Автоматичні вимикачі Soutya DC у литому корпусі скорочують час простою сонячної енергії на 35%

Фотоелектрична станція потужністю 50 МВт на південному заході Америки замінила 120 застарілих вимикачів на автоматичні вимикачі Soutya DC у литому корпусі. Результат: скорочення незапланованих простоїв на 35%, зниження частоти відмов вимикачів з 4,2% до 0,8% і щорічна економія понад 60 000 доларів США на технічне обслуговування.

Якою була робоча ситуація на сонячній електростанції?

Об’єкт працює з 24 сонячними блоками, кожен з яких живить станцію перетворення постійного струму на змінний струм потужністю 2 МВт. Його оригінальна система захисту від постійного струму складалася з мініатюрних вимикачів, які не входять до списку UL, встановлених під час будівництва. Після 14 років у пустельному середовищі рубильники показали видимі ознаки термічної напруги, а кілька з них спрацювали під час звичайних операцій з очищення, коли висока вологість створювала шляхи витоку.

Керівники заводу були під тиском підвищити доступність електроенергії з 98,2% до понад 99% у рамках угоди про купівлю електроенергії. Кожна незапланована поїздка означала втрату генерації, і кожен візит для заміни вимагав повного відключення рядка.

Які проблеми викликала стара система захисту постійного струму?

За попередні 12 місяців на станції зафіксовано 47 аварійних аварій. Найпоширенішою проблемою було неприємне відключення під час перехідного перевантаження по струму, викликане пошкодженнями сусідньої струни. Коли відкрився один вимикач вище за течією, сім нижчих струн потемніли. Команда технічного обслуговування витрачала в середньому 3,5 години на кожну подію, включно з поїздкою по території площею 200 акрів.

Старі вимикачі також не мали чіткої індикації несправності. Технікам довелося зняти кришки та використати інфрачервоні камери, щоб визначити, який блок відкрився. У двох інцидентах вимикач, який спрацював, був помилково повторно увімкнений, тоді як несправність у нижній частині все ще існувала, пошкодивши коробку суматора та один інвертор.

Запасних частин стало дефіцитніше, і початковий постачальник припинив виробництво моделі. На заводі було 40 одиниць кількох різних марок, але жодна не відповідала існуючій площі, тому кожна реконструкція вимагала модифікації панелей.

Чому завод вибрав автоматичні вимикачі Soutya DC у литому корпусі?

Команда інженерів оцінила три варіанти заміни: вимикачі змінного струму з номіналом постійного струму від місцевого дистриб’ютора, відремонтовані блоки від оригінального виробника та лінійку автоматичних вимикачів постійного струму Soutya. Гібридні вимикачі змінного струму та постійного струму мали меншу відключаючу здатність і не витримали внутрішній заводський тест на коротке замикання при 10 кА. На відремонтовані пристрої надається 90-денна гарантія, і на них не враховується схема неприємних відключень.

Автоматичний вимикач постійного струму Soutya у литому корпусі був обраний після паралельного випробування на двох струнах. Продукт відповідав вимогам UL 489 і забезпечував номінальну робочу напругу 1000 В постійного струму з відключаючою здатністю 25 кА, що значно перевищує максимально доступний на місці струм пошкодження 12 кА. Вимикачі також мали візуальний прапорець спрацьовування та допоміжні контакти для дистанційного моніторингу, яких жоден інший кандидат не надав за порівнянну ціну.

На це рішення також вплинула готовність Soutya надати інженерну підтримку додатків і 5-річну гарантію на запчастини.

Як було розгорнуто Soutya DC MCCB?

Програма заміни охопила вісім тижнів на п’яти підстанціях. Проект був розбитий на п'ять етапів:

• Етап 1: Польове обстеження та маркування всіх 120 позицій вимикачів.
• Фаза 2: Встановлення двох панелей на блоці 7 і 48-годинний навантажений тест.
• Фаза 3: Повне розгортання для блоків 7 і 8, із залишенням однієї струни на старих вимикачах як керування.
• Етап 4: заміна решти блоків після контрольного порівняння показала зменшення кількості відмов 4:1.
• Етап 5: Навчання двох електриків підприємства діагностиці відключення та процедурам заміни.

Основною технічною проблемою була адаптація існуючих монтажних рейок коробки комбайна. Компактні розміри Soutya відповідали стандартній компоновці DIN-рейки, але наконечники шин були трохи більшими. Завод використовував нестандартний мідний адаптер, наданий компанією Soutya, і час встановлення на вимикач становив у середньому 27 хвилин, що включало затягування наконечників і нанесення антиокислювальної пасти.

Яких результатів досягла установа?

Після встановлення останнього вимикача завод відстежував продуктивність протягом дев’яти місяців. Позаплановий простой через відмову вимикача постійного струму скоротився з 11,6 годин на місяць до 0,8 годин на місяць, що на 35% скоротило загальний час простою заводу, якщо врахувати сезонність. Рівень відмов вимикачів знизився з 4,2% щорічно до 0,8%.

Витрати на технічне обслуговування знизилися на 60 000 доларів США на рік завдяки меншій кількості відвідувань об’єктів і ліквідації запасів запасних частин. Завод повернув невикористані старі молоти перекупнику за 7000 доларів. Енергозабезпеченість підвищилася до 99,4%, що призвело до бонусу за продуктивність у розмірі 150 000 доларів США від покупця електроенергії.

Допоміжні контакти дозволили системі SCADA заводу показувати розімкнутий вимикач у реальному часі. Тепер диспетчер може надіслати електрика до потрібного рядка, скорочуючи середній час діагностики з 35 до 6 хвилин.

Що сказав начальник технічного обслуговування заводу?

«Ми очікували нижчу частоту відключення, але ми не очікували, що діагностика буде такою чистою. Прапор відключення та дистанційний контакт дозволяють операторам нашої панелі бачити точне положення, не виходячи з диспетчерської. Це скоротило наш час відгуку до частки від того, що було», — сказав менеджер з технічного обслуговування електрики.

Які уроки можуть винести інші оператори?

Три пункти з цього проекту застосовуються до будь-якого об’єкта зі старіючим обладнанням захисту постійного струму:

• Перевірте фактичну пропускну здатність за максимальної напруги системи. Вимикач, розрахований на 25 кА при 1000 В постійного струму, не є таким самим, як вимикач, розрахований на 25 кА при 500 В постійного струму.
• Використовуйте поетапну заміну та зберігайте дві-три нитки на старому обладнанні як контрольну групу. Порівняльні дані заводу показали результат протягом чотирьох тижнів.
• Інвестуйте в вимикачі з допоміжними контактами. Сигнал дистанційного стану окупив себе, виключивши час патрулювання та запобігши помилковому повторному замиканню після поїздки.

Якби проект був повторений, менеджер замовив би додаткові запасні молоти для покриття другого об’єкта, ніж розпродав старі блоки. «Ми недооцінили, наскільки ми будемо довіряти молотам Soutya і хочемо стандартизувати дочірній завод», — зазначив він.

Список літератури

• UL 489 ред. 14-2025 - Автоматичні вимикачі в литом корпусі, вимикачі в литому корпусі та корпуси автоматичних вимикачів
• Дослідження моделювання процесу руху дуги мініатюрних автоматичних вимикачів постійного струму, DOI: 10.1063/5.0174184