Esettanulmány: 1000 V DC Combiner Box 6 in 2 Out 15%-kal csökkenti a szolárrendszer költségeit

Ügyfél háttér

Egy dél-spanyolországi, közepes méretű napelemes mérnöki, beszerzési és építőipari (EPC) cég az Ibériai-félszigeten közmű-méretű földre szerelt létesítményeket kezel. A 200 alkalmazottat foglalkoztató, évi 80 MW-os vezetékes társaság rutinszerűen olyan projekteken dolgozik, ahol a földterület, a kábelutak és az inverterek szűk földrajzi területen helyezkednek el.

A vállalkozás szerződést nyert egy meglévő 1,6 MW-os napelem erőmű újraenergiájára és bővítésére 0,8 MW új kapacitás hozzáadásával. Az üzem már nem felelt meg a mai egyenáramú berendezések szigorúbb biztonsági és teljesítményigényének, ezért a régi tömbdobozokat és kábelezést ki kellett cserélni. A mérnökcsapat olyan megoldást keresett, amely csökkenti a rendszerköltségek egyensúlyát, miközben a telepítés biztonságos és a leállás minimális.

Kihívások és fájdalompontok

Az eredeti napelemes erőműben 600 V-os névleges kombájndobozokat használtak 380 V-os inverter vezetékkel párosítva. Minden négy sztring áramkört egy adagolóba egyesítettek, ami hosszú kisfeszültségű kábelvezetést igényelt. Az új szakaszon a csapat 1000 V-os napelem modulok és 1000 V-os központi inverter alkalmazását tervezte a kábelkeresztmetszet csökkentése és az inverter hatékonyságának javítása érdekében.

A probléma az volt, hogy a szabványos 600 V-os kombinálódobozok nem tudták elfogadni a magasabb húrfeszültséget. A projektmenedzsereknek ezért szükségük volt egy kombinálódobozra, amely képes kezelni az 1000 V egyenfeszültséget, miközben két független inverter bemenetet táplál. A meglévő kábeltálcák és árkok nem engedhettek meg maguknak jelentős új utakat, ezért a projekthez szükség volt egy kompakt dobozra, amely lehetővé tette hat húr belépését és két csoportkimenet elhagyását, korlátozva az új kábelhúzásokat és lerövidítve az adagoló hosszát.

Még egy fejfájás jött a karbantartás miatt. A régi telepítésben a rövidzárlatokat vagy a húrhibákat lassú mechanikus biztosítékokkal izolálták. Ez időigényes hibakeresést és néhány havonta nem tervezett termeléskiesést okozott. Az erőmű újraindításával az EPC igyekezett elkerülni ezeket a veszteségeket.

Miért a Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB típus?

A mérnökcsapat három alternatívát értékelt: szabványos, saját gyártású, biztosítéktartós csatlakozódobozokat, egy modulpartner által kínált importált nagyfeszültségű kombinálódobozokat és a Soutya 1000 V-os DC kombinálódobozt. Az első megoldást kizárták, mert a helyszínen épített dobozokból hiányoznak a megfelelő IP-besorolású burkolatok és egyenáramú megszakítók. A második lehetőség drágább volt, és több mint tíz hét volt az átfutási idő.

A Soutya 1000V DC kombinálódoboz három termékjellemzővel tűnt ki, amelyek pontosan megfeleltek a projekt követelményeinek.

• Hat egyenáramú bemenet és két kimenet, lehetővé téve a tervezésnek, hogy két különálló inverter MPPT bemenetet tápláljon be további alpanel nélkül.
• Biztosítéktartók helyett MCB típusú védelem. Ez lehetővé tette az egyszerű visszaállítást és hibaelhárítást tartalék biztosítékok nélkül.
• Névleges 1000 V DC a projekt húrfeszültség elrendezése szerint, így a doboz a tömb közelében elhelyezhető, és továbbra is megfelel az üzem biztonságos feszültségküszöbének.

Ráadásul a doboz egy helyi beszállítótól érkezett, rövid, két hét átfutási idővel. A beszerzési menedzserek összehasonlították a Soutya egység költségét a versenytársakkal, és 22%-os megtakarítást számoltak ki házonként, mielőtt a vezetékezést és a munkaerő-megtakarítást mérlegelték volna.

Megvalósítási és alkalmazási folyamat

A projekt három hónapig tartó építési időszak alatt teljesítette a teljes tápellátást és bővítést. Az 1000 V-os egyenáramú kombinálódobozok felszerelése hat napig tartott tíz új és cseretömbön keresztül.

A csapat egyértelmű sorrendet követett:

1. A szerelőállványok rögzítése után a technikusok 1000 V DC feszültségpróbával szerelték fel az egyenáramú húrvezetékeket a kombinálódoboz pozícióira.
2. Minden Soutya 1000 V DC kombinálódoboz a rackre volt szerelve úgy, hogy a nulla- és védőcsőbemenetei lefelé nézzenek, védve az MCB-rekeszt az eső behatolásától.
3. Minden dobozon belül hat szálvezetéket zártak le, és a címkén szereplő értékeknek megfelelően nyomatékot ellenőriztek.
4. A két kimeneti tápot az inverter MPPT bemeneti szakaszaihoz vezették, és a DC megszakítók csak az összes csatlakozás ellenőrzése után kapcsoltak be.

A fő nehézség az acélborítású tetőkön adódott, ahol a burkolat földelőlemezét nem lehetett csavarozni. A gyártó értékesítés előtti mérnöke egy lyukú kompressziós kapcsokkal rendelkező földelősaru-készlet használatát javasolta. A helyszíni személyzet az ajánlott krimpelőszerszámot alkalmazta, és átment a folytonossági teszten. Ez kiküszöbölte az esetleges kétnapos késést.

Számszerűsített eredmények

Az üzembe helyezés és a teljes nyári üzemi szezon után az EPC összehasonlította az újrahajtott erőmű teljesítményét az azonos inverterosztályú régebbi részlegével.

• A kábelréz súlya húradagolónként 35%-kal csökkent, mivel az 1000 V-os húrok magasabb feszültségen és kisebb áramerősséggel futottak, miközben ugyanazt a feszültségesési határt tartották.
• A hozzáadott 0,8 MW-os rész teljes egyensúlyi anyagköltsége 15%-kal csökkent a 600 V-os alapkivitelhez képest, beleértve a Soutya 1000 V DC kombinálódoboz tényleges árát is.
• A hibaelhárítási idő átlagosan 55 percről 8 percre ment az MCB típusú megszakítóknak és a könnyen hozzáférhető 6 a 2-ben elrendezésnek köszönhetően.
• A generációs rendelkezésre állás 3,4%-kal javult az első három hónapban a régebbi, biztosítékalapú védelemmel ellátott tömbdobozok korábbi teljesítményéhez képest.

Mivel kevesebb adagolóra volt szükség, az árokásás hossza is lerövidült 18%-kal. Ezzel egy hét ásatást takarítottak meg, és csökkentették az inverterek felszerelése előtti tömörítési munkákat.

Ügyfél nézőpontja

Az EPC villamosmérnöki osztályának vezetője elmondta:

"Az 1000 V-os egyenáramú kombinálódoboz különleges gyártás nélkül megadta nekünk azt a kettős kimeneti elrendezést, amelyre szükségünk volt. Csökkentettük az anyagköltségeinket, és még ennél is többet, ha most egy zsinór elakad, a személyzet percek alatt helyreállítja azt, mintha órákat töltene egy kiégett biztosíték után."

Az üzem tulajdonosa megerősítette ezt a nézetet, és megjegyezte, hogy az új konfiguráció lehetővé tette a jövőbeni bővítést anélkül, hogy lecserélné az eredeti egyenáramú infrastruktúrát.

Tanulságok és ajánlások

Más EPC-cégek számára, akik hasonló nagyfeszültségű egyenáramú napelemes munkákat terveznek, három pont tűnik ki:

• Az elrendezés megkezdése előtt válasszon egy kombinálódobozt a megfelelő számú bemenettel és kimenettel az inverter topológiájához. A 6 a 2-ben kimeneti egység nagymértékben csökkentheti az adagolók számát és a másodlagos elosztópaneleket.
• Az MCB alapú védelem megéri a valamivel magasabb kezdeti költséget, mert az üzemi leállást üzleti esetekben alulbecsülik. Egy elkerült félnapos kiesés fizetheti a pluszt.
• Szállítás előtt erősítse meg a beszállítóval a földelési és IP-védelmi követelményeket. Egy apró részlet, mint például a földelőkészlet, befolyásolhatja a telepítés sebességét és megbízhatóságát magas tetőfelületeken.

Ha a projektet újra elkészítenék, a csapat a dobozokkal egyidejűleg előfúrt tömszelencekészleteket és felcímkézett vezetőjelölő csöveket rendelne. Ez az egyszerű változtatás további két nappal lerövidítené a zárási ellenőrzés idejét az egész üzemben.

Ipari szabványok hivatkozásai

Az 1000 V-os DC kombinálódoboz alkalmazott telepítése és kiválasztása a vonatkozó IEC-követelményeket követi: IEC 62548:2016 a PV-tömbök tervezésére és szerkezeti követelményeire, valamint az IEC 61643-11:2011 szabvány a túlfeszültség-védelmi koordinációra a DC oldalon.

• IEC 62548:2016 – Fotovoltaikus (PV) tömbök – Tervezési követelmények.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 – Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi eszközök – Kisfeszültségű áramellátó rendszerekhez csatlakoztatott SPD-k.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11