Как 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out намалява грешките от страна на AC на слънчевата централа със 78%

Оператор на слънчеви активи в търговски мащаб в Южна Европа управлява 85 MW наземни фотоволтаични мощности в дванадесет обекта. Всеки обект използва стрингови инвертори с висока мощност, които извеждат 690 V AC. Преди надграждането, AC-страничната връзка между четири инвертора и повишаващ трансформатор беше най-склонната към повреда точка в цялата инсталация. След преоборудване с Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out, операторът намали времето за престой при повреда от страна на AC със 78% за шест месеца.

Какъв беше предисторията и оперативната ситуация на клиента?

Компанията управлява няколко фотоволтаични централи с мощност от 5 MW до 10 MW, построени между 2017 г. и 2020 г. Във всяка инсталация групи от четири инвертора доставят 690 V AC през отделни съединителни кутии и индивидуална разпределителна уредба, преди да влязат в трансформатор за средно напрежение.

Остарялото окабеляване и неинтегрираното защитно оборудване се превърнаха в проблем за надеждността. Заводите бяха обслужвани от малък екип за O&M и средното време за диагностициране на проблем от страна на AC надвишава половин ден. С преминаването на региона към по-кратки прозорци на преференциалните тарифи, собственикът се нуждаеше от по-висока наличност и по-ниски разходи за обслужване на киловатчас.

Какво точно направи тяхното променливотоково окабеляване повтарящо се затруднение?

Преди преоборудването, всеки изход на инвертора вървеше към обикновена 690 V AC съединителна кутия, оборудвана с отделни прекъсвачи с формована кутия, болтови ограничители на пренапрежение и клемни блокове. Тези кутии не осигуряват равно разстояние между фазите или адекватно разсейване на топлината. Неизправностите се появяват в три основни форми:

• Разхлабените клеми на захранващите устройства 690 V причиняват прегряване и периодично изключване.
• Отводителите бяха монтирани без подходяща координация от тип 2, така че индуцираните от мълния преходни процеси повредиха мощностните стъпала на инвертора два пъти за една година.
• Тъй като поддръжката на един инвертор изискваше отваряне на заграждение под напрежение, работниците трябваше да изключат цялата група от четири инвертора, което доведе до генериращи загуби от приблизително $920 на час на инсталация.

Общите годишни разходи за тези повреди от страната на променлив ток – включително материали за ремонт, труд и пропуснати приходи – бяха 23 000 $ за 10 MW обект.

Защо да изберете Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Операторът прегледа три алтернативи: стандартни променливотокови разпределителни табла от местен производител на панели, търговски прекъсвачи с предпазител и кутия Soutya. Производителят на панела не можа да достави разпределително табло за 690 V AC, което премина тестовете за защита от пренапрежение тип 2, изисквани от IEC 61643-11. Разединителите с предпазител нямаха правилна координация на късо съединение с трансформатора надолу по веригата.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out съответства точно на съществуващата електрическа топология. Той обединява четири 690 V AC входа в един защитен изход с четири входни прекъсвача и един изходен прекъсвач. Интегрираното устройство за защита от пренапрежение е оценено съгласно IEC 61643-11, а оформлението на корпуса осигурява отделни отделения за кабели и електрически шини под напрежение. Това намали необходимия отпечатък с повече от 60% в сравнение с предишното разпределително устройство.

Как беше внедрено решението в множество сайтове?

Проектът за инсталиране се проведе в три фази в продължение на четири месеца. Екипът избра централата с най-голяма история на повреди като пилотна площадка.

Основните стъпки бяха:

1. Изключете захранването от AC страната на една група от четири инвертора и премахнете съществуващия корпус.
2. Монтира кутията Soutya върху съществуваща рамка с унистрит близо до трансформатора.
3. Терминирани четири медни кабела 185 mm² от инверторите и един кабел 300 mm² към трансформатора.
4. Конфигурира номиналните стойности на входния прекъсвач, за да съответства на изходната защита на инвертора и настройва SPD на 690 V AC системно напрежение.
5. Възложи изхода за мониторинг към RS485 и провери праговете на изключване спрямо SCADA на завода.

Типична трудност беше, че съществуващите изходни кабели от четирите инвертора бяха с различни дължини и лежаха в различни маршрути. Това причини леко небалансирани импеданси на линията. Решението беше да се инсталират еквалайзерни връзки на шини и да се намалят дължините на кабелите във всяка група; температурата на терминала остана еднаква след ден на работа при пълно натоварване.

Какви измерими резултати постигна растението?

Шест месеца след първата инсталация операторът сравнява пилотния обект с историческото му представяне:

• Честотата на повредите от страната на променлив ток спадна от дванадесет инцидента годишно до под три, което е намаление със 75%.
• Непланираният престой от 690 V AC повреди спадна със 78%, което представлява 11,5 допълнителни часа работа при пълно натоварване на инверторна група на година.
• Годишните разходи за повреда на AC страната, включително загуба на производство, намаляват от $21 000 на $5500 за 10 MW инсталация.
• Времето за инсталиране на всяка инверторна група спадна от два пълни дни на четири часа, спестявайки $1600 труд на място.
• Изолирането на единичен инвертор за поддръжка вече не изисква изключване на цялата група; групата остава онлайн при 75% капацитет.

Какво казва директорът на завода?

Мениджърът по инженерство на завода на оператора описа ефекта: "Комбинаторната кутия Soutya 690V AC елиминира най-лошите термични и пренапрежения, които имахме при 690 волта. За дванадесет месеца не сме затегнали повторно един захранващ терминал и можем да изолираме единичен инвертор, без да спираме производството за целия блок. Тази промяна се изплати в този проект."

Какво могат да научат други индустриални и слънчеви оператори от тази модернизация?

Този случай сочи няколко урока, които не се ограничават до оригиналното растение.

• Защитата от страна на променлив ток заслужава същата строгост на спецификациите като защитата на низа от страна на постоянен ток. IEC 61643-11 Type-2 тествани SPDs и IEC 62548 практики за проектиране на масиви трябва да бъдат огледално отразени на AC изхода.
• Цялостната комбинираща кутия 4 в 1 изход намалява инсталационния труд и времето за откриване на неизправности в инсталации за преоборудване, където физическото пространство е фиксирано.
• Преди да изберете кутия, проверете дължината на кабела, изолацията и маршрута на тавата; равен блокиращ импеданс ще намали риска от горещи точки.

Ако операторът трябваше да повтори проекта, той ще поръча една резервна кутия в първоначалната партида и ще извърши сканиране с термично изображение по време на пускането в експлоатация, тъй като тези сканирания правят окончателните проверки на терминала и проследими. Оттогава компанията е приложила същата 690V AC комбинираща кутия към своите по-стари 10 MW инсталации и очаква същото подобрение на наличността в цялото портфолио от 85 MW.

Референции в индустрията:

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