Juhtumiuuring: 1000 V alalisvoolu kombineerija kast 6 sisse 2 väljund vähendab päikesepaneelide kulusid 15%

Kliendi taust

Lõuna-Hispaanias asuv keskmise suurusega päikeseenergia inseneri, hanke ja ehituse (EPC) ettevõte haldab kommunaalteenuste skaala maapealseid seadmeid kogu Pürenee poolsaarel. 200 töötaja ja aastase 80 MW torujuhtmega ettevõte töötab rutiinselt projektidega, kus maa-ala, kaablite trassid ja inverterid on paigutatud kitsastesse geograafilistesse piirkondadesse.

Ettevõte oli võitnud lepingu olemasoleva 1,6 MW päikeseelektrijaama taastamiseks ja laiendamiseks, lisades sellele 0,8 MW uut võimsust. Tehas ei vastanud enam tänapäeva alalisvooluseadmete rangematele ohutus- ja jõudlusvajadustele, mistõttu tuli välja vahetada vanad massiivikarbid ja kaabeldus. Insenerimeeskond otsis lahendust, mis alandaks süsteemi kulusid, hoides paigalduse ohutuna ja seiskumise minimaalsena.

Väljakutsed ja valupunktid

Algses päikesejaamas kasutati 600 V nimivõimsusega kombineerimiskaste, mis olid ühendatud 380 V inverteriliiniga. Iga neli stringiahelat ühendati üheks sööturiks, mis nõudis pikki madalpingekaablite kulgemist. Uuel lõigul kavatses meeskond kasutada 1000 V päikesemooduleid ja 1000 V võimsusega keskinverterit, et vähendada kaabli ristlõiget ja parandada inverteri efektiivsust.

Probleem seisnes selles, et standardsed 600 V kombainikarbid ei talu kõrgemaid stringipingeid. Seetõttu vajasid projektijuhid kombineerimiskarpi, mis oleks võimeline käsitlema 1000 V alalisvoolu, toites samal ajal kahte sõltumatut inverteri sisendit. Olemasolevad kaablirennid ja kaevikud ei saanud endale lubada olulisi uusi teid, mistõttu oli projekti jaoks vaja kompaktset kasti, mis võimaldas kuuel nööril siseneda ja kahel rühmaväljundil lahkuda, piirates uute kaablite tõmbamist ja lühendades etteande pikkusi.

Üks peavalu tuli veel hooldusest. Vanas paigalduses eraldati lühised või nööririkked aeglaste mehaaniliste kaitsmetega. See põhjustas aeganõudva rikete otsimise ja planeerimata tootmiskadu iga paari kuu tagant. Tehase taastamisega püüdis EPC neid kaotusi vältida.

Miks on Soutya 1000 V alalisvoolu kombineerija kast 6 sisse 2 väljund MCB tüüp?

Insenerimeeskond hindas kolme alternatiivi: standardseid kaitsmehoidjatega kodus kasvatatud jaotuskarpe, moodulipartneri pakutavaid imporditud kõrgepinge kombineerimiskarpe ja Soutya 1000 V alalisvoolu kombainkarpi. Esimene lahendus välistati, kuna kohapeal ehitatud kastidel puuduvad korralikud IP-kategooria korpused ja alalisvoolu kaitselülitid. Teine variant oli kallim ja selle teostusaeg oli üle kümne nädala.

Soutya 1000V DC kombainkast paistis silma kolme tooteomaduse poolest, mis vastasid täpselt projekti nõuetele.

• Kuus alalisvoolu sisendit ja kaks väljundit, mis annavad konstruktsioonile võimaluse toita kahte eraldi inverteri MPPT-sisendit ilma lisatud alampaneelita.
• MCB tüüpi kaitse kaitsmepesade asemel. See võimaldas hõlpsat lähtestada ja tõrkeotsingut ilma varukaitsmeteta.
• Projekti stringi pinge paigutuse jaoks on arvestatud 1000 V alalisvoolu, nii et kasti saaks paigutada massiivi lähedale ja see vastaks siiski tehase ohutule pingelävedele.

Lisaks tuli kast kohalikult tarnijalt lühikese, kahenädalase tarneajaga. Ostujuhid võrdlesid Soutya üksuse maksumust konkurentsiga ja arvutasid 22% säästu korpuse kohta, enne kui kaalusid juhtmestiku ja tööjõu kokkuhoidu.

Rakendus- ja rakendusprotsess

Projekt saavutas täieliku toite ja laienemise kolmekuulise ehitusakna jooksul. 1000 V alalisvoolu kombineerijakastide paigaldamine võttis kümne uue ja asendusmassiivi vahel kuus päeva.

Meeskond järgis selget järjestust:

1. Pärast kinnitusraamide kinnitamist paigaldasid tehnikud alalisvooluliinid 1000 V alalisvoolu pingetestiga kombainkarbi positsioonidesse.
2. Iga Soutya 1000 V alalisvoolu kombineerija kast paigaldati püstiku külge nii, et selle neutraal- ja juhtmesisendid olid allapoole, kaitstes MCB sektsiooni vihma sissetungi eest.
3. Iga karbi sees lõpetati kuus nöörijuhet ja kontrolliti pöördemomenti vastavalt etiketi väärtustele.
4. Kaks väljundtoidet suunati inverteri MPPT sisendsektsioonidesse ja alalisvoolu kaitselülitid lülitati sisse alles pärast kõigi ühenduste kontrollimist.

Peamine probleem tekkis terasest ääristatud katustel, kus korpuse maandusplaati ei saanud poltidega kinnitada. Tootja müügieelse insener soovitas kasutada ühe auguga surveklemmidega maanduskõrvakomplekti. Töökoha meeskond rakendas soovitatud pressimistööriista ja läbis järjepidevuse testi. See välistas võimaliku kahepäevase viivituse.

Kvantifitseeritud tulemused

Pärast kasutuselevõttu ja tervet suvist tööhooaega võrdles EPC taastoitega jaama jõudlust vanema sektsiooniga, mis töötas sama inverteriklassiga.

• Kaabli vase kaal stringisööturi kohta langes 35%, kuna 1000 V nöörid töötasid kõrgema pinge ja väiksema vooluga, säilitades samal ajal sama pingelanguse piiri.
• Lisatud 0,8 MW osa süsteemi materjalide kogumaksumus vähenes 15% võrreldes 600 V algtasemega, sealhulgas Soutya 1000 V alalisvoolu kombineerija karbi tegelik hind.
• Tänu MCB-tüüpi kaitselülititele ja hõlpsasti ligipääsetavale 6-in-2-out paigutusele läks rikke lähtestamise aeg keskmiselt 55 minutilt 8 minutile.
• Põlvkonna saadavus paranes esimese kolme kuu jooksul 3,4% võrreldes vanemate kaitsmepõhise kaitsega massiivikastide ajaloolise jõudlusega.

Kuna vaja oli vähem alamsöötereid, lühendati ka kaeviku pikkust 18%. See säästis nädal aega kaevetöid ja vähendas tihendustööd enne inverterite paigaldamist.

Kliendi vaatenurk

EPC elektrotehnika juht ütles:

"1000 V alalisvoolu kombainkast andis meile ilma eritootmiseta vajaliku kahe väljundi paigutuse. Oleme vähendanud oma materjalikulusid ja veelgi enam, kui nöör komistab, taastab meeskond selle mõne minutiga, kui kulutab tunde läbipõlenud kaitsme otsimisele."

Tehase omanik kordas seda seisukohta, märkides, et uus konfiguratsioon võimaldas edaspidist laienemist ilma algset alalisvoolu infrastruktuuri asendamata.

Õppetunnid ja soovitused

Teiste EPC ettevõtete jaoks, kes plaanivad sarnaseid kõrgepinge alalisvoolu päikeseenergiatöid, paistavad silma kolm punkti:

• Enne paigutuse alustamist valige muunduri topoloogia jaoks sobiva arvu sisendite ja väljunditega kombineerimiskast. 6-in-2-out seade võib oluliselt vähendada sööturite arvu ja sekundaarseid jaotuspaneele.
• MCB-põhine kaitse on veidi suuremat algkulu väärt, sest tööseisakuid alahinnatakse ärilisel juhul. Üks välditud poolepäevane katkestus võib lisatasu maksta.
• Enne saatmist kinnitage tarnijaga maandus- ja IP-kaitsenõuded. Väike detail, nagu maanduskomplekt, võib kõrgendatud katuste puhul mõjutada paigalduskiirust ja töökindlust.

Projekti ümbertegemise korral telliks meeskond kastidega samaaegselt ka eelnevalt puuritud näärmekomplektid ja märgistatud juhtmemarkeri torud. See lihtne muudatus lühendaks sulgemiskontrolli aega kogu tehases veel kahe päeva võrra.

Tööstusstandardite viited

Rakendatud 1000 V alalisvoolu kombineerijakarbi paigaldamine ja valik järgib asjakohaseid IEC nõudeid: IEC 62548:2016 PV-massiivi projekteerimise ja konstruktsiooninõuete jaoks ning IEC 61643-11:2011 liigpingekaitse koordineerimiseks alalisvoolu poolel.

• IEC 62548:2016 — Fotogalvaanilised (PV) massiivid — Disaininõuded.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Madalpinge liigpingekaitseseadmed — madalpinge toitesüsteemidega ühendatud SPD-d.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11