Kuidas päikeseelektrijaam vähendas alalisvoolu ümbriskaitselülitite abil seisakuaega 60%

Kliendi taust

Californias asuv keskmise suurusega päikeseelektrijaam, mis töötab 50 MW fotogalvaanilise võimsusega, seisis silmitsi püsivate riketega alalisvoolu jaotussüsteemides. Tehase elektriinfrastruktuur tugines alalisvoolu poolel ülevoolukaitseks traditsioonilistele kaitsmetele ja vanematele termomagnetilistele kaitselülititele. Enam kui 200 stringkombaini ja mitme kombineerimiskastiga rajatis vajas tööaja säilitamiseks ja toiteostulepingute täitmiseks usaldusväärset alalisvoolukaitset.

Väljakutsed olemasoleva alalisvoolukaitsega

Tehas koges keskmiselt 12 plaanivälist seisakut kvartalis läbipõlenud kaitsmete ja tavaliste alalisvoolukaitselülitite häiriva väljalülitamise tõttu. Iga seiskamine nõudis ebaõnnestunud komponendi leidmiseks ja asendamiseks kahest tehnikust koosnevat meeskonda – ühe vea kohta kulub 45 minutit. Kumulatiivne seisakuaeg läks tehasele maksma 18 000 dollarit kvartalis saamata jäänud tuluna ja tööjõuna. Kaitsmepõhine süsteem ei andnud visuaalset tõrketeavet, mis lükkas tuvastamise edasi järgmise seiretsüklini.

Teine probleem oli kaarelähvatuse riskid. Olemasolevatel kaitselülititel puudus piisav katkestusvõime kõrgepinge alalisvoolu stringide jaoks (kuni 1000 V alalisvool), mis põhjustas aeg-ajalt kaarejuhtumeid, mis kahjustasid klemme ja nõudsid kulukat remonti. Tehase ohutusametnik märkis seda kui kriitilist lünka elektriohutusprogrammis.

Miks Soutya DC vormitud korpusega kaitselülitid?

Pärast mitmete võimaluste hindamist, sealhulgas elektroonilisi väljalülitusseadmeid ja täiustatud kaitsmehoidjaid, valis tehase insenerimeeskond välja Soutya alalisvooluvormitud korpusega kaitselülitid, mis on nende tõestatud toimivuse tõttu kasulikud päikeseenergia rakendustes. Otsuse peamised tegurid:

• UL 489 loetelu alalisvoolu rakendustele kuni 1000 Vdc, tagades vastavuse ja ohutuse
• Kõrge katkestusvõime (25 kA 1000 Vdc juures), sobib stringitasandi rikkevoolude jaoks
• Reguleeritavad termilise ja magnetilise väljalülituse sätted, mis sobivad konkreetsete stringide konfiguratsioonidega
• Kompaktne jalajälg võimaldab otsest moderniseerimist olemasolevatesse teraskarpidesse ilma muudatusteta
• Ümbritseva temperatuuri kompenseerimine vähendas häirivat komistamist kuumades kõrbetingimustes

Meeskond viis enne täielikku kasutuselevõttu läbi piloottesti kahel kombineerijal. Soutya kaitselülitid kõrvaldasid 2-kuulise katsetamise ajal kõik häirivad väljalülitused, samal ajal kui olemasolevad paralleelsete stringide kaitsmeplokid põlesid jätkuvalt.

Rakendusprotsess

Uuendusprojekt kestis 3 nädalat ja hõlmas 48 kombainkasti kolme inverteriploki vahel. Rakenduse etapid:

1. Audit ja kaardistamine– Tuvastas kõik alalisvoolu haruahelad ning dokumenteeris olemasolevad kaitsmete nimiväärtused ja kaablite suurused.
2. Kaitselüliti valik– Iga stringi valitud väljalülituskõverad ja vooluhinnangud mooduli Isc ja kaabli läbilaskevõime põhjal.
3. Paigaldamine– Kaitsmehoidikud on asendatud Soutya DC MCCB-dega, kasutades olemasolevaid siinid ja kinnituskomplekte. Keskmine vahetusaeg kombainri kohta oli 1,5 tundi.
4. Testimine– Kontrollitud väljasõidu koordineerimine, sisestades kombineerija väljundisse testvoolu. Reguleeritud magnetseaded, et vältida inverteri kondensaatorite käivitamist.
5. Dokumentatsioon- Uuendatud üherealised diagrammid ja iga kaitselüliti märgistatud väljalülitusseadetega.

Peamine väljakutse oli kaitselüliti sätete kooskõlastamine muunduri alalisvoolu lahtiühendamise nõuetega. Mitmel nööril oli hommikuse käivitamise ajal ebatavaliselt suur tõmbevool, mis põhjustas kaitselülitite kohese väljalülitumise. Lahenduseks oli magnetväljalülituse lävi seadmine 30% kõrgemale mõõdetud tõukepiigist, mis vajas kohapealseid mõõtmisvahendeid. Pärast reguleerimist enam häirivaid väljasõite ei esinenud.

Kvantifitseeritavad tulemused

Pärast 6 kuud töötamist Soutya DC MCCB-dega:

• Planeerimata seiskamised vähenesid 60%– 12-lt kvartalis 4,8-le, ülejäänud seisakuid põhjustasid välised sündmused, näiteks võrgukatkestused.
• Keskmine rikete lahendamise aeg lüheneb 45 minutilt 15 minutile– tänu kaitselüliti nähtavale väljasõidulipule ja kohalikule olekunäidikule.
• Iga-aastane hooldussääst 28 000 dollarit– kõrvaldatud kaitsmete asendamine (1200 kaitsmega aastas, igaüks 8 dollarit) ja vähendatud töötunde 200 tunni võrra aastas.
• Kaare välguga seotud juhtumid langesid nullini– võrreldes kahe väiksema sündmusega aastas enne moderniseerimist.

Jaamade üldine saadavus paranes 98,2 protsendilt 99,4 protsendile, suurendades aasta energiatoodangut 580 MWh võrra – PPA määra järgi üle 58 000 dollari väärtuses.

Kliendi iseloomustus

"Soutya kaitselülitid tõid kaasa töökindluse taseme, mida me ei pidanud alalisvoolu poolel võimalikuks. Varem kartsime suvekuumust, sest just siis komistavad kõik vanad kaitselülitid. Nüüd käime läbi kombainide kastid ja näeme kõikjal rohelisi indikaatoreid. Selle moderniseerimise tasuvusaeg oli alla 8 kuu." – tehase operatiivjuht

Õppetunnid ja soovitused

Teistele päikesejaamade operaatoritele, kes kaaluvad sarnast uuendust:

1. Mõõtke tegelikud sisselülitusvoolud– Kui kaabli pikkused või mooduli omadused erinevad, võib väljalülitusseadete määramisel tootja andmetele tuginemine ebaõnnestuda. Kohapealne testimine on investeeringut väärt.
2. Sildistamise ja arvestuse pidamise plaan– Reguleeritavate kaitselülitite puhul on tulevase tõrkeotsingu lihtsustamiseks ülioluline dokumenteerida iga seadme konkreetsed sätted.
3. Kaaluge ümbritseva õhu temperatuuri alandamist– Kuigi Soutya kaitselülitid kompenseerivad temperatuuri, tagage, et karpidel oleks kõrge kuumusega piirkondades piisav ventilatsioon.

See projekt näitab, et Soutya kaasaegsete alalisvooluvormitud korpusega kaitselülitite uuendamine võib anda kiire ROI-d, parandades samal ajal ohutust ja töötõhusust.

Viited

1. UL 489 Ed. 14-2025 – vormitud korpusega kaitselülitid, vormitud korpusega lülitid ja kaitselülitite korpused. ANSI veebipood.

2. UL 1699B:2018 – fotogalvaaniline (PV) alalisvoolu kaarrikkekaitse. Ostke UL standardid.