Як Solar EPC Cut DC Arc Fault коштує на 35% з Soutya AFCI Combiner Box

Довідкова інформація клієнта

Компанія середнього розміру сонячної електростанції, розташована в Штутгарті, Німеччина, проектує та встановлює комерційні фотоелектричні системи на дахах по всій Європі. Маючи портфель у 80 МВт за довгостроковими контрактами з експлуатації та технічного обслуговування, компанія обслуговує виробничі потужності, логістичні центри та операторів холодильних складів. Кожен проект має потужність від 500 кВт до 2 МВт, і компанія відповідає як за будівництво, так і за поточний ремонт.

Команда з експлуатації та технічного обслуговування компанії мала справу зі зростаючою кількістю відключень інвертора та теплових подій, спричинених дуговими замиканнями постійного струму. Старіння з’єднувачів, натирання дроту та ослаблені кінці в ланцюгах струн були головними причинами. У міру розширення портфоліо вартість реактивного обслуговування почала знижувати прибуток.

Завдання: Невиявлені дугові розриви постійного струму

Дугові замикання постійного струму є небезпечними, оскільки вони тривають, не споживаючи достатнього струму для спрацьовування стандартного запобіжника або автоматичного вимикача. У наявних на підприємстві об’єднувальних коробках були встановлені лише струнні запобіжники та фільтри перенапруги. Вони забезпечували захист від перенапруги та перенапруги, але не могли виявити послідовні дугові замикання, які виникають у пошкоджених кабелях або ослаблених з’єднаннях.

Наслідки були відчутні. За 12 місяців до проекту команда відреагувала на 14 відключень інвертора, які були пов’язані з пошкодженими роз’ємами. Кожна поїздка вимагала відвідування місця, сканування тепловізором і ручної перевірки кожного з’єднання в рядку. Один сеанс усунення несправностей у середньому тривав вісім годин. Крім того, було повідомлено про два випадки, які майже не відбулися, коли дуга розплавила ізоляцію роз’єму, спричинивши задимлення та загрозу пожежі. Орієнтовна вартість такої події, якщо її не зафіксують, може перевищити 50 000 доларів США через пошкодження активів і простої.

Чому Soutya DC AFCI Combiner Box?

Компанія оцінювала три варіанти. Першим було додавання модулів AFCI на вході інвертора, але це лише відстежує сукупний вихід усіх рядків і не може визначити, який рядок має помилку. Другий варіант полягав у заміні всіх кабельних роз’ємів на роз’єми вищого класу, які не вплинули б на подальшу деградацію. Третім варіантом став комбайнер Soutya DC AFCI конфігурації 12 в 1.

Рішення зводилося до трьох ключових переваг. По-перше, об'єднувач Soutya забезпечує виявлення дугових несправностей для кожної струни. Кожен з 12 входів контролюється незалежно, тому несправність локалізується негайно. По-друге, пристрій об’єднує як AFCI, так і захист від перевантаження по струму в одному корпусі, що спрощує установку та зменшує кількість компонентів для перевірки. По-третє, він відповідає стандарту UL 1699B і підтримує вимоги до дизайну IEC 62548, що забезпечує впевненість EPC як для європейських, так і для експортних ринків.

Впровадження та процес застосування

Проект був розгорнутий на трьох комерційних масивах на даху, кожен з яких мав від 8 до 10 струн. Загальний проект зайняв шість тижнів від планування до введення в експлуатацію. Існуючі об’єднувальні блоки було видалено та замінено об’єднувальним блоком Soutya DC AFCI. Оскільки схема «12 в 1» відповідала існуючій прокладці рядків, команда повторно використала більшість кабелів постійного струму, заощадивши витрати на матеріали та час встановлення.

Типовою складністю була модернізація в обмеженому просторі. Нова об’єднувальна коробка займає більшу габаритну площу, ніж звичайний блок із запобіжниками, тому монтажні кронштейни потрібно було регулювати на одному даху. Команда вирішила цю проблему за допомогою задньої панелі з нержавіючої сталі та гнучкого трубопроводу, завершивши модернізацію без зміни структурної схеми.

Після встановлення команда підключила вихід Modbus RTU до існуючої системи SCADA. Комбайнер передає поточний струм, напругу та стан дугового замикання на віддалений центр моніторингу. Пусконалагоджувальні випробування включали імітацію дугового замикання, яку пристрій усунув менш ніж за 0,5 секунди, визначаючи точну струну.

Вимірювані результати

• Скорочення часу на усунення несправностей на 90%:Середній час реагування на помилку скоротився з 8 годин до 45 хвилин, оскільки блок AFCI негайно визначає несправний рядок.
• Зниження витрат на експлуатацію та обслуговування на 35%:Для цих трьох сайтів тепер потрібно менше екстрених викликів. Щорічна економія в портфоліо становить 18 000 доларів США.
• Зменшення простою інвертора на 60%:Завдяки запобіганню тривалому виникненню дуги, яке могло б спричинити відключення інвертора, сайти мали на 60% менше незапланованих відключень.
• Завчасно виявлено дві дугові замикання:Протягом перших 12 місяців установка виявила дві послідовні дугові замикання на початковій стадії, запобігаючи потенційним пожежам і пошкодженням.

Загальний вплив вийшов за межі цифр. Команда O&M перейшла від реактивного ремонту до проактивної перевірки. Дані, зібрані з блоку комбайна, дозволили їм планувати заміну кабелю під час запланованих вікон технічного обслуговування, а не в екстрених випадках.

Відгук клієнта

"Об'єднувач Soutya DC AFCI дав нашій команді можливість ідентифікувати несправний роз'єм до того, як він став пожежею. Сигналізація по рядку та реєстрація даних змінили спосіб управління нашим портфоліо PV."

Уроки та рекомендації

1. Розмістіть виявлення дугового замикання на рівні рядка. Виявлення на рівні інвертора не може локалізувати несправності та залишає довгі кабелі постійного струму незахищеними.
2. Поєднайте моніторинг із захистом. Комбінатор, який повідомляє про поточний рядок і стан, створює корисні дані для прогнозного обслуговування.
3. Бюджет на навчання. Симптоми дугового замикання відрізняються від подій надструму, і технічні працівники повинні розуміти технологію, щоб реагувати.

Якби компанія знову запустила цей проект, вони встановлювали б коробки Soutya AFCI на всіх нових проектах із самого початку, ніж модернізацію. Стандартизація конфігурації 12-в-1 спростить інвентаризацію запасних частин і зробить віддалену діагностику більш узгодженою на всіх підприємствах.

Список літератури

1. UL 1699B: 2018 Захист ланцюга від дугового замикання постійного струму фотоелектричної (PV) системи.Посилання
2. IEC 62548:2016 Фотоелектричні (PV) матриці. Вимоги до конструкції.Посилання
3. IEC 60364-7-712:2017 Низьковольтні електроустановки. Частина 7-712. Сонячні фотоелектричні системи електропостачання.Посилання