Автоматичните прекъсвачи Soutya DC с формован корпус намаляват времето за престой на слънчевата енергия с 35%

Фотоволтаична централа с мощност 50 MW в югозападната част на Америка замени 120 остарели прекъсвачи с автоматични прекъсвачи Soutya DC с формован корпус. Резултатът: 35% намаление на непланираните престои, спад в процента на отказ на прекъсвача от 4,2% на 0,8% и годишни спестявания от поддръжка от повече от $60 000.

Каква беше оперативната ситуация в соларното съоръжение?

Съоръжението управлява 24 соларни блока, всеки от които захранва 2 MW DC към AC преобразуваща станция. Неговата оригинална система за защита от постоянен ток се състоеше от миниатюрни прекъсвачи, които не са включени в списъка на UL, инсталирани по време на строителството. След 14 години в пустинна среда, прекъсвачите показаха видими признаци на термичен стрес и няколко бяха спънати по време на рутинни операции по почистване, когато високата влажност създаде пътища за изтичане.

Ръководителите на централи бяха под натиск да повишат наличността на енергия от 98,2% до над 99% като част от споразумение за закупуване на електроенергия. Всяко непланирано пътуване означаваше загуба на поколение и всяко посещение за смяна изискваше пълно изключване на низа.

Какви предизвикателства предизвика старата система за защита от постоянен ток?

През предходните 12 месеца централата регистрира 47 повреди, свързани с прекъсвачи. Най-често срещаният проблем беше неприятно изключване при преходен свръхток, предизвикано от повреда в съседни низове. Когато един прекъсвач нагоре по течението се отвори, седем струни надолу по течението потъмняха. Екипът по поддръжката прекарва средно 3,5 часа на събитие, включително пътуване през площадката от 200 акра.

По-старите прекъсвачи също нямаха ясна индикация за повреда. Техниците трябваше да премахнат капаците и да използват инфрачервени камери, за да идентифицират кой модул се е отворил. При два инцидента прекъсвач, който се задейства, беше погрешно включен отново, докато повредата надолу по веригата все още съществуваше, повреждайки кутията на комбинатора и един инвертор.

Резервните части ставаха оскъдни и първоначалният доставчик беше спрял модела. Заводът разполагаше с 40 единици от няколко различни марки, но нито една не отговаряше на съществуващия отпечатък, така че всяка реконструкция изискваше модификации на панела.

Защо заводът избра прекъсвачи Soutya DC с формована кутия?

Инженерният екип оцени три варианта за подмяна: AC прекъсвачи с DC рейтинги от местен дистрибутор, ремонтирани модули от оригиналния производител и линията DC MCCB на Soutya. AC-към-DC хибридните прекъсвачи имаха по-нисък прекъсващ капацитет и не издържаха вътрешния тест за късо съединение на завода при 10 kA. Ремонтираните модули имаха 90-дневна гаранция и не адресираха модела на неудобно пътуване.

Прекъсвачът на DC формован корпус на Soutya беше избран след успоредно изпитване на две струни. Продуктът отговаря на изискванията на UL 489 и предлага номинално работно напрежение от 1000 V DC с капацитет на прекъсване от 25 kA, комфортно над максималния наличен ток на повреда от 12 kA на място. Прекъсвачите също така разполагаха с визуален флаг за изключване и спомагателни контакти за дистанционно наблюдение, които никой друг кандидат не предостави на сравнима цена.

Решението беше повлияно и от готовността на Soutya да предостави инженерна поддръжка на приложения и 5-годишна гаранция за части без въпроси.

Как беше разгърнат Soutya DC MCCB?

Програмата за подмяна обхваща осем седмици в пет подстанции. Проектът беше разделен на пет фази:

• Фаза 1: Проучване на терен и етикетиране на всички 120 позиции на прекъсвача.
• Фаза 2: Монтаж на две табла на блок 7 и 48-часов натоварен тест.
• Фаза 3: Пълно внедряване към блок 7 и 8, като един низ остава на старите прекъсвачи като контрол.
• Фаза 4: Подмяната на останалите блокове след контролното сравнение показа намаляване на неизправностите 4:1.
• Фаза 5: Обучение на двама електротехници в завода за диагностика на изключване и процедури за подмяна.

Основното техническо предизвикателство беше адаптирането на съществуващите монтажни релси на комбинираната кутия. Компактните размери на Soutya съответстваха на стандартното оформление на DIN шина, но издатините на шините бяха малко по-големи. Заводът използва персонализиран меден адаптер, доставен от Soutya, и времето за монтаж на прекъсвач е средно 27 минути, което включва затягане на накрайниците и нанасяне на антиоксидантна паста.

Какви резултати постигна съоръжението?

След като последният прекъсвач беше инсталиран, заводът проследяваше работата си в продължение на девет месеца. Непланираният престой от повреда на DC прекъсвач спадна от 11,6 часа на месец до 0,8 часа на месец, което е 35% намаление на общия престой на инсталацията, нормализиран спрямо сезонността. Процентът на повреда на прекъсвача е намалял от 4,2% годишно на 0,8%.

Разходите за поддръжка спаднаха с $60 000 на година, благодарение на по-малкото посещения на място и елиминирането на запасите от резервни части. Заводът върна неизползваните стари къртачи на препродавач за $7000. Наличността на енергия се подобри до 99,4%, което задейства бонус за ефективност от $150 000 от купувача на енергия.

Спомагателните контакти позволиха на системата SCADA на завода да покаже отворен прекъсвач в реално време. Dispatch вече може да изпрати електротехник до правилния низ, намалявайки средното време за диагностика от 35 минути на 6 минути.

Какво каза мениджърът по поддръжката на завода?

„Очаквахме по-нисък процент на задействане, но не очаквахме диагностиката да е толкова чиста. Флагът за задействане и дистанционният контакт позволяват на нашите оператори на панела да видят точната позиция, без да напускат контролната зала. Това намали времето ни за реакция до малка част от това, което беше“, каза мениджърът по електрическа поддръжка.

Какви уроци могат да научат другите оператори?

Три точки от този проект се прилагат за всяко съоръжение с остаряло оборудване за защита от постоянен ток:

• Проверете действителния капацитет на прекъсване при максимално напрежение на вашата система. Прекъсвач, номинален на 25 kA при 1000 V DC, не е същият като този, номинален на 25 kA при 500 V DC.
• Използвайте поетапна подмяна и запазете два или три низа на старото оборудване като контролна група. Сравнителните данни от завода показаха резултата в рамките на четири седмици.
• Инвестирайте в прекъсвачи със спомагателни контакти. Сигналът за дистанционно състояние се изплаща, като елиминира времето за патрулиране и предотвратява погрешно повторно затваряне след пътуване.

Ако проектът беше повторен, мениджърът щеше да поръча допълнителни резервни къртачи за покриване на втори обект, отколкото да разпродава старите модули. „Подценихме как бихме се доверили на прекъсвачите Soutya и искаме да стандартизираме сестринския завод“, отбеляза той.

Референции

• UL 489 Изд. 14-2025 - Автоматични прекъсвачи с формована кутия, превключватели с формована кутия и кутии за прекъсвачи
• Симулационно проучване на процеса на движение на дъгата на DC миниатюрни прекъсвачи, DOI: 10.1063/5.0174184