Hogyan kerül 35%-kal egy napelemes EPC vágott egyenáramú ívhiba a Soutya AFCI kombinált dobozzal

Ügyfél háttér

A stuttgarti (Németország) székhelyű, közepes méretű napelemes EPC cég kereskedelmi tetőtéri napelemes rendszereket tervez és telepít Európa-szerte. A vállalat 80 MW-os portfólióval, hosszú távú O&M szerződésekkel, gyártólétesítményeket, logisztikai központokat és hűtőraktár-üzemeltetőket szolgál ki. Az egyes projektek 500 kW-tól 2 MW-ig terjednek, és a cég felelős mind az építkezésért, mind a folyamatos karbantartásért.

A cég O&M csapata egyre több inverterkioldással és egyenáramú ívhibák okozta termikus eseménnyel foglalkozott. Az elöregedő csatlakozók, a vezetékek súrlódása és a húráramkörök meglazult végei voltak a fő bűnösök. A portfólió bővülésével a reaktív karbantartás költségei elkezdték erodálni a haszonkulcsokat.

A kihívás: észleletlen egyenáramú ívhibák

Az egyenáramú ívhibák veszélyesek, mert úgy működnek, hogy nem vesznek fel elegendő áramot egy szabványos biztosíték vagy megszakító kioldásához. A cég meglévő kombinálódobozaiba csak zsinóros biztosítékokat és túlfeszültség-védőket szereltek fel. Ezek túláram- és túlfeszültség-védelmet nyújtottak, de nem tudták észlelni a sérült kábelekben vagy laza csatlakozásokban fellépő soros ívhibákat.

A következmények kézzelfoghatóak voltak. A projektet megelőző 12 hónapban a csapat 14 inverterkioldásra reagált, amelyek a csatlakozók megsérülésére vezethetők vissza. Minden egyes utazás helyszíni látogatást, hőképalkotást és a karakterlánc minden kapcsolatának manuális ellenőrzését igényelte. Egyetlen hibaelhárítási munkamenet átlagosan nyolc órát vett igénybe. Ezenkívül két olyan esetről számoltak be, amikor egy ív megolvasztotta egy csatlakozó szigetelését, ami füstöt és tüzet okozhat. Az egy ilyen esemény becsült költsége, ha nem sikerül elkapni, meghaladhatja az 50 000 dollárt az eszközkár és az állásidő miatt.

Miért a Soutya DC AFCI Combiner Box?

A cég három lehetőséget értékelt. Az első az AFCI modulok hozzáadása volt az inverter bemenetéhez, de ez csak az összes karakterlánc kombinált kimenetét figyeli, és nem tudja azonosítani, hogy melyik karakterlánc hibás. A második lehetőség az összes kábelcsatlakozó jobb minőségűre cseréje volt, ami nem kezelné a jövőbeni romlást. A harmadik lehetőség a Soutya DC AFCI kombinálódoboz volt, 12 az 1-ben konfigurációval.

A döntés három fő előnyhöz jutott. Először is, a Soutya kombinálódoboz karakterlánconkénti ívhiba észlelést biztosít. Mind a 12 bemenetet egymástól függetlenül figyelik, így a hiba azonnal lokalizálódik. Másodszor, az egység az AFCI-t és a túláramvédelmet is egy házban integrálja, leegyszerűsítve a telepítést és csökkentve a vizsgálandó alkatrészek számát. Harmadszor, megfelel az UL 1699B szabványnak, és támogatja az IEC 62548 tervezési követelményeit, így az EPC bizalmát az európai és az exportpiacokon egyaránt.

Megvalósítási és alkalmazási folyamat

A projektet három kereskedelmi tetőtéri tömbben telepítették, mindegyik 8-10 karakterlánccal. A teljes projekt a tervezéstől az üzembe helyezésig hat hétig tartott. A meglévő kombájndobozokat eltávolítottuk, és a Soutya DC AFCI kombinálódobozra cseréltük. Mivel a 12 az 1-ben elrendezés megfelelt a meglévő szálelosztásnak, a csapat a legtöbb egyenáramú kábelt újra felhasználta, így anyagköltségeket és telepítési időt takarított meg.

Tipikus nehézséget jelentett a szűk helyekre történő utólagos beépítés. Az új kombinálódoboz alapterülete nagyobb, mint egy egyszerű, csak biztosítékkal működő egység, ezért a rögzítőkereteket egy tetőn kellett állítani. A csapat ezt úgy oldotta meg, hogy rozsdamentes acél hátlapot és rugalmas vezetéket használt, így az utólagos felszerelést a szerkezeti elrendezés megváltoztatása nélkül végezte el.

A telepítés után a csapat csatlakoztatta a Modbus RTU kimenetet a meglévő SCADA rendszerhez. A kombinálódoboz sztringenként áramot, feszültséget és ívhibaállapotot továbbított a távfelügyeleti központba. Az üzembe helyezési tesztek között szerepelt egy szimulált ívhiba, amelyet az egység kevesebb mint 0,5 másodperc alatt törölt, miközben azonosította a pontos szálat.

Számszerűsíthető eredmények

• 90%-kal csökkentett hibaelhárítási idő:Az átlagos hibaválaszidő 8 óráról 45 percre csökkent, mivel az AFCI doboz azonnal azonosítja a hibás karakterláncot.
• 35%-kal csökkentett O&M költségek:A három webhely most kevesebb segélyhívást igényel. Az éves megtakarítás eléri a 18 000 dollárt a portfólióban.
• Az inverter leállási ideje 60%-kal csökkent:Azáltal, hogy megakadályozták az inverterek leoldását okozó tartós ívelést, a helyszíneken 60%-kal kevesebb nem tervezett lekapcsolás történt.
• Korán észlelt két ívhibát:Az első 12 hónap során az egység kezdeti szakaszában két sorozatos ívhibát észlelt, megelőzve ezzel a lehetséges tüzet és károkat.

Az összhatás túlmutat a számokon. Az O&M csapat a reaktív javításról a proaktív ellenőrzésre váltott. A kombinálódobozból gyűjtött adatok lehetővé tették a kábelcserék ütemezését a tervezett karbantartási időszakokban, mint vészhelyzetben.

Ügyfél ajánlása

"A Soutya DC AFCI kombinálódoboz lehetővé tette a csapatunknak, hogy azonosítsa a meghibásodott csatlakozót, mielőtt az tűz keletkezett volna. A karakterlánconkénti riasztás és az adatnaplózás megváltoztatta PV-portfóliónk kezelését."

Tanulságok és ajánlások

1. Helyezze az ívhiba észlelését a húr szintjére. Az inverterszintű észlelés nem tudja lokalizálni a hibákat, és védtelenül hagyja a hosszú egyenáramú kábeleket.
2. A figyelést kombinálja a védelemmel. A karakterlánconkénti áramot és állapotot jelző kombinálódoboz használható adatokat hoz létre a prediktív karbantartáshoz.
3. A képzés költségvetése. Az ívhiba tünetei eltérnek a túláram eseményektől, és a technikusoknak ismerniük kell a technológiát a reagáláshoz.

Ha a cég újra elindítaná ezt a projektet, akkor az utólagos felszerelés helyett minden új projektre Soutya AFCI dobozokat telepítenének. A 12 az 1-ben konfiguráció szabványosítása leegyszerűsítené a pótalkatrész-készletüket, és konzisztensebbé tenné a távoli diagnosztikát a telephelyeken.

Hivatkozások

1. UL 1699B:2018 fotovoltaikus (PV) egyenáramú ívhibaáramkör-védelem.Link
2. IEC 62548:2016 Fotovoltaikus (PV) tömbök – Tervezési követelmények.Link
3. IEC 60364-7-712:2017 Kisfeszültségű elektromos berendezések. 7-712. rész: Napelemes PV tápellátó rendszerek.Link