Kuidas 690 V vahelduvvoolu kombainikarp 4 ühes väljundis eemaldas päikesejaama vahelduvvoolu külgmised vead 78% võrra

Lõuna-Euroopas asuv kaubandusliku mastaabiga päikeseenergia haldaja haldab 85 MW maapealset PV võimsust kaheteistkümnes kohas. Igal saidil kasutatakse suure võimsusega stringinvertereid, mis toodavad 690 V vahelduvvoolu. Enne uuendamist oli vahelduvvoolupoolne ühendus nelja inverteri ja astmelise trafo vahel kogu tehase kõige rikkeohtlikum koht. Pärast Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out tagantjärele paigaldamist vähendas operaator vahelduvvoolupoolsete rikete seisakuid kuue kuuga 78%.

Milline oli kliendi taust ja tegevusolukord?

Ettevõte opereerib mitut aastatel 2017–2020 ehitatud 5 MW kuni 10 MW PV elektrijaama. Igas jaamas tarnivad neljast inverterist koosnevad rühmad 690 V vahelduvvoolu läbi eraldi harukarpide ja üksikute jaotusseadmete enne keskpingetrafosse sisenemist.

Vananenud juhtmestik ja integreerimata kaitseseadmed olid muutunud töökindluse probleemiks. Tehastes töötas väike O&M meeskond ning keskmine aeg AC-poolse probleemi diagnoosimiseks ületas poole päeva. Kuna piirkond läks üle lühematele sisendtariifi akendele, vajas omanik suuremat kättesaadavust ja madalamat teenustasu kilovatt-tunni kohta.

Mis täpselt muutis nende vahelduvvoolu-poolse juhtmestiku korduvaks kitsaskohaks?

Enne moderniseerimist liikus iga inverteri väljund üldisesse 690 V vahelduvvoolu harukarpi, mis oli varustatud eraldi vormitud korpuse kaitselülitite, polt-kinnitusega liigpingepiirikute ja klemmplokkidega. Need kastid ei taganud võrdset faasivahet ega piisavat soojuse hajumist. Rikked esinesid kolmel peamisel kujul:

• 690 V sööturite lahtised klemmid põhjustasid ülekuumenemise ja katkendliku väljalülitumise.
• Piirikud paigaldati ilma nõuetekohase 2. tüüpi koordineerimiseta, nii et välgu põhjustatud siirded kahjustasid inverteri toiteastmeid kaks korda aasta jooksul.
• Kuna ühe inverteri hooldamine nõudis pingestatud korpuse avamist, pidid töötajad sulgema kogu neljast inverterist koosneva grupi, põhjustades tootmiskaod ligikaudu 920 dollarit tunnis tehase kohta.

Nende vahelduvvoolupoolsete rikete aastane kogukulu, sealhulgas remondimaterjalid, tööjõud ja saamata jäänud tulu, oli 23 000 dollarit 10 MW koha kohta.

Miks valida Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Operaator vaatas läbi kolm alternatiivi: kohaliku paneelitootja standardsed vahelduvvoolu jaotuskilbid, kaubanduslikud kaitsmed ja Soutya kast. Paneelitootja ei suutnud tarnida 690 V vahelduvvoolu jaotuskilpi, mis läbis standardi IEC 61643-11 nõutud 2. tüüpi liigpingekaitse katsed. Sulatatud lahtiühendajad puudusid õigest lühise koordineerimisest allavoolu trafoga.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out vastas täpselt olemasoleva elektrilise topoloogiaga. See ühendab neli 690 V vahelduvvoolu sisendit üheks kaitstud väljundiks, millel on neli sisendkaitselülitit ja üks väljundkaitselüliti. Integreeritud liigpingekaitseseade on hinnatud vastavalt standardile IEC 61643-11 ja korpuse paigutus pakub eraldi sektsioonid kaablite ja pinge all olevate siinide jaoks. See vähendas eelmise jaotusseadmega võrreldes vajalikku jalajälge enam kui 60%.

Kuidas lahendust mitmele saidile juurutati?

Paigaldusprojekt kestis kolmes etapis nelja kuu jooksul. Meeskond valis katsekohaks suurima rikkeajalooga jaama.

Peamised sammud olid järgmised:

1. Ühe nelja inverteri grupi vahelduvvoolu pool on pingest välja lülitatud ja olemasolev korpus eemaldatud.
2. Paigaldati Soutya kast trafo lähedale olemasolevale tugiraami raamile.
3. Lõpetas neli 185 mm² vaskkaablit inverteritest ja üks 300 mm² kaabel trafosse.
4. Konfigureeriti sisendkaitselülitite nimiväärtused, et need vastaksid inverteri väljundkaitsele ja määrati SPD 690 V vahelduvvoolu süsteemi pingele.
5. Kasutas seireväljundit RS485-le ja kontrollis väljalülitusläve tehase SCADA suhtes.

Tüüpiline raskus seisnes selles, et nelja inverteri olemasolevad väljundkaablid olid erineva pikkusega ja asetsesid erineva trassiga. See põhjustas veidi tasakaalustamata liinitakistusi. Lahenduseks oli siini ekvalaiseri lülide paigaldamine ja kaabli pikkuste kärpimine iga rühma sees; terminali temperatuur püsis pärast päeva täiskoormusel töötamist ühtlane.

Milliseid mõõdetavaid tulemusi taim saavutas?

Kuus kuud pärast esimest paigaldamist võrdles operaator pilootkohta selle ajaloolise jõudlusega:

• Vahelduvvoolupoolsete rikete sagedus langes kaheteistkümnelt intsidendilt aastas alla kolme, mis on 75% vähenemine.
• Plaanilised seisakud 690 V vahelduvvoolu riketest langesid 78%, mis tähendab 11,5 lisatundi täiskoormusel töötamist inverterirühma kohta aastas.
• Vahelduvvoolupoolse rikke aastakulu, sealhulgas tootmiskaotus, vähenes 21 000 dollarilt 5500 dollarile 10 MW jaama kohta.
• Iga inverterirühma paigaldusaeg vähenes kahelt täispäevalt neljale tunnile, säästes tööjõult 1600 dollarit saidi kohta.
• Ühe inverteri isoleerimine hoolduseks ei nõua enam kogu grupi väljalülitamist; grupp püsib võrgus 75% võimsusega.

Mida tehase juht ütleb?

Operaatori tehase insenerijuht kirjeldas efekti järgmiselt: "Soutya 690 V vahelduvvoolu kombainkast kõrvaldas 690 volti juures kõige hullemad termilised ja liigpingehäired. Kaheteistkümne kuu jooksul pole me ühte toiteterminali uuesti pingutanud ja saame isoleerida ühe inverteri ilma kogu ploki tootmist peatamata. See muudatus tasus end selles projektis ära."

Mida saavad teised tööstus- ja päikeseenergia operaatorid sellest moderniseerimisest õppida?

See juhtum viitab mitmele õppetunnile, mitte ainult algse taimega.

• Vahelduvvoolupoolne kaitse väärib sama täpsust kui alalisvoolupoolne stringikaitse. IEC 61643-11 tüüpi 2 testitud SPD-d ja IEC 62548 massiivi kujundamise praktikad peaksid kajastuma vahelduvvoolu väljundis.
• Täielik 4-ühes-väljas kombineeritud kast vähendab paigaldustööd ja veaotsingu aega moderniseeritavates tehastes, kus füüsiline ruum on fikseeritud.
• Enne kasti valimist kontrollige kaabli pikkust, isolatsiooni ja kandiku marsruuti; võrdne blokeerimistakistus vähendab leviala riski.

Kui operaator peaks projekti kordama, telliks ta algsesse partii ühe varukasti ja teeks kasutuselevõtu ajal termopildiskaneeringud, sest need skaneeringud tegid lõplikud terminalikontrollid ja jälgitavad. Ettevõte on sellest ajast peale rakendanud sama 690 V vahelduvvoolu kombainkasti oma vanematele 10 MW jaamadele ja eeldab samasugust saadavuse paranemist kogu 85 MW portfellis.

Tööstuse viited:

• IEC 62548:2016 Fotogalvaanilised (PV) massiivid – disaininõuded. (Allikas: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 Madalpinge liigpingekaitseseadmed. Osa 11: Madalpingesüsteemidega ühendatud SPD-d. (Allikas: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)