یکی از چالش ها این بود که چیدمان مجرای موجود با ناک اوت های جعبه جدید مطابقت نداشت. این تیم از آداپتورهای مجرای منعطف به جای بریدن سوراخ‌های جدید استفاده کردند و رتبه IP محفظه را حفظ کردند. پس از نصب، هر جعبه از نظر مقاومت عایق و قطبیت آزمایش شد. یک مشکل معمولی شل شدن پیچ های ترمینال بود که با استفاده از یک درایور گشتاور تنظیم شده بر اساس دستورالعمل Soutya بر روی 5 نیوتن متر حل شد. در مرحله راه اندازی هیچ نقصی رخ نداد.

نتایج قابل سنجش

پس از شش ماه فعالیت:

• زمان توقف برنامه ریزی نشده 60 درصد کاهش یافته است از 12 ساعت در ماه به کمتر از 5 ساعت.
• به دلیل کاهش تعویض سوئیچ، هزینه های تعمیر و نگهداری سالانه 8000 دلار کاهش یافت.
• تلفات تولید انرژی ناشی از خاموش شدن دستی 1.5 درصد کاهش یافت و 12000 دلار درآمد در سال اضافه کرد.
• حوادث قوس الکتریکی به طور کامل متوقف شد. هیچ رویداد ایمنی گزارش نشده است
• راندمان اینورتر 0.3٪ بهبود یافته است زیرا ولتاژ رشته ثابت باعث کاهش تلفات سایه جزئی می شود.

دوره بازپرداخت کلی برای 50 واحد 11 ماه بود.

گواهی مشتری

"تغییر به جعبه ترکیبی Soutya کار بیهوده ای بود. ایزولاتور داخلی و SPD ما را از آتش سوزی احتمالی تابستان گذشته در طی یک طوفان صاعقه نجات داد. تکنسین های ما احساس امنیت بیشتری می کنند و ما دیگر نیم روز از تولید را برای تعمیر و نگهداری معمول از دست نمی دهیم." - مدیر عملیات تاسیسات

درس ها و توصیه ها

1. اولویت بندی ایمنی جداسازی:برای سیستم‌های 1000 ولت DC موجود، به جعبه‌های ترکیبی با جداکننده‌های یکپارچه ارتقا دهید تا خطر فلاش قوس الکتریکی کاهش یابد. رتبه بندی بار شکستگی واحد Soutya قطع شدن ایمن تحت جریان را تضمین می کند.
2. شامل حفاظت از ولتاژ:حتی در مناطق با رعد و برق کم، SPD ها از آسیب تجمعی ناشی از تعویض گذرا جلوگیری می کنند. SPD مطابق با IEC 61643-11 در این جعبه قبلاً دو نوسان را بدون خرابی جذب کرده است.
3. بررسی زودهنگام سازگاری:نمونه ها را برای تست تناسب، ناک اوت ها و کانکتورهای مجرا سفارش دهید. انطباق میدانی با مجرای انعطاف پذیر جزئی بود اما نیاز به تایید قبلی از مهندسان داشت.

منابع: IEC 62548:2016 آرایه های فتوولتائیک (PV) - الزامات طراحی (بخش سیم کشی جعبه ترکیبی و حفاظت از جریان اضافه). IEC 61643-11:2011 دستگاه های حفاظتی ولتاژ پایین (بخش 11، پوشش DC SPD برای PV). UL 1699B: 2018 فتوولتائیک (PV) DC Arc-Fault Circuit Protection (برای تشخیص خطای قوس الکتریکی در جعبه های ترکیبی).