Atvejo analizė: 1000 V nuolatinės srovės kombainerio dėžė 6 į 2 išvestis sumažina saulės energijos masyvo išlaidas 15 %

Kliento fonas

Vidutinio dydžio saulės energijos inžinerijos, pirkimo ir statybos (EPC) įmonė, esanti pietų Ispanijoje, valdo komunalinio masto antžeminius įrenginius visame Pirėnų pusiasalyje. Turėdama 200 darbuotojų ir metinį 80 MW dujotiekį, įmonė reguliariai dirba su projektais, kuriuose žemė, kabelių trasos ir inverteriai yra išdėstyti siaurose geografinėse vietovėse.

Įmonė laimėjo sutartį atnaujinti ir išplėsti esamą 1,6 MW saulės elektrinę, pridedant 0,8 MW naujos galios. Gamykla nebeatitiko griežtesnių šiuolaikinės nuolatinės srovės įrangos saugos ir našumo poreikių, todėl senas masyvo dėžes ir kabelius teko pakeisti. Inžinierių komanda ieškojo sprendimo, kuris sumažintų sistemos sąnaudas, tuo pačiu užtikrinant saugų įrengimą ir minimalų sustabdymą.

Iššūkiai ir skausmo taškai

Originalioje saulės jėgainėje buvo naudojamos 600 V vardinės kombaininės dėžės, suporuotos su 380 V inverterio linija. Kas keturios styginių grandinės buvo sujungtos į vieną tiektuvą, todėl reikėjo ilgų žemos įtampos kabelių. Naujojoje atkarpoje komanda planavo naudoti 1000 V saulės modulius ir 1000 V galios centrinį keitiklį, kad sumažintų kabelių skerspjūvius ir pagerintų keitiklio efektyvumą.

Problema buvo ta, kad standartinės 600 V kombainų dėžės negalėjo priimti didesnės stygų įtampos. Todėl projektų vadovams reikėjo kombinatoriaus dėžutės, galinčios valdyti 1000 V nuolatinę įtampą, tiekiant du nepriklausomus keitiklio įėjimus. Esami kabelių loveliai ir tranšėjos negalėjo sau leisti didelių naujų takų, todėl projektui reikėjo kompaktiškos dėžutės, leidžiančios patekti į šešias stygas ir išeiti iš dviejų grupių išvesties, ribojant naujų kabelių traukimus ir sutrumpinant tiektuvo ilgį.

Dar vienas galvos skausmas kilo dėl priežiūros. Senoje instaliacijoje trumpieji jungimai ar stygų gedimai buvo izoliuoti lėtais mechaniniais saugikliais. Dėl to kas kelis mėnesius buvo ieškoma daug laiko ir buvo neplanuotų gamybos nuostolių. Atnaujinus jėgainę, EPC siekė išvengti tų nuostolių.

Kodėl „Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB“ tipas?

Inžinierių komanda įvertino tris alternatyvas: standartines namuose auginamas jungiamąsias dėžes su saugiklių laikikliais, importuotas aukštos įtampos kombainerių dėžes, kurias siūlo modulio partneris, ir „Soutya 1000V DC“ kombainų dėžę. Pirmasis sprendimas buvo atmestas, nes lauke pastatytose dėžutėse trūksta tinkamų IP korpusų ir nuolatinės srovės grandinės pertraukiklių. Antrasis variantas buvo brangesnis ir jo pristatymo laikas buvo daugiau nei dešimt savaičių.

„Soutya 1000V DC“ kombainų dėžė išsiskyrė trimis produkto savybėmis, kurios tiksliai atitiko projekto reikalavimus.

• Šeši nuolatinės srovės įėjimai ir du išėjimai, suteikiantys dizainui galimybę maitinti du atskirus keitiklio MPPT įėjimus be papildomo papildomo skydelio.
• MCB tipo apsauga vietoj saugiklių laikiklių. Tai leido lengvai nustatyti iš naujo ir pašalinti triktis be atsarginių saugiklių.
• Numatyta 1000 V DC pagal projekto stygos įtampos išdėstymą, todėl dėžutę būtų galima pastatyti arti masyvo ir vis tiek atitikti gamyklos saugios įtampos slenksčius.

Be to, dėžutę atnešė vietinis tiekėjas su trumpu dviejų savaičių pristatymo terminu. Pirkimų vadybininkai palygino „Soutya“ įrenginio kainą su konkurentais ir apskaičiavo 22 % sutaupymą vienam korpusui, prieš svarstydami apie elektros instaliacijos ir darbo jėgos taupymą.

Diegimo ir taikymo procesas

Per tris mėnesius trukusį statybos langą projektas visiškai atnaujino ir išplėtė. 1000 V nuolatinės srovės kombainų dėžių montavimas užtruko šešias dienas dešimtyje naujų ir pakeičiamų masyvų.

Komanda laikėsi aiškios sekos:

1. Sumontavę tvirtinimo stelažus, technikai sumontavo nuolatinės srovės stygų linijas į kombainerio dėžės pozicijas, atlikdami įtampos testą esant 1000 V DC.
2. Kiekviena „Soutya“ 1000 V nuolatinės srovės kombainerio dėžė buvo pritvirtinta prie stovo taip, kad jos neutralė ir vamzdžių įėjimai būtų nukreipti žemyn, apsaugant MCB skyrių nuo lietaus įsiskverbimo.
3. Kiekvienos dėžutės viduje buvo nutraukti šeši styginiai laidininkai ir patikrintas sukimo momentas pagal etiketės reikšmes.
4. Du išėjimo tiekimai buvo nukreipti į keitiklio MPPT įvesties dalis, o nuolatinės srovės pertraukikliai buvo įjungti tik patikrinus visas jungtis.

Pagrindinis sunkumas iškilo ant stogų, apipjaustytų plieninėmis detalėmis, kai korpuso įžeminimo plokštės nebuvo galima prisukti varžtais. Gamintojo išankstinio pardavimo inžinierius pasiūlė naudoti įžeminimo antgalių komplektą su vienos skylės suspaudimo gnybtais. Aikštelės komanda pritaikė rekomenduojamą užspaudimo įrankį ir išlaikė tęstinumo testą. Tai pašalino galimą dviejų dienų vėlavimą.

Kiekybiniai rezultatai

Po eksploatacijos pradžios ir viso vasaros eksploatavimo sezono EPC palygino atsinaujinančios elektrinės našumą su senesne sekcija, veikiančia ta pačia inverterių klase.

• Kabelio vario svoris vienam stygų tiektuvui sumažėjo 35%, nes 1000 V stygos veikė aukštesne įtampa ir mažesne srove, išlaikant tą pačią įtampos kritimo ribą.
• Bendros sistemos medžiagų sąnaudos už pridėtą 0,8 MW dalį sumažėjo 15 %, palyginti su pradine 600 V konstrukcija, įskaitant efektyvią Soutya 1000 V DC kombainerio dėžės kainą.
• Dėl MCB tipo pertraukiklių ir lengvai pasiekiamo 6 in 2 išėjimų gedimų nustatymo laikas vidutiniškai sumažėjo nuo 55 minučių iki 8 minučių.
• Kartos prieinamumas per pirmuosius tris mėnesius pagerėjo 3,4 %, palyginti su senesnių masyvo dėžučių su saugikliais pagrįstos apsaugos našumu.

Kadangi reikėjo mažiau tiektuvų, kasimo ilgis taip pat buvo sutrumpintas 18%. Tai sutaupė savaitę kasimo darbų ir sumažino tankinimo darbus prieš montuojant inverterius.

Kliento perspektyva

EPC elektrotechnikos vadovas teigė:

„1000 V nuolatinės srovės kombainerio dėžė suteikė mums reikalingą dviejų išėjimų išdėstymą be specialaus gamybos. Sumažinome savo išlaidas medžiagoms ir, beje, dabar, kai suveikia styga, ekipažas ją atkuria per kelias minutes, nei praleido valandas ieškodamas perdegusio saugiklio.

Gamyklos savininkas pakartojo tą požiūrį, pažymėdamas, kad nauja konfigūracija leido ateityje plėstis nekeičiant pradinės nuolatinės srovės infrastruktūros.

Pamokos ir rekomendacijos

Kitoms EPC įmonėms, planuojančioms panašius aukštos įtampos nuolatinės srovės saulės energijos darbus, išsiskiria trys dalykai:

• Prieš pradėdami maketavimą, pasirinkite derinimo dėžę su tinkamu skaičiumi įėjimų ir išėjimų keitiklio topologijai. Įrenginys „6 in-2-out“ gali labai sumažinti tiektuvų skaičių ir antrinių paskirstymo skydų skaičių.
• MCB pagrįsta apsauga verta šiek tiek didesnių pradinių išlaidų, nes verslo prastovos neįvertinamos. Vienas išvengtas pusės dienos gedimas gali sumokėti už papildomą mokestį.
• Prieš išsiųsdami su tiekėju patvirtinkite įžeminimo ir IP apsaugos reikalavimus. Maža detalė, pvz., įžeminimo komplektas, gali turėti įtakos montavimo greičiui ir patikimumui, kai stogas yra pakeltas.

Jei projektas būtų perdarytas, komanda užsisakytų iš anksto išgręžtus riebokšlių rinkinius ir paženklintus laidininko žymeklio vamzdelius tuo pačiu metu kaip ir dėžes. Dėl tokio paprasto pakeitimo visos gamyklos patikrinimo uždarymo laikas sutrumpėtų dar dviem dienomis.

Pramonės standartų nuorodos

Taikomas 1000 V nuolatinės srovės kombainerio dėžutės montavimas ir parinkimas atitinka atitinkamus IEC reikalavimus: IEC 62548:2016 dėl PV matricos projektavimo ir konstrukcijų reikalavimų ir IEC 61643-11:2011 dėl apsaugos nuo viršįtampių koordinavimo nuolatinės srovės pusėje.

• IEC 62548:2016. Fotovoltinės (PV) matricos. Projektavimo reikalavimai.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 – Žemos įtampos viršįtampių apsaugos įtaisai – SPD, prijungti prie žemos įtampos maitinimo sistemų.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11