Tapaustutkimus: 1000 V DC Combiner Box 6 In 2 Out leikkaa aurinkopaneelin kustannuksia 15 %

Asiakkaan tausta

Etelä-Espanjassa sijaitseva keskikokoinen aurinkoenergian suunnittelu-, hankinta- ja rakentamisyritys (EPC) hoitaa sähkön mittakaavan maa-asennuksia Iberian niemimaalla. 200 työntekijän ja 80 MW:n vuotuisen putkilinjan ansiosta yhtiö työskentelee rutiininomaisesti projekteissa, joissa maa-alue, kaapelireitit ja invertterit on järjestetty ahtaalle maantieteelliselle alueelle.

Yritys oli voittanut sopimuksen olemassa olevan 1,6 MW:n aurinkovoimalan tehostamisesta ja laajentamisesta lisäämällä 0,8 MW uutta kapasiteettia. Tehdas ei enää vastannut nykypäivän tasavirtalaitteiden tiukempia turvallisuus- ja suorituskykyvaatimuksia, joten vanhat ryhmälaatikot ja kaapelointi jouduttiin uusimaan. Suunnittelutiimi etsi ratkaisua, joka alentaisi järjestelmän kustannuksia samalla, kun asennus pysyy turvallisena ja seisokit minimoidaan.

Haasteet ja kipupisteet

Alkuperäisessä aurinkovoimalassa käytettiin 600 V:n mitoitettuja yhdyslaatikoita, jotka oli yhdistetty 380 V:n invertterilinjaan. Joka neljäs merkkijonopiiri yhdistettiin yhdeksi syöttöjohdoksi, mikä vaati pitkiä pienjännitekaapeleita. Uudella osuudella tiimi aikoi käyttää 1000 V aurinkomoduuleja ja 1000 V:n keskusinvertteriä kaapelin poikkileikkausten pienentämiseksi ja invertterin tehokkuuden parantamiseksi.

Ongelmana oli, että tavanomaiset 600 V:n yhdysrasiat eivät kestäneet korkeampia jännitteitä. Projektipäälliköt tarvitsivat siksi yhdysrasian, joka pystyi käsittelemään 1000 V DC:tä ja syöttämään kahta itsenäistä invertterituloa. Olemassa oleviin kaapelihyllyihin ja kaivantoihin ei ollut varaa merkittäviin uusiin polkuihin, joten projekti tarvitsi kompaktin laatikon, johon kuusi lankaa pääsi sisään ja kaksi ryhmälähtöä poistui, mikä rajoitti uusien kaapelien vetoa ja lyhensi syöttölaitteiden pituuksia.

Vielä yksi päänsärky tuli huollosta. Vanhassa asennuksessa oikosulut tai merkkijonohäiriöt eristettiin hitailla mekaanisilla sulakkeilla. Tämä aiheutti aikaa vievää vianetsintää ja suunnittelemattomia tuotantokatkoksia muutaman kuukauden välein. Tehtaan tehon saamisen myötä EPC halusi välttää nämä tappiot.

Miksi Soutya 1000 V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB tyyppi?

Suunnittelutiimi arvioi kolme vaihtoehtoa: tavalliset kotitekoiset kytkentärasiat sulakepitimillä, moduulikumppanin tarjoamat maahantuodut suurjännitteiset kytkentärasiat ja Soutya 1000V DC -yhdistäjärasia. Ensimmäinen ratkaisu suljettiin pois, koska kentällä rakennetuista laatikoista puuttuu kunnolliset IP-luokiteltu kotelot ja DC-luokiteltu katkaisijat. Toinen vaihtoehto oli kalliimpi ja sen toimitusajat olivat yli kymmenen viikkoa.

Soutyan 1000V DC -yhdistäjärasia erottui joukosta kolmella tuoteominaisuudella, jotka vastasivat tarkasti projektin vaatimuksia.

• Kuusi DC-sisääntuloa ja kaksi lähtöä, mikä mahdollistaa kahden eri invertterin MPPT-tulon syöttämisen ilman lisättyä alipaneelia.
• MCB-tyyppinen suojaus sulakepitimien sijaan. Tämä mahdollisti helpon nollauksen ja vianmäärityksen ilman varasulakkeita.
• Mitoitettu 1000 V DC:lle projektin merkkijonojänniteasetelman mukaan, joten laatikko voidaan sijoittaa lähelle ryhmää ja silti täyttää laitoksen turvalliset jännitekynnykset.

Lisäksi laatikko tuli paikalliselta toimittajalta lyhyellä kahden viikon toimitusajalla. Ostopäälliköt vertasivat Soutyan yksikön kustannuksia kilpailijoihin ja laskivat 22 % säästöä koteloa kohden ennen kuin harkitsivat johdotuksen ja työvoiman säästöjä.

Käyttöönotto- ja hakuprosessi

Projekti tuotti täydellisen virransyötön ja laajennuksen kolmen kuukauden rakennusikkunan aikana. 1000 V DC -yhdistimen laatikoiden asennus kesti kuusi päivää kymmenen uuden ja korvaavan ryhmän kesken.

Joukkue seurasi selkeää järjestystä:

1. Asennustelineiden kiinnittämisen jälkeen teknikot asensivat DC-jonojohdot 1000 V DC:n jännitetestillä yhdysrasian paikkoihin.
2. Jokainen Soutyan 1000 V DC -yhdistimen laatikko asennettiin telineeseen neutraali- ja kaapeliläpiviennit alaspäin suojaten MCB-osastoa sateen tunkeutumiselta.
3. Jokaisen laatikon sisällä päätettiin kuusi johtimea ja vääntömomentti tarkistettiin etikettiarvojen mukaisesti.
4. Kaksi lähtösyöttöä ohjattiin invertterin MPPT-tuloosiin, ja DC-katkaisijat kytkeytyvät vasta, kun kaikki kytkennät oli varmistettu.

Keskeinen vaikeus syntyi teräsreunaisilla katoilla, joissa kotelon maadoituslevyä ei voitu pultata. Valmistajan ennakkomyyntiinsinööri ehdotti maadoituskorvasarjan käyttöä, jossa on yksireikäinen puristusliitin. Työmaan miehistö käytti suositeltua puristustyökalua ja läpäisi jatkuvuustestin. Tämä eliminoi mahdollisen kahden päivän viiveen.

Määrälliset tulokset

Käyttöönoton ja koko kesän käyttökauden jälkeen EPC vertasi tehostetun laitoksen suorituskykyä vanhempaan, samalla invertteriluokalla toimivaan osaan.

• Kaapelin kuparin paino lankasyöttöä kohti laski 35 %, koska 1000 V:n kielet käyvät korkeammalla jännitteellä ja pienemmällä virralla samalla kun jännitehäviö pysyi samana.
• Lisätyn 0,8 MW:n osuuden järjestelmän kokonaismateriaalikustannukset pienenivät 15 % verrattuna 600 V:n perusmalliin, mukaan lukien Soutyan 1000 V DC -yhdistimen tehollinen hinta.
• Viankuittausaika meni keskimäärin 55 minuutista 8 minuuttiin MCB-tyyppisten katkaisijoiden ja helppopääsyisen 6-in-2-out -järjestelyn ansiosta.
• Sukupolven saatavuus parani 3,4 % kolmen ensimmäisen kuukauden aikana verrattuna vanhempien sulakepohjaisella suojauksella varustettujen koteloiden historialliseen suorituskykyyn.

Koska lisäsyöttölaitteita tarvittiin vähemmän, myös kaivannon pituus lyheni 18 %. Tämä säästi viikon kaivauksissa ja vähensi tiivistystyötä ennen invertterien asentamista.

Asiakkaan näkökulma

EPC:n sähkötekniikan johtaja totesi:

"1000 V DC -yhdistimen laatikko antoi meille tarvitsemamme kaksoislähtöasettelun ilman erityistä valmistusta. Olemme leikanneet materiaalikustannuksia ja enemmänkin, kun lanka laukeaa nyt, miehistö palauttaa sen minuuteissa kuin viettää tuntikausia etsiessään palanutta sulaketta."

Laitoksen omistaja toisti tämän näkemyksen ja huomautti, että uusi konfiguraatio mahdollisti tulevan laajennuksen korvaamatta alkuperäistä DC-infrastruktuuria.

Oppitunnit ja suositukset

Muissa EPC-yrityksissä, jotka suunnittelevat samanlaisia ​​korkeajännitteisiä tasavirtaaurinkoenergiatöitä, erottuu kolme asiaa:

• Valitse yhdistelmälaatikko, jossa on oikea määrä tuloja ja lähtöjä invertterin topologiaa varten, ennen kuin aloitat asettelun. 6-in-2-out-yksikkö voi vähentää huomattavasti syöttölaitteiden ja toisiojakelupaneelien määrää.
• MCB-pohjainen suojaus on hieman korkeampien alkukustannusten arvoinen, koska toiminnallinen seisokki on liiketoimintatapauksessa aliarvioitu. Yksi vältetty puolipäiväkatkos voi maksaa ylimääräisen.
• Varmista maadoitus- ja IP-suojausvaatimukset toimittajalta ennen toimitusta. Pieni yksityiskohta, kuten maadoitussarja, voi vaikuttaa asennuksen nopeuteen ja luotettavuuteen korkeiden kattojen kohdalla.

Jos projekti toteutettaisiin uudelleen, tiimi tilaaisi valmiiksi poratut tiivistysholkit ja merkityt johdinmerkkiputket samaan aikaan laatikoiden kanssa. Tämä yksinkertainen muutos lyhentäisi sulkemistarkastusaikaa vielä kahdella päivällä koko tehtaalla.

Teollisuuden standardiviitteet

Käytetty 1000 V DC -yhdistimen asennus ja valinta noudattavat asiaankuuluvia IEC-vaatimuksia: IEC 62548:2016 aurinkosähköjärjestelmän suunnittelua ja rakennevaatimuksia varten ja IEC 61643-11:2011 ylijännitesuojan koordinoinnissa tasavirtapuolella.

• IEC 62548:2016 — Aurinkosähköjärjestelmät (PV) — Suunnitteluvaatimukset.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Pienjännitteiset ylijännitesuojalaitteet — SPD:t, jotka on liitetty pienjänniteverkkoihin.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11