Kaip PV gamykla su DC 1000 V saugiklio laikikliu sumažina stygų prastovą 60 %

Kliento fonas

45 MW fotovoltinės (PV) elektrinės, esančios didelio aukščio dykumos regione, nuolatinės srovės kombainų dėžėse pasikartojantys gedimai. Įrenginys, valdomas nepriklausomo elektros energijos gamintojo, aptarnaujančio regioninį komunalinį tinklą, buvo eksploatuojamas šešerius metus. Daugiau nei 1400 styginių grandinių, įvestų į 28 kombainų dėžes, kurių kiekviena iš saulės kolektorių į centrinius keitiklius perduoda iki 1000 V nuolatinės srovės.

Vietiniam tinklo operatoriui įvedus griežtesnes nuobaudas dėl prieinamumo, gamyklos operacijų komanda susidūrė su vis didėjančiu spaudimu sumažinti neplanuotas prastovos laiką. Vasaros temperatūrai viršijant 45 °C, nuolatinės srovės komponentų šiluminis įtempis buvo didelis.

Su kokiomis problemomis susidūrė PV gamykla prieš atnaujinant?

Originalūs saugiklių laikikliai buvo įprasti įrenginiai, skirti tik 600 V nuolatinei įtampai. Jie buvo per mažo dydžio, kad atitiktų gamyklos 1000 V stygų konfigūraciją. Per 18 mėnesių operacijų komanda užfiksavo 23 saugiklių laikiklio gedimus 11 kombainų dėžių.

Simptomai buvo nuoseklūs: saugiklio laikiklio spaustukai prarado spyruoklės įtampą po pakartotinio terminio ciklo, sukurdami didelio atsparumo kontaktus. Esant 1000 V nuolatinei įtampai, prastas jungtis sukėlė vietinį šildymą ir mikrolanką. Kai kuriais atvejais išsilydė saugiklių laikiklis, o kombainerio dėžę teko išimti iš tinklo, kad būtų atliktas avarinis remontas. Kiekvienas incidentas vidutiniškai kainavo 4800 USD dėl energijos gamybos, atsarginių dalių ir darbo praradimo.

Ankstesni bandymai iš naujo priveržti spaustukus ir patepti laidžiu tepalu problemos neišsprendė. Po antrojo gedimo gamyklos vadovas nurodė visiškai peržiūrėti saugiklio laikiklio specifikacijas.

Kodėl operatorius pasirinko „Soutya DC 1000V“ saugiklio laikiklį?

Inžinierių komanda įvertino tris alternatyvas. Pirmasis buvo standartinis DIN bėgio saugiklių laikiklis, skirtas 1000 V nuolatinei įtampai, tačiau jo spaustukai buvo pagaminti iš žemesnės klasės vario lydinio, kuris vis tiek rūdytų sūriame dykumos ore. Antrasis variantas buvo patentuotas sprendimas, reikalaujantis pakeisti visą kombainerio dėžę, o tai viršijo priežiūros biudžetą.

Trečias variantas buvo „Soutya DC 1000V“ saugiklio laikiklis. Trys veiksniai buvo lemiami:

• Išskirtinė 1000 V nuolatinės srovės įtampa su patikrinta pertraukimo galia, atitinkančia PV eilutės trumpojo jungimo srovę pagal IEC 60269-1 sąlygas.
• Sraigtiniai spyruokliniai gnybtai, pagaminti iš nerūdijančio plieno ir alavu dengto vario, skirti palaikyti kontaktinį slėgį platesniame temperatūros diapazone.
• Kompaktiškas korpusas, kuris telpa į esamą kombainų dėžės išdėstymą be laidų. Tai sumažino montavimo riziką ir sumažino darbo sąnaudas.

„Soutya“ saugiklių laikiklis taip pat buvo su matiniu nailono korpusu, atspariu ultravioletinių spindulių skilimui – problema, dėl kurios senuose įrenginiuose atsirado trapūs įtrūkimai. Pirkimų vadovas patvirtino, kad Soutya suteikė trejų metų garantiją, pagrįstą faktine nuolatinės srovės įtampa ir srovės duomenimis iš gamyklos.

Kaip buvo įdiegtas naujas saugiklių laikiklis?

Atnaujinimas buvo etapais per keturias savaites, per vėlyvą žiemos gamyklos priežiūros laikotarpį. Operacijų komanda etapais pakeitė 520 saugiklių laikiklių, po vieną kombinatoriaus dėžutę, kad išvengtų didelių sistemos išjungimų.

• 1 veiksmas: gamyklos techninės priežiūros komanda išjungė vieną kombainerio dėžę ir patikrino nulinę įtampą stygos gnybtuose.
• 2 veiksmas: pašalintas kiekvienas esamas saugiklio laikiklis. Technikai užfiksavo gnybtų varžtų sukimo momentą ir patikrino saugiklių spaustukus, ar nėra lanko požymių.
• 3 veiksmas: naujieji Soutya DC 1000V saugiklių laikikliai buvo sumontuoti naudojant esamą DIN bėgelį ir gnybtų blokus. Saugiklio įkišimo jėga buvo pastebimai didesnė, o tai sumažino nesutapimo tikimybę.
• 4 veiksmas: kiekviena grandinė buvo išbandyta naudojant nuolatinės srovės izoliacijos varžos testerį ir saugiklio būklės indikatorių prieš įjungiant iš naujo.
• 5 veiksmas: techninės priežiūros komanda atliko terminio vaizdo tyrimą praėjus savaitei po to, kai kiekviena kombainų dėžė vėl buvo naudojama.

Vienintelis reikšmingas sunkumas buvo siaura vielos lenkimo erdvė kombainų dėžėse. „Soutya“ saugiklių laikiklio gnybtų orientacija leido lengvai nutiesti 6 mm² PV laidus be priverstinio lenkimo, todėl problema buvo išspręsta per kelias valandas.

Kokių kiekybiškai įvertinamų rezultatų operatorius pasiekė?

Praėjus dvylikai mėnesių po atnaujinimo, operatorius palygino našumo duomenis su dvejų metų prieš pakeitimą.

• Stygos prastovos dėl saugiklių laikiklio gedimų sumažėjo 60%, nuo vidutiniškai 14 valandų per mėnesį iki 5,5 valandos.
• Saugiklio laikiklio pakeitimo kaina sumažėjo 45% nuo 2800 USD per ketvirtį iki 1540 USD. Tai apėmė dalių, darbo ir terminės patikros laiką.
• Neplanuotų kombainerių-dėžių aptarnavimo įvykių sumažėjo nuo 8 iki 2 per metus. Joks saugiklio laikiklis nepranešė apie lanko atsiradimą ar tirpimą
• Vidutinis temperatūros kilimas saugiklių laikiklio kontaktiniuose taškuose sumažėjo 18°C, matuojant infraraudonųjų spindulių kamera.

Gamyklos vadovas taip pat pažymėjo, kad trijose paskutinėse mėnesinėse atsiskaitymų ataskaitose tinklo operatoriaus bauda už prieinamumą buvo sumažinta iki nulio. Įtemptoje rinkoje vien šis patobulinimas pateisino 11 000 USD investiciją į aparatinę įrangą.

Kliento atsiliepimas: ką pasakė priežiūros direktorius?

"Praradome pasitikėjimą originaliais saugiklių laikikliais po antrojo gedimo. Soutya DC 1000V saugiklių laikiklis suteikė mums patikimą ryšį, kurį galime numatyti. Terminio vaizdo rezultatai aiškūs, o mano komanda gali sutelkti dėmesį į valymą ir sukimo momento patikrinimus, o ne avarinius keitimus", - sakė gamyklos priežiūros direktorius.

Pamokos ir rekomendacijos kitiems nuolatinės srovės maitinimo sistemos operatoriams

Operacijų komandoms, valdančioms 1000 V nuolatinės srovės grandines saulės elektrinėse, saugojimo sistemose ar pramoniniuose nuolatinės srovės tinkluose, projektas pasiūlė tris praktinius variantus.

1. Prieš pasirinkdami saugiklio laikiklį, visada patikrinkite tikrąją nuolatinės srovės įtampą ir grandinės gedimo srovę. 600 V vardinis laikiklis 1000 V sistemoje yra pavojus, nepaisant to, kaip jis tinka mechaniškai.
2. Patikrinkite saugiklio spaustuko medžiagą ir spyruoklės dizainą. Aukštos kokybės kontaktinis slėgis yra vienintelė svarbiausia apsauga nuo perkaitimo esant aukštai nuolatinei įtampai.
3. Modifikuodami esamas kombainų dėžes, pasirinkite saugiklių laikiklį, kuris montuojamas ant esamo bėgio ir kurio nereikia keisti gnybtų blokų. „Soutya“ saugiklių laikiklis veikė tiksliai pagal savo specifikaciją, o projektas buvo baigtas anksčiau nei numatyta.

Jei gamykla tai darytų dar kartą, vienas iš patobulinimų būtų saugiklių laikikliai pakeisti anksčiau, pradinio įrangos paleidimo metu. Prevencijos kaina sudarė trečdalį pirmųjų dviejų avarinių remonto darbų kainos.

Nuorodos

[1] IEC 60269-1. Žemosios įtampos saugikliai. 1 dalis. Bendrieji reikalavimai [S]. 2020 m.https://webstore.iec.ch/publication/62496

[2] Žemos įtampos nuolatinės srovės jungiklių kontaktinių elektrodų senėjimo charakteristikos [J]. Energijos, 2021, 14(20): 6838.https://doi.org/10.3390/en14206838