Казус от практиката: 1000V DC комбинирана кутия с 6 входа и 2 изхода намалява разходите за слънчеви масиви с 15%

История на клиента

Средно голяма компания за слънчево инженерство, доставки и строителство (EPC), разположена в южна Испания, управлява наземни инсталации от комунални услуги на целия Иберийски полуостров. С 200 служители и годишен тръбопровод от 80 MW, компанията рутинно работи по проекти, където земната площ, кабелните трасета и инверторите са разположени в тесни географски области.

Бизнесът спечели договор за повторно захранване и разширяване на съществуваща слънчева централа с мощност 1,6 MW чрез добавяне на 0,8 MW нов капацитет. Заводът вече не отговаряше на по-строгите изисквания за безопасност и производителност на днешното оборудване за постоянен ток, така че старите кутии с матрици и кабелите трябваше да бъдат заменени. Инженерният екип потърси решение, което да намали разходите за баланс на системата, като същевременно поддържа безопасна инсталация и минимални спирания.

Предизвикателства и болезнени точки

Оригиналната слънчева централа използва комбинирани кутии с номинален 600 V, съчетани с 380 V инверторна линия. Всеки четири низови вериги бяха комбинирани в едно захранващо устройство, което изискваше дълги кабели за ниско напрежение. В новия участък екипът планира да използва 1000 V слънчеви модули и 1000 V-способен централен инвертор, за да намали напречните сечения на кабелите и да подобри ефективността на инвертора.

Проблемът беше, че стандартните 600 V комбиниращи кутии не можеха да приемат по-високите напрежения на струните. Следователно мениджърите на проекта се нуждаеха от комбинираща кутия, способна да обработва 1000 V DC, като същевременно захранва два независими инверторни входа. Съществуващите кабелни скари и канали не можеха да си позволят значителни нови пътища, така че проектът се нуждаеше от компактна кутия, която позволява шест струни да влизат и два групови изхода да излизат, ограничавайки новите издърпвания на кабели и скъсявайки дължините на захранващите устройства.

Още едно главоболие дойде от поддръжката. В старата инсталация късите съединения или повредите на струните бяха изолирани с бавни механични предпазители. Това доведе до отнемащо време проследяване на грешки и непланирани загуби на генериране на всеки няколко месеца. С възстановяването на мощността на централата EPC се стремеше да избегне тези загуби.

Защо Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB Type?

Инженерният екип оцени три алтернативи: стандартни местни съединителни кутии с държачи за предпазители, вносни високоволтови комбиниращи кутии, предлагани от партньор на модула, и комбинираща кутия Soutya 1000V DC. Първото решение беше изключено, тъй като кутиите, изградени на място, нямат подходящи корпуси с IP рейтинг и прекъсвачи с DC рейтинг. Вторият вариант беше по-скъп и имаше време за доставка над десет седмици.

Комбинаторната кутия Soutya 1000V DC се открояваше поради три характеристики на продукта, които отговаряха точно на изискванията на проекта.

• Шест DC входа и два изхода, даващи възможност на дизайна да захранва два отделни инверторни MPPT входа без добавен подпанел.
• Защита тип MCB вместо държачи за предпазители. Това позволи лесно нулиране и отстраняване на неизправности без нужда от резервни предпазители.
• Оценен за 1000 V DC според схемата на напрежението на низа на проекта, така че кутията може да бъде поставена близо до масива и все пак да отговаря на безопасните прагове на напрежението на централата.

Освен това кутията дойде от местен доставчик с кратък срок за доставка от две седмици. Мениджърите по покупките сравниха цената на модула Soutya с конкуренцията и изчислиха 22% спестяване на корпус, преди да обмислят спестяване на кабели и труд.

Процес на внедряване и кандидатстване

Проектът осигури цялостно повторно захранване и разширение по време на тримесечен строителен прозорец. Инсталирането на 1000V DC комбиниращи кутии отне шест дни в десет нови и резервни масива.

Екипът следва ясна последователност:

1. След фиксиране на монтажните стелажи, техниците инсталираха DC линиите на низовете към позициите на комбинаторната кутия с тест за напрежение при 1000 V DC.
2. Всяка комбинираща кутия Soutya 1000V DC беше монтирана към стелажа с нейните неутрални и тръбопроводни входове, обърнати надолу, предпазвайки отделението на MCB от проникване на дъжд.
3. Шест струнови проводника бяха завършени във всяка кутия и проверени за въртящ момент според стойностите на етикета.
4. Двете изходни захранвания бяха насочени към MPPT входните секции на инвертора и прекъсвачите за постоянен ток бяха включени само след като всички връзки бяха проверени.

Ключова трудност възникна при покритите със стомана покриви, където заземяващата плоча на корпуса не можеше да се завинти. Инженерът на производителя за предварителна продажба предложи да се използва комплект заземителни накрайници с клеми за компресия с един отвор. Екипът на обекта приложи препоръчания инструмент за кримпване и премина тест за непрекъснатост. Това елиминира потенциално забавяне от два дни.

Количествени резултати

След пускане в експлоатация и пълен летен експлоатационен сезон EPC сравнява производителността на преработената централа с по-старата секция, работеща със същия инверторен клас.

• Теглото на медната кабелна линия за подаващо устройство спада с 35%, тъй като струните от 1000 V работят при по-високо напрежение и по-нисък ток, като същевременно поддържат същата граница на падане на напрежението.
• Общите разходи за баланс на системата за материали за добавената част от 0,8 MW бяха намалени с 15% в сравнение с базовия дизайн от 600 V, включително ефективната цена на комбинаторната кутия Soutya 1000V DC.
• Времето за нулиране на повреда премина от средно 55 минути до 8 минути благодарение на прекъсвачите тип MCB и лесната за достъп конструкция 6 в 2 изхода.
• Наличността на генериране се подобри с 3,4% през първите три месеца в сравнение с историческите показатели на по-старите кутии с масиви със защита, базирана на предпазители.

Тъй като бяха необходими по-малко допълнителни хранилки, дължината на изкопа също беше съкратена с 18%. Това спести една седмица разкопки и намали работата по уплътняването преди монтирането на инверторите.

Гледната точка на клиента

Ръководителят на електроинженерството в EPC заяви:

"Комбинаторната кутия 1000V DC ни даде оформлението с двоен изход, от което се нуждаехме, без специална изработка. Намалихме разходите си за материали и нещо повече, когато струна се прекъсне сега, екипажът я възстановява за минути, отколкото да прекарва часове в търсене на изгорял предпазител."

Собственикът на завода повтори тази гледна точка, като отбеляза, че новата конфигурация позволява бъдещо разширяване, без да се заменя оригиналната DC инфраструктура.

Уроци и препоръки

За други EPC компании, които планират подобна работа с постоянен ток с високо напрежение, се открояват три точки:

• Изберете комбинираща кутия с правилния брой входове и изходи за инверторната топология, преди да започнете оформлението. Устройство 6 в 2 изхода може значително да намали броя на захранващите устройства и вторичните разпределителни панели.
• Защитата, базирана на MCB, си струва малко по-високите първоначални разходи, тъй като оперативният престой се подценява в бизнес случай. Едно избегнато половиндневно прекъсване може да плати допълнително.
• Потвърдете изискванията за заземяване и IP защита с доставчика преди изпращане. Малък детайл като комплект за заземяване може да повлияе на скоростта и надеждността на монтажа за места с повдигнат покрив.

Ако проектът беше преработен, екипът щеше да поръча предварително пробити комплекти за жлези и етикетирани проводникови маркировъчни тръби едновременно с кутиите. Тази проста промяна ще намали времето за инспекция при затваряне с още два дни в целия завод.

Препратки към индустриални стандарти

Приложената инсталация и избор на 1000V DC комбинираща кутия следват съответните изисквания на IEC: IEC 62548:2016 за проектиране на фотоволтаични масиви и структурни изисквания и IEC 61643-11:2011 за координация на защита от пренапрежение от страна на DC.

• IEC 62548:2016 — Фотоволтаични (PV) решетки — Проектни изисквания.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Устройства за защита от пренапрежение при ниско напрежение — SPD, свързани към енергийни системи за ниско напрежение.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11