Як фотоелектрична установка скоротила час простою на 60% за допомогою тримача запобіжника DC 1000 В

Довідкова інформація клієнта

На фотоелектричній (PV) електростанції потужністю 45 МВт, розташованій у високогірному пустельному регіоні, періодично виникали збої в суматорних блоках постійного струму. Об’єкт, яким керує незалежний виробник електроенергії, що обслуговує регіональну комунальну мережу, експлуатувався протягом шести років. Понад 1400 лінійних ланцюгів подаються в 28 об’єднувальних коробок, кожна з яких передає до 1000 В постійного струму від сонячних панелей до центральних інверторів.

Операційна команда станції зіткнулася зі зростаючим тиском щодо скорочення позапланових простоїв, оскільки місцевий оператор мережі запровадив суворіші штрафи за доступність. При літніх температурах, що перевищували 45°C, теплове навантаження на компоненти постійного струму було серйозним.

З якими проблемами зіткнулася фотоелектрична установка перед модернізацією?

Оригінальні тримачі запобіжників були загальними одиницями, розрахованими лише на 600 В постійного струму. Вони були заниженими для конфігурації струни заводу 1000 В. За 18 місяців робоча група зафіксувала 23 несправності тримачів запобіжників в 11 блоках комбайна.

Симптоми були постійними: затискачі тримача запобіжника втратили натяг пружини після повторного термічного циклу, утворюючи контакти з високим опором. При 1000 В постійного струму погане з’єднання спричинило локальне нагрівання та мікродугу. У кількох випадках оплавився патрон запобіжника, і блок комбайна доводилося відключати для екстреного ремонту. Кожен інцидент коштував у середньому 4800 доларів США у вигляді втрати енергії, запасних частин і праці.

Попередні спроби повторно затягнути затискачі та застосувати струмопровідне мастило не вирішили проблему. Після другого розплавлення керівник заводу наказав повністю переглянути специфікації тримача запобіжника.

Чому оператор вибрав тримач запобіжника Soutya DC 1000V?

Команда інженерів оцінила три альтернативи. Перший був стандартним тримачем запобіжника на DIN-рейці, розрахованим на 1000 В постійного струму, але його затискачі були зроблені з низькоякісного мідного сплаву, який все одно міг піддаватися корозії в солоному повітрі пустелі. Другим варіантом було фірмове рішення, яке вимагало заміни всієї комбайнерної коробки, що перевищувало бюджет обслуговування.

Третім варіантом був тримач запобіжника Soutya DC 1000V. Три фактори були вирішальними:

• Явна номінальна напруга 1000 В постійного струму з перевіреною вимикаючою здатністю, яка відповідає струму короткого замикання фотоелектричної ланцюга за умов IEC 60269-1.
• Гвинтові пружинні затискачі з нержавіючої сталі та лудженої міді, призначені для підтримки контактного тиску в широкому діапазоні температур.
• Компактний корпус, який вписується в існуючу схему об’єднувальної коробки без заміни електропроводки. Це зменшило ризик встановлення та знизило витрати на робочу силу.

Тримач запобіжника Soutya також постачався з матовим нейлоновим корпусом, стійким до ультрафіолетового випромінювання, проблема, яка спричиняла крихкі тріщини на старих блоках. Менеджер із закупівель підтвердив, що компанія Soutya надала трирічну гарантію на основі фактичної напруги постійного струму та поточних даних заводу.

Як був розгорнутий новий тримач запобіжника?

Модернізація відбувалася поетапно протягом чотирьох тижнів, протягом періоду технічного обслуговування заводу в кінці зими. Операційна група замінювала 520 тримачів запобіжників поетапно, по одній комбайнерній коробці, щоб уникнути масових відключень системи.

• Крок 1: Бригада з технічного обслуговування заводу знеструмила одну коробку суматора та перевірила нульову напругу на клемах струни.
• Крок 2: Кожен наявний тримач запобіжника було видалено. Технічні спеціалісти задокументували момент затягування гвинтів клем і перевірили затискачі запобіжників на ознаки дуги.
• Крок 3: Нові тримачі запобіжників Soutya DC 1000 В були встановлені за допомогою існуючої DIN-рейки та клемних блоків. Зусилля введення запобіжника було помітно вище, що зменшувало ймовірність перекосу.
• Крок 4: Перед повторним увімкненням кожне коло було перевірено тестером опору ізоляції постійного струму та індикатором стану запобіжника.
• Крок 5: Команда технічного обслуговування виконала тепловізійне обстеження через тиждень після того, як кожен об’єднувач повернувся в експлуатацію.

Єдиною істотною складністю був тісний простір для згинання дроту всередині коробок комбайна. Орієнтація клем тримача запобіжника Soutya дозволила легко прокладати фотоелектричні дроти 6 мм² без згинання, тож проблему було вирішено за лічені години.

Яких кількісно визначених результатів досяг оператор?

Через дванадцять місяців після оновлення оператор порівняв дані продуктивності з показниками за два роки до заміни.

• Час простою струни через несправність патрона запобіжника скоротився на 60% із середнього 14 годин на місяць до 5,5 годин.
• Вартість заміни тримача запобіжника впала на 45%, з 2800 доларів США за квартал до 1540 доларів США. Це включало запчастини, роботу та час термічної перевірки.
• Кількість позапланових ремонтних робіт комбайна скоротилася з 8 до 2 на рік. Жоден тримач запобіжника не повідомив про виникнення дуги або плавлення під час
• Підвищення середньої температури в точках контакту тримача запобіжника знизилося на 18°C, виміряно інфрачервоною камерою.

Керівник заводу також зазначив, що штраф за доступність від оператора мережі було зведено до нуля в трьох останніх місячних звітах про розрахунки. На напруженому ринку лише це вдосконалення виправдовувало інвестиції в обладнання в розмірі 11 000 доларів США.

Відгук клієнта: що сказав директор з технічного обслуговування?

"Після другого розплавлення ми втратили довіру до оригінальних тримачів запобіжників. Тримач запобіжників Soutya DC 1000V дав нам надійне з'єднання, яке ми можемо передбачити. Результати тепловізійного зображення чіткі, і моя команда може зосередитися на очищенні та перевірці моменту затягування замість екстрених замін", - сказав директор з технічного обслуговування заводу.

Уроки та рекомендації для інших операторів систем живлення постійного струму

Для операційних команд, які керують ланцюгами 1000 В постійного струму на сонячних установках, системах зберігання чи промислових мережах постійного струму, проект запропонував три практичні висновки.

1. Перед вибором патрона запобіжника завжди перевіряйте фактичну напругу постійного струму та струм замикання. Тримач з номіналом 600 В у системі 1000 В становить небезпеку, незалежно від того, наскільки добре він підходить механічно.
2. Перевірте матеріал скоби запобіжника та конструкцію пружини. Високоякісний контактний тиск є найважливішим захистом від перегріву при високій напрузі постійного струму.
3. При модернізації існуючих об’єднувальних коробок вибирайте тримач запобіжника, який встановлюється на наявну рейку та не потребує заміни клемних колодок. Тримач запобіжника Soutya точно відповідав специфікаціям, і проект було завершено достроково.

Якщо завод повторить це, єдиним удосконаленням стане заміна тримачів запобіжників раніше, під час початкового введення обладнання в експлуатацію. Вартість профілактики склала третину від вартості перших двох аварійних ремонтів.

Список літератури

[1] IEC 60269-1. Низьковольтні запобіжники. Частина 1. Загальні вимоги [S]. 2020 рік.https://webstore.iec.ch/publication/62496

[2] Характеристики старіння контактних електродів низьковольтних перемикачів постійного струму [J]. Енергія, 2021, 14(20): 6838.https://doi.org/10.3390/en14206838