Kaip 690 V kintamosios srovės kombainerio dėžė 4 viename išjungė saulės elektrinės kintamosios srovės šoninius gedimus 78 %

Komercinio masto saulės energijos išteklių operatorius Pietų Europoje valdo 85 MW antžeminės fotovoltinės galios dvylikoje vietų. Kiekvienoje svetainėje naudojami didelės galios styginiai keitikliai, kurie išveda 690 V kintamosios srovės įtampą. Prieš atnaujinimą kintamosios srovės pusės jungtis tarp keturių keitiklių ir pakopinio transformatoriaus buvo labiausiai gedimų vieta visoje gamykloje. Sumontavęs „Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out“, operatorius per šešis mėnesius sumažino kintamosios srovės pusės gedimų prastovos laiką 78 %.

Kokia buvo kliento kilmė ir veiklos situacija?

Bendrovė eksploatuoja keletą 5 MW – 10 MW PV elektrinių, pastatytų 2017–2020 m. Kiekvienoje elektrinėje keturių keitiklių grupės tiekia 690 V kintamosios srovės įtampą per atskiras jungiamąsias dėžes ir atskirus skirstomuosius įrenginius, prieš patenkant į vidutinės įtampos transformatorių.

Pasenę laidai ir neintegruota apsaugos įranga tapo patikimumo problema. Gamyklose dirbo nedidelė O&M komanda, o vidutinis laikas kintamosios srovės problemos diagnozavimui viršijo pusę dienos. Regionui pereinant prie trumpesnių supirkimo tarifų langų, savininkui reikėjo didesnio prieinamumo ir mažesnės paslaugos kainos už kilovatvalandę.

Kas tiksliai padarė jų kintamosios srovės laidą pasikartojančia kliūtimi?

Prieš modifikavimą kiekviena keitiklio išvestis buvo nukreipta į bendrą 690 V kintamosios srovės jungiamąją dėžę su atskirais suformuotais korpuso pertraukikliais, varžtais pritvirtintais viršįtampio ribotuvais ir gnybtų blokais. Šios dėžės neužtikrino vienodo fazių atstumo ar tinkamo šilumos išsklaidymo. Gedimai pasireiškė trimis pagrindinėmis formomis:

• Atsilaisvinę 690 V tiektuvų gnybtai sukėlė perkaitimą ir pertraukiamą išjungimą.
• Iškrovikliai buvo sumontuoti be tinkamo 2 tipo koordinavimo, todėl žaibo sukelti pereinamieji įvykiai du kartus per vienerius metus sugadino keitiklio galios stadijas.
• Kadangi norint prižiūrėti vieną keitiklį, reikėjo atidaryti įtampą turintį korpusą, darbuotojai turėjo išjungti visą keturių keitiklių grupę, o tai generavo maždaug 920 USD per valandą vienai gamyklai.

Bendros metinės šių kintamosios srovės gedimų išlaidos, įskaitant remonto medžiagas, darbą ir prarastas pajamas, buvo 23 000 USD už 10 MW.

Kodėl verta rinktis „Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out“?

Operatorius peržiūrėjo tris alternatyvas: standartines kintamosios srovės skirstomąsias plokštes iš vietinio skydų gamintojo, komercinius saugiklius ir „Soutya“ dėžutę. Skydų gamintojas negalėjo pristatyti 690 V kintamosios srovės skirstomojo skydo, kuris atitiko IEC 61643-11 reikalaujamus 2 tipo apsaugos nuo viršįtampių bandymus. Saugiesiems atjungimams trūko tinkamo trumpojo jungimo derinimo su pasroviniu transformatoriumi.

„Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out“ tiksliai atitiko esamą elektros topologiją. Jis sujungia keturis 690 V kintamosios srovės įėjimus į vieną apsaugotą išvestį su keturiais įvesties grandinės pertraukikliais ir vienu išėjimo pertraukikliu. Integruotas apsaugos nuo viršįtampių įtaisas yra įvertintas pagal IEC 61643-11, o korpuso išdėstymas numato atskirus skyrius kabeliams ir šynoms su įtampa. Tai sumažino reikiamą plotą daugiau nei 60%, palyginti su ankstesniu skirstomuoju įrenginiu.

Kaip sprendimas buvo įdiegtas keliose svetainėse?

Montavimo projektas vyko trimis etapais per keturis mėnesius. Komanda kaip bandomąją vietą pasirinko gamyklą, turinčią didžiausią gedimų istoriją.

Pagrindiniai žingsniai buvo:

1. Išjungta vienos keturių keitiklių grupės kintamosios srovės pusė ir pašalintas esamas korpusas.
2. Sumontavo „Soutya“ dėžę ant esamo unistrut rėmo šalia transformatoriaus.
3. Nutraukė keturis 185 mm² varinius kabelius nuo keitiklių ir vieną 300 mm² laidą iki transformatoriaus.
4. Sukonfigūravo įvesties pertraukiklio vardinius parametrus, kad jie atitiktų keitiklio išėjimo apsaugą, ir nustatykite SPD į 690 V kintamosios srovės sistemos įtampą.
5. Įjungė stebėjimo išvestį į RS485 ir patikrino išjungimo slenksčius pagal gamyklos SCADA.

Tipiškas sunkumas buvo tas, kad esami keturių keitiklių išvesties kabeliai buvo skirtingo ilgio ir buvo nutiesti skirtingais dėklo maršrutais. Tai sukėlė šiek tiek nesubalansuotą linijos varžą. Sprendimas buvo įrengti šynų ekvalaizerio jungtis ir sumažinti kabelių ilgius kiekvienoje grupėje; terminalo temperatūra išliko vienoda po paros darbo pilnos apkrovos.

Kokių išmatuojamų rezultatų augalas pasiekė?

Praėjus šešiems mėnesiams po pirmojo įrengimo, operatorius palygino bandomąją vietą su istoriniais rezultatais:

• Kintamosios srovės gedimų dažnis sumažėjo nuo dvylikos incidentų per metus iki mažiau nei trijų, ty 75 %.
• Neplanuotos prastovos dėl 690 V kintamosios srovės gedimų sumažėjo 78%, o tai sudaro 11,5 papildomos visos apkrovos darbo valandos vienai keitiklių grupei per metus.
• Metinės kintamosios srovės gedimo išlaidos, įskaitant prarastą gamybą, sumažėjo nuo 21 000 USD iki 5 500 USD už 10 MW elektrinę.
• Kiekvienos keitiklių grupės įrengimo laikas sumažėjo nuo dviejų pilnų dienų iki keturių valandų, sutaupant 1600 USD darbo jėgos vienoje vietoje.
• Vieno keitiklio izoliacijai techninei priežiūrai nebereikia išjungti visos grupės; grupė lieka prisijungusi 75% pajėgumu.

Ką sako gamyklos vadovas?

Operatoriaus gamyklos inžinerijos vadovas apibūdino efektą: „Soutya 690V kintamosios srovės kombainerio dėžė pašalino didžiausius mūsų turėtus šiluminius ir viršįtampio gedimus esant 690 voltų. Per dvylika mėnesių nepriveržėme vieno tiekimo gnybto ir galime atskirti vieną keitiklį nenutraukdami viso bloko gamybos. Šis pakeitimas atsipirko šiame projekte.

Ko kiti pramonės ir saulės energijos operatoriai gali pasimokyti iš šio modifikavimo?

Šis atvejis rodo keletą pamokų, neapsiribojant originaliu augalu.

• Kintamosios srovės pusės apsauga nusipelno tokio pat griežtumo kaip ir nuolatinės srovės pusės stygų apsauga. IEC 61643-11 2 tipo išbandyti SPD ir IEC 62548 matricos projektavimo praktika turėtų būti atspindėta kintamosios srovės išvestyje.
• Sukomplektuota 4 viename kombainų dėžė sumažina montavimo ir gedimų paieškos laiką modernizuojamose gamyklose, kuriose fiksuota fizinė erdvė.
• Prieš rinkdamiesi dėžutę, patikrinkite kabelių ilgį, izoliaciją ir dėklo maršrutą; vienoda blokavimo varža sumažins viešosios interneto prieigos taško riziką.

Jei operatorius kartotų projektą, jis pradinėje partijoje užsakytų vieną atsarginę dėžę ir paleidimo metu atliktų termovizinius tyrimus, nes šie skenavimai padarė galutinius terminalo patikrinimus ir atsekamumą. Nuo to laiko bendrovė pritaikė tą pačią 690 V kintamosios srovės kombainų dėžę savo senesnėms 10 MW jėgainėms ir tikisi tokio pat pagerėjimo visame 85 MW portfelyje.

Pramonės nuorodos:

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