Kaip komercinis PV montuotojas 85 % sumažino lanko gedimo prastovą naudodamas nuolatinės srovės AFCI kombainerio dėžę

Kliento fonas

Regioninė komercinė saulės EPC įmonė, įsikūrusi Arizonoje, specializuojasi ant stogo ir ant žemės montuojamų PV sistemų, skirtų sandėliams ir paskirstymo centrams. Bendrovė per metus įrengia maždaug 25 MW, o tipiniai projektai svyruoja nuo 500 kW iki 3 MW. Jų klientai yra logistikos operatoriai ir šaldymo sandėlių tiekėjai, kuriems reikia patikimų saulės energijos išteklių su minimaliais elektros energijos tiekimo sutrikimais.

Iššūkiai naudojant standartines kombainų dėžes ir inverterio lygio AFCI

Daugelį metų montuotojas naudojo standartines nuolatinės srovės kombainų dėžes su tik saugikliais ir nuolatinės srovės atjungikliu. Apsauga nuo lanko gedimų buvo tvarkoma keitiklio lygiu, tačiau tai sukėlė dvi pasikartojančias problemas. Pirma, keitiklio lygio aptikimas negalėjo nustatyti, kuri stygos ar kombainerio dėžė buvo sugedusi, todėl įgulos buvo priverstos patikrinti kiekvieną stogo jungtį. Antra, keitikliai generavo klaidingus išjungimus tinklo perjungimo ir keitiklio paleidimo metu, išjungdami visą masyvą.

Rimčiausias incidentas buvo susijęs su atsilaisvinusia jungtimi kombainerio dėžutėje, kuri sukėlė serijos lanko gedimą. Lankas smilkė kelias savaites, kol jį užfiksavo šiluminis patikrinimas. Šis įvykis sukėlė gaisrą ir iškėlė šešiaženklę atsakomybę. EPC komanda žinojo, kad jiems reikia apsaugos nuo lanko gedimų arčiau šaltinio, tačiau išorinių AFCI modulių modifikavimas ant esamų kombainų dėžių buvo brangus ir sudėtingas. Kiekvienam moduliui reikėjo atskirų laidų, gaubtų ir derinimo su keitikliu.

Kodėl verta rinktis „Soutya 12-in-1-Out DC AFCI“ kombainerio dėžę?

Bendrovė įvertino tris galimybes: tęsti tik keitiklio lygio AFCI, pridėti išorinius AFCI modulius arba perjungti į integruotą DC AFCI kombainerio dėžę. Išoriniai moduliai atitiko UL 1699B reikalavimus, bet pridėjo daugiau nei 2 000 USD už kombainą ir pailgino montavimą keliomis valandomis vienam įrenginiui. Integruota „Soutya“ dėžutė sujungė 12 stygų įvesčių, kiekvienos eilutės lanko gedimų aptikimą, apsaugą nuo viršsrovių ir apsaugos nuo viršįtampių įtaisą viename korpuse. Jis buvo įtrauktas į UL 1699B ir skirtas valdyti 600 VDC ir 1200 VDC sistemos įtampas, kurios atitiko įmonės standartines projekto specifikacijas.

Sprendimą nulėmė įrengimo ekonomiškumas ir sistemos patikimumas. Su „Soutya“ dėžute ekipažui tereikėjo sumontuoti įrenginį, prijungti stygų laidus ir nustatyti AFCI slenksčio parametrus. Nereikėjo jokių išorinių modulių ar papildomų korpusų. Integruota konstrukcija taip pat sumažino galinių taškų skaičių ir sumažino būsimų lanko gedimų riziką. 1,2 MW projekte ant stogo atliktas lauko bandymas įtikino inžinierių komandą, kad gaminys veiks realiomis sąlygomis.

Įgyvendinimo procesas

Bandomasis projektas buvo 1,2 MW galios masyvas ant stogo ant šaldytuvo paskirstymo centro. Montavimas vyko per dvi savaites, ant stogo buvo paskirstytos 24 Soutya DC AFCI kombainų dėžės. Kiekviena dėžė sujungė 12 eilučių su vienu išvesties tiekimu į centrinį keitiklį.

• Svetainės paruošimas ir montavimas: Kombainų dėžės buvo sumontuotos ant iš anksto sumontuotų statramsčių stelažų šalia išorinių sienų. Nuolatinės srovės laidai iš matricų buvo įtraukti į riebokšlius ir baigti įvesties gnybtuose.
• AFCI konfigūracija: montuotojas nustatė kiekvieno kanalo lanko gedimo aptikimo slenkstį naudodamas integruotus DIP jungiklius ir įtampos matuoklį. Savitikros funkcija patikrino lanko aptikimo grandinę visuose 12 įėjimų nesukeldama trikdžių.
• Derinimas su inverteriu: Kiekvienos kombainerio dėžutės išėjimas buvo prijungtas prie keitiklio nuolatinės srovės magistralės. AFCI suveikimo signalas buvo prijungtas prie keitiklio nuotolinio sustabdymo įvesties, užtikrinant, kad keitiklis išsijungtų per 0,5 sekundės po gedimo – daugiau nei dvigubai daugiau nei 2 sekundžių reikalavimas pagal UL 1699B.
• Paleidimas eksploatuoti: Įjungus energiją, įgula atliko keletą rankinių lanko gedimų modeliavimo, naudodama kalibruotą lanko generatorių. Visos 24 dėžutės aptiko lankus ir teisingai perdavė išjungimo signalą.

Vienintelis sudėtingas žingsnis buvo AFCI išjungimo signalo integravimas su senesniu keitiklio modeliu, kuriame nebuvo specialios išjungimo įvesties. Komanda tai išsprendė prijungdama suveikimo relę prie keitiklio nuolatinės srovės atjungimo jungiklio valdiklio, o modifikacija užtruko 30 minučių vienam keitikliui. Tai buvo vienkartinis inžinerinis pakeitimas ir neturėjo įtakos likusiai įrenginio daliai.

Kiekybiškai įvertinami rezultatai

Po ištisų eksploatavimo metų bandomoji sistema padarė išmatuojamų patobulinimų, palyginti su ankstesniu bendrovės kombainų dėžės dizainu.

• Su lanko gedimu susijusios prastovos sumažėjo 85 %– nuo ​​vidutiniškai 12 valandų per ketvirtį iki mažiau nei 2 valandų. Vien pašalinus klaidingus išjungimus nuo keitiklio paleidimo, sutaupyta 8 valandų prastovos per ketvirtį.
• Buvo aptikti ir atskirti du tikri lanko gedimai– vieną dėl korozijos pažeistos MC4 jungties, kitą – dėl atsilaisvinusio gnybto varžto. Abu įvykiai buvo užfiksuoti prieš įvykstant šiluminei žalai, todėl buvo išvengta galimų 50 000 USD galimų remonto ir atsakomybės išlaidų.
• Netikrų kelionių skaičius sumažėjo nuo 5 per metus iki 1. Vienintelė klaidinga išjungimas įvyko per neįprastą komunalinio tinklo įtampos įvykį, o nustatymas iš naujo užtruko 10 minučių.
• Montavimo laikas vienai kombainų dėžei sumažėjo 40 %– nuo ​​4 valandų iki 2,5 valandos – nes ekipažui nebereikėjo montuoti atskirų AFCI įrenginių ir jungiamųjų dėžių.

Klientas patvirtino tos pačios kombainų dėžės konstrukcijos diegimą kituose trijuose projektuose, kurių bendra galia yra 4 MW.

Kliento atsiliepimas

"Soutya AFCI kombainų dėžė pašalino sudėtingumo sluoksnį iš mūsų dizaino. Ji užfiksavo lanko gedimą, kurio keitiklis niekada nematė, o paleidimas buvo lengvas. Mes standartizavome šią dėžę visiems savo komerciniams įrengimams." – vyresnysis elektros inžinierius

Pamokos ir rekomendacijos

• Apsauga nuo lanko gedimų priklauso kombainerio lygiui, o ne keitikliui.Kombainų dėžės yra didžiausios rizikos jungties taškas serijinių lanko gedimų atveju, nes mažame korpuse yra daug galų. Įdiegę aptikimą, galite greičiau reaguoti ir geriau pašalinti triktis.
• Integruotas AFCI sumažina bendrą sistemos kainą.Nors „Soutya“ dėžė kainuoja 30 % daugiau nei standartinė kombainų dėžė, pašalinus išorinius AFCI modulius ir sumažinus montavimo darbus, sutaupoma maždaug 1000 USD už vieną dėžę. 1 MW projektui su 20 dėžių tai yra 20 000 USD sutaupymas.
• Paleidimas ir savikontrolė yra labai svarbūs.Prieš įjungdami masyvą, patikrinkite AFCI elgesį. Be to, suderinkite išjungimo logiką su keitikliu, kad užtikrintumėte, jog išjungimo pakaktų, kad atitiktų UL 1699B ir NEC 690.12 reikalavimus.
• Jei dar kartą peržiūrės projektą, komanda pridės nuotolinį AFCI būsenos stebėjimą.Tai leistų dar greičiau lokalizuoti gedimus ir neleistų technikai be reikalo lipti ant stogo.

Nuorodos

• UL 1699B:2018 Fotovoltinės (PV) nuolatinės srovės lankinio gedimo grandinės apsauga
• IEC 62548:2016 Fotovoltinės (PV) matricos. Projektavimo reikalavimai
• NEC 690.12 Greitas PV sistemų pastatuose išjungimas (NFPA 70)