Az egyenáramú 1500 V-os biztosítéktartó 60%-kal csökkenti a napelemes erőművek állásidejét

Mi volt az ügyfél háttere?

Egy 50 MW-os napelemes erőmű az Egyesült Államok délnyugati részén több mint 200 000 fotovoltaikus modult üzemeltet, amelyek szálkombináló dobozokon keresztül vannak összekapcsolva. Az erőmű 8 éve indult üzembe, és a biztosítékok védelmi rendszerében egyre nagyobb meghibásodások tapasztalhatók a nyári csúcsidőszakokban, amikor a környezeti hőmérséklet meghaladja a 45°C-ot.

Milyen kihívásokkal kellett szembenézniük?

Az eredeti biztosítéktartók 1000 V egyenáramra voltak méretezve. Ahogy az üzem bővült, a vezetékek feszültsége elérte az 1500 V DC-t, hogy csökkentsék a kábelveszteséget. A régebbi biztosítéktartók nem bírták a nagyobb feszültséget, ami gyakori ívhibákhoz vezetett túlterhelés esetén. A hőképalkotás 110°C-ot meghaladó érintkezési hőmérsékletet mutatott ki névleges áramerősség mellett. Az üzem havonta átlagosan 12 biztosítékkal kapcsolatos kiesést tapasztalt, amelyek mindegyikének diagnosztizálása és cseréje 4 órát vett igénybe. Ez 15 000 USD havi karbantartási költséget és 8 000 USD kiesésenkénti termelési bevételkiesést eredményezett.

Alternatív megoldásokat értékeltek, beleértve az egyenáramú megszakítókat és az elektronikus biztosítékok cseréjét. A Breakers szelektivitási problémákat kínált 1500 V-on, és egységenként 250 dollárba került, míg az elektronikus biztosítékok hibamódokat vezettek be az érzékelő áramkörökben.

Miért választották a Soutya DC 1500 V-os biztosítéktartóját?

A kiválasztási csapat három gyártó 1500 V-os biztosítéktartóit tesztelte. Soutya modellje a 150%-os névleges áramhőmérséklet-emelkedési tesztet 15°C-os határ feletti résszel teljesítette. Ezüstözött érintkezői 500 mechanikai művelet után 0,5 mΩ alatt tartották az érintkezési ellenállást. Az IP65-ös burkolat kialakítás lehetővé tette a kültéri telepítést további időjárásállóság nélkül. A kisfeszültségű biztosítékokra vonatkozó IEC 60269-1:2020 és az egyenáramú ívhiba elleni védelemre vonatkozó UL 1699B:2018 szabványnak való megfelelés önbizalmat adott a mérnökcsapatnak. A 45 dolláros egységár 10%-kal volt alacsonyabb, mint a legközelebbi versenytársé.

Hogyan valósult meg a termék?

Az üzem 520 biztosítéktartót cserélt 65 szálkombináló dobozban. A projekt 2 hétig tartott 5 fős villanyszerelő személyzettel. A legfontosabb lépéseket tartalmazza:

• Az összes húr leválasztása és a nulla feszültség ellenőrzése egy 1500 V-os névleges multiméterrel.
• Régi biztosítéktartók eltávolítása és a gyűjtősínek korróziós vizsgálata.
• Új Soutya tartók beszerelése kalibrált nyomatékkulccsal a megadott 6 N·m-re.
• Szigetelési ellenállási tesztek elvégzése (500V megohméter) minden egyes kombinálódobozon.
• A húrok újraindítása és az állandósult hőmérséklet rögzítése 24 órán keresztül.

A fő kihívást a kombinálódobozokon belüli szűk vezetékezési hely jelentette. A csapat rugalmas rézfonatos jumpereket használt a minimális hajlítási sugár fenntartásához, ezt a megoldást dokumentálták a jövőbeni karbantartáshoz.

Milyen számszerűsíthető eredményeket értek el?

• A biztosítékkal kapcsolatos kimaradások havi 12-ről havi 2-re csökkentek, ami 60%-os csökkenést jelent.
• A havi karbantartási költségek 15 000 dollárról 5 000 dollárra csökkentek, így évente 120 000 dollárt takarítanak meg.
• Az állásidőből származó kieső generációs bevétel havi 8000 dollárról 1300 dollárra csökkent.
• A 6 hónap elteltével végzett hőképalkotás az összes csatlakozást 70 °C alatti hőmérsékletet mutatta teljes terhelés mellett.
• A működés 18 hónapja alatt nulla ívhiba eseményről számoltak be.

Összességében az erőművek rendelkezésre állása 98,2%-ról 99,4%-ra javult, ami 540 MWh-val növelte az éves energiatermelést.

Mit mondott az ügyfél?

Az üzem karbantartási menedzsere így nyilatkozott: "A Soutya 1500 V-os biztosítéktartóira való átállás megoldott egy krónikus megbízhatósági problémát. Már nem aggódunk a biztosítékkiesést okozó nyári meleg miatt, a költségmegtakarítás pedig 9 hónapon belül indokolta a frissítést." A villamosmérnök hozzátette: "A kompakt kialakítás a vártnál könnyebbé tette az utólagos felszerelést. Ezeket a tartókat szabványosítottuk minden jövőbeli bővítéshez."

Milyen tanulságokat tanulhatnak más ügyfelek?

1. Gondosan ellenőrizze a névleges feszültséget.Az 1000 V-os biztosítéktartókat soha nem szabad 1500 V-os rendszerekben használni, még alacsonyabb áramerősség esetén sem. Az ívkioltási képesség feszültségfüggő.
2. A telepítés során mérje meg az érintkezési ellenállást.A 0,5 mΩ alatti alapérték hosszú távú megbízhatóságot biztosít. A pontos leolvasáshoz használjon mikroohmmétert.
3. Terv a hőkezelésre.Magas környezeti környezetben csökkentse a biztosítéktartót a gyártó görbéi alapján. A Soutya tartó 100%-os névleges áramot tesz lehetővé 50°C-ig leértékelés nélkül.

Ha újraindítja a projektet, a csapat hővizsgálatot végez az összes meglévő csatlakozáson a csere előtt, hogy azonosítsa azokat a potenciális forró pontokat, amelyek egyidejűleg javíthatók.

Hivatkozások

• IEC 60269-1. Kisfeszültségű biztosítékok. 1. rész: Általános követelmények [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 fotovoltaikus (PV) egyenáramú ívhibaáramkör-védelem.
• IEC 62606:2013 Általános követelmények az ívhiba-érzékelő eszközökre (AFDD-k).