Як комерційна сонячна система EPC скоротила час швидкого відключення на 40%

Довідкова інформація клієнта

Розташована в Остіні, штат Техас, ця фірма з проектування, закупок і будівництва (EPC) спеціалізується на фотоелектричних системах на даху для розподільних центрів і логістичних складів. Щороку компанія встановлює від 20 до 30 систем потужністю від 300 кВт до 800 кВт. Більшість цих дахів знаходяться в юрисдикціях, які прийняли редакцію Національного електротехнічного кодексу 2020 року, тобто кожна система повинна мати в списку рішення для швидкого відключення, яке знижує напругу в масиві до ≤80 В протягом 30 секунд після запуску.

З 14 штатними польовими бригадами та середнім проектним циклом у два місяці команді потрібен був підхід до швидкої зупинки, який був би сумісним із кодом і достатньо простим, щоб забезпечити переміщення інсталяції на кількох робочих майданчиках. Попереднє рішення спрацювало, але воно супроводжувалося прихованими витратами, які не відображалися в описі матеріалів до кінця графіка.

Проблеми з попередньою схемою швидкого вимкнення

Фірма визначила систему оптимізації потужності на рівні модуля для швидкого відключення. Кожна коробка потребувала власного каналу зв’язку з центральним шлюзом, а для шлюзу був потрібний окремий кабель Ethernet і лінія керування 24 В постійного струму до інверторної зони. На даху потужністю 400 кВт з більш ніж 900 модулями це означало протягування додаткової низьковольтної проводки вздовж кожного ряду модулів і завершення її в трьох окремих місцях шлюзу.

Виїзні техніки витратили більше часу на встановлення та усунення несправностей цих каналів зв’язку, ніж на проводку ланцюга постійного струму. Довгі дроти іноді пропускають сигнали, через що контролер вимкнення інвертора повідомляє про несправність. Навіть коли масив був безпечним, періодичні збої зв’язку спричиняли помилкові тривоги та невдалі перевірки. Один проект вимагав чотирьох візитів на місце, перш ніж місцева AHJ прийняла перевірку часу зупинки. Додаткова праця, переробка та затримки перевірки додали 0,045 доларів США за ват до встановленої вартості компанії.

Чому Soutya 24V DC Power Line Control Rapid Shutdown Device?

Оцінюючи альтернативи, команда EPC порівняла три варіанти:

• Перехід на мікроінвертори з інтегрованим швидким відключенням - вимагав заміни всієї інверторної платформи та значного підвищення вартості компонентів.
• Збереження оптимізаторів живлення, але наймання більшої бригади електриків – не вирішило фундаментальної проблеми надійності дроту зв’язку.
• Використання пристрою швидкого відключення Soutya 24 V DC для керування лінією живлення – повністю виключено окрему шину зв’язку.

Пристрій Soutya надсилає команду вимкнення через існуючий кабель живлення постійного струму, використовуючи сигнал лінії живлення 24 В постійного струму для зв’язку з передавачами на рівні модуля. Немає додаткової мережі Ethernet і окремої лінії низьковольтного датчика. Корпус встановлюється в кожній точці об'єднувача рядків і підключається до стандартного інвертора рядків. Один контролер може працювати з кількома рядками, що зменшує кількість блоків керування, необхідних на даху.

Іншим вирішальним фактором була сумісність. EPC вже був стандартизований для струнних інверторів однієї марки, а пристрій Soutya працює з інверторами, які не мають вбудованої функції швидкого відключення. Це дозволило компанії зберегти наявні інвертори та конструкцію трансформаторів, уникаючи дорогої заміни кожного проекту.

Впровадження та розгортання

Перше розгортання відбулося на плоскому комерційному даху потужністю 410 кВт у Далласі. Розгортання охоплювало два етапи протягом трьох тижнів:

• Фаза перша: замінено три системи шлюзів у стилі оптимізатора двома блоками керування Soutya на головних панелях об’єднувача постійного струму.
• Етап другий: встановлено відповідні передавачі на рівні модуля Soutya та підключено їх до існуючих кабельних наконечників постійного струму без протягування нової лінії зв’язку.
• Потім команда підключила блокування відключення змінного струму, яке запускає вимикання кожного разу, коли сторона змінного струму інвертора знеструмлюється.

Під час початкового тесту вимкнення виникла одна перешкода. Слабке заземлення спричинило втрату сигналу керування лінією живлення постійного струму біля кінця однієї довгої ланцюга. Інженер із застосування Soutya порадив встановити 10-метровий вбудований фільтр сигналу на кінці цієї струни. Це вирішило проблему менш ніж за годину. Після налаштування тест на відключення виміряв 8 В на головному роз’ємі модуля протягом 22 секунд, комфортно нижче межі 80 В.

Кількісні результати

Компанія відстежила 18 готових дахових систем після першого року використання пристрою швидкого відключення Soutya. Виміряні результати порівняно з попереднім підходом:

• Скорочення часу встановлення на 43%- середня кількість робочих годин для установки швидкого відключення збільшилася з 21 години на проект потужністю 400 кВт до 12 годин, скоротивши повний день із графіка.
• Відмови від переробки та перевірки зведені до нуля- попередні 1,4 невдалі перевірки на систему через помилки зв'язку впали до нуля у всіх 18 системах.
• Вартість встановлення знизилася на 35%- загальна кількість деталей і робіт для швидкого відключення знизилася з 0,048 доларів США за ват до 0,031 доларів США за ват. На проекті потужністю 400 кВт це призвело до значної економії 6800 доларів США.

Ці прибутки дозволили EPC погасити подальше підвищення цін на матеріали, не змінюючи ціну пропозиції, а скорочений графік будівництва покращив своєчасну доставку для орендарів складів, які потребували експлуатації дахів.

Відгук клієнта

«Швидке завершення роботи на рівні модуля раніше було нашою найбільш брудною робочою областю», — сказав віце-президент з операцій фірми. «Пристрій керування лінією живлення Soutya 24 В постійного струму позбавив усієї системи один рівень складності. Ми більше не тягнемо зайві дроти передачі даних, і у нас не було жодного збою зв’язку вимикання з моменту переключення».

Уроки та рекомендації

Три уроки з цього проекту особливо цікаві для інших інсталяторів:

• Шукайте рішення, яке повторно використовує існуючу проводку.Керування лінією електропередачі дозволяє уникнути використання спеціального кабелю зв’язку, що є цінним для проектів модернізації та великих дахів.
• Завчасно підтвердьте сумісність із вашим конкретним брендом інвертора.Перший пілотний тест перед повною закупівлею позбавив команду місяців від усунення несправностей.
• Вимірюйте загальну вартість відповідності, а не вартість частини.Економія 6800 доларів США на оплаті праці та переробці на проект була більшою, ніж уся різниця у вартості компонентів.

Якби команда могла перезапустити проект, вони поставили б фільтр потужності сигналу на креслення проекту з самого початку для будь-якої ланцюга довшою за 300 м. Тим не менш, незначне коригування було єдиною проблемою, яка виникла в усіх 18 установках.

Список літератури

• NEC 690.12 (NFPA 70), Швидке відключення фотоелектричних систем у будівлях, видання 2020 р.https://www.nfpa.org/70
• IEC 60947-1 Апаратура розподільна та керування низькою напругою. Частина 1. Загальні правила.https://webstore.iec.ch/publication/6123