Kuidas päikeseenergia EPC alalisvoolu kaare rike maksab 35% Soutya AFCI kombineerimiskastiga

Kliendi taust

Saksamaal Stuttgardis asuv keskmise suurusega päikeseenergia EPC ettevõte projekteerib ja paigaldab kaubanduslikke katusel olevaid päikeseenergia süsteeme kogu Euroopas. Pikaajaliste O&M lepingute alusel 80 MW portfelliga ettevõte teenindab tootmisrajatisi, logistikakeskusi ja külmhoonete operaatoreid. Iga projekt jääb vahemikku 500 kW kuni 2 MW ning ettevõte vastutab nii ehituse kui ka jooksva hoolduse eest.

Ettevõtte O&M meeskond oli tegelenud üha suurema arvu inverteri väljalülituste ja termiliste sündmustega, mis olid põhjustatud alalisvoolukaare riketest. Peamised süüdlased olid vananevad pistikud, juhtmete hõõrumine ja lahtised otsad stringiahelates. Portfelli laienedes hakkasid reaktiivhoolduse kulud kasumimarginaale vähendama.

Väljakutse: avastamata alalisvoolu kaare vead

Alalisvoolukaare tõrked on ohtlikud, kuna need püsivad ilma piisava vooluta, et käivitada tavaline kaitsme või kaitselüliti. Ettevõtte olemasolevatesse kombainkastidesse paigaldati ainult nöörikaitsmed ja liigpingekaitsmed. Need tagasid ülevoolu- ja liigpingekaitse, kuid ei suutnud tuvastada vigastatud kaablites või lahtistes ühendustes esinevaid jadakaare rikkeid.

Tagajärjed olid käegakatsutavad. 12 kuu jooksul enne projekti reageeris meeskond 14 inverteri väljalülitamisele, mille põhjuseks olid kahjustatud pistikud. Iga reis nõudis saidi külastust, termopildi skaneerimist ja stringi kõigi ühenduste käsitsi kontrollimist. Üks tõrkeotsingu seanss kestis keskmiselt kaheksa tundi. Lisaks teatati kahest peaaegu-miss juhtumist, kus kaar oli sulatanud pistiku isolatsiooni, põhjustades suitsu ja tulekahjuohtu. Sellise sündmuse hinnanguline maksumus, kui seda ei tabata, võib varakahju ja seisakuid ületada 50 000 dollarit.

Miks Soutya DC AFCI kombineeritud kast?

Ettevõte hindas kolme võimalust. Esimene oli AFCI moodulite lisamine inverteri sisendisse, kuid see jälgib ainult kõigi stringide kombineeritud väljundit ega suuda tuvastada, millisel stringil on viga. Teine võimalus oli asendada kõik kaablipistikud kõrgema klassi pistikutega, mis ei aitaks tulevikus halveneda. Kolmas võimalus oli 12-ühes konfiguratsiooniga Soutya DC AFCI kombineerimiskast.

Otsus taandus kolmele peamisele eelisele. Esiteks pakub Soutya kombineerija kast stringipõhise kaare rikke tuvastamist. Kõiki 12 sisendit jälgitakse iseseisvalt, nii et rike lokaliseeritakse kohe. Teiseks integreerib seade nii AFCI kui ka liigvoolukaitse ühte korpusesse, lihtsustades paigaldamist ja vähendades kontrollitavate komponentide arvu. Kolmandaks vastab see standardile UL 1699B ja toetab IEC 62548 disaininõudeid, andes EPC-le kindlustunde nii Euroopa kui ka eksporditurgudel.

Rakendus- ja rakendusprotsess

Projekti kasutati kolmes kaubanduslikus katusemassiivis, millest igaühel oli 8–10 stringi. Projekti kavandamisest kuni kasutuselevõtuni kulus kokku kuus nädalat. Olemasolevad kombainkastid eemaldati ja asendati Soutya DC AFCI kombainkastiga. Kuna 12-ühes paigutus sobis olemasoleva stringide marsruutimisega, kasutas meeskond enamikku alalisvoolukaablitest uuesti, säästes materjalikulusid ja paigaldusaega.

Tüüpiline raskus oli kinnistesse ruumidesse paigaldamine. Uuel kombainkastil on suurem jalajälg kui lihtsal, ainult kaitsmega seadmel, mistõttu tuli ühel katusel kinnitusklambreid reguleerida. Meeskond lahendas selle, kasutades roostevabast terasest tagaplaati ja painduvat toru, viies moderniseerimise lõpule konstruktsiooni paigutust muutmata.

Pärast paigaldamist ühendas meeskond Modbus RTU väljundi olemasoleva SCADA süsteemiga. Kombineerimiskast edastas stringipõhise voolu, pinge ja kaare rikke oleku kaugseirekeskusesse. Kasutuselevõtutestid hõlmasid simuleeritud kaareviga, mille seade kõrvaldas vähem kui 0,5 sekundiga, tuvastades samas täpse stringi.

Kvantifitseeritavad tulemused

• Vähenenud tõrkeotsingu aeg 90% võrra:Keskmine veale reageerimise aeg langes 8 tunnilt 45 minutile, kuna AFCI kast tuvastab koheselt vigase stringi.
• Vähendatud kasutus- ja hoolduskulud 35% võrra:Need kolm saiti nõuavad nüüd vähem hädaabiteateid. Iga-aastane sääst on kogu portfellis 18 000 dollarit.
• Inverteri seisakuaega on vähendatud 60% võrra:Inverteri väljalülitamist põhjustava püsiva kaare tekkimise vältimise tõttu esines objektidel 60% vähem ettenägematuid katkestusi.
• Avastas varakult kaks kaare riket:Esimese 12 kuu jooksul tuvastas seade algstaadiumis kaks seeriakaare riket, mis hoidis ära võimalikud tulekahjud ja kahjustused.

Üldine mõju ületas numbrid. O&M meeskond läks üle reaktiivselt remondilt ennetavale kontrollile. Kombinaatorikastist kogutud andmed võimaldasid planeerida kaablivahetusi planeeritud hooldusakende ajal, mitte hädaolukorras.

Kliendi iseloomustus

"Soutya DC AFCI kombainkast andis meie meeskonnale võimaluse tuvastada rikkis pistikupesa enne, kui see süttib. Stringipõhine häire ja andmete logimine on muutnud seda, kuidas me oma PV-portfelli haldame."

Õppetunnid ja soovitused

1. Asetage kaare veatuvastus stringi tasemele. Inverteri taseme tuvastamine ei suuda rikkeid lokaliseerida ja jätab pikad alalisvoolukaablid kaitsmata.
2. Ühendage jälgimine kaitsega. Kombineerimiskast, mis teatab stringi voolu ja oleku kohta, loob prognoositavaks hoolduseks kasutatavad andmed.
3. Koolituse eelarve. Kaare rikke sümptomid erinevad liigvoolust ja tehnikud peavad mõistma reageerimise tehnoloogiat.

Kui ettevõte peaks seda projekti uuesti läbi viima, paigaldaksid nad Soutya AFCI karbid kõikidele uutele projektidele algusest peale, mitte aga moderniseerimiseks. 12-in-1 konfiguratsiooni standardiseerimine lihtsustaks nende varuosade laoseisu ja muudaks kaugdiagnostika kõigis saitides järjepidevamaks.

Viited

1. UL 1699B:2018 fotogalvaanilise (PV) alalisvoolu kaartõrke vooluahela kaitse.Link
2. IEC 62548:2016 Fotogalvaanilised (PV) massiivid – disaininõuded.Link
3. IEC 60364-7-712:2017 Madalpinge elektripaigaldised. Osa 7-712: Päikeseenergia toitesüsteemid.Link