Kuinka aurinkoenergian EPC-leikkaus DC-kaarivika maksaa 35 % Soutya AFCI Combiner Boxin kanssa

Asiakkaan tausta

Keskikokoinen aurinkoenergian EPC-yritys, jonka kotipaikka on Stuttgart, Saksa, suunnittelee ja asentaa kaupallisia kattosähköjärjestelmiä kaikkialla Euroopassa. Yhtiö palvelee tuotantolaitoksia, logistiikkakeskuksia ja kylmävarastooperaattoreita 80 MW:n portfoliolla pitkäaikaisilla O&M-sopimuksilla. Jokainen projekti vaihtelee 500 kW:sta 2 MW:iin, ja yritys vastaa sekä rakentamisesta että jatkuvasta kunnossapidosta.

Yhtiön O&M-tiimi oli käsitellyt yhä useammin DC-kaarivioista johtuvia invertterilaukaisuja ja lämpötapahtumia. Vanhentuneet liittimet, johtojen hankautuminen ja merkkijonopiirien löysät päätteet olivat pääsyyllisiä. Salkun laajentuessa reaktiivisen ylläpidon kustannukset alkoivat heikentää voittomarginaaleja.

Haaste: havaitsemattomat DC-kaaren viat

Tasavirtakaariviat ovat vaarallisia, koska ne kestävät ilman riittävää virtaa normaalin sulakkeen tai katkaisijan laukaisemiseksi. Yrityksen olemassa oleviin yhdyslaatikoihin asennettiin vain kierresulakkeet ja ylijännitesuojat. Ne tarjosivat ylivirta- ja ylijännitesuojan, mutta ne eivät pystyneet havaitsemaan vaurioituneissa kaapeleissa tai löystyneissä liitännöissä esiintyviä sarjakaarivikoja.

Seuraukset olivat tuntuvia. Projektia edeltäneiden 12 kuukauden aikana tiimi vastasi 14 invertterilaukaisuun, jotka johtuivat vaurioituneista liittimistä. Jokainen matka vaati paikan päällä käynnin, lämpökuvausskannaukset ja jokaisen merkkijonon yhteyden manuaalisen tarkastuksen. Yksi vianmääritysistunto kesti keskimäärin kahdeksan tuntia. Lisäksi raportoitiin kahdesta läheltä piti -tapahtumasta, joissa valokaari oli sulattanut liittimen eristyksen aiheuttaen savua ja tulipalon vaaraa. Tällaista tapahtumaa kohden arvioidut kustannukset voivat ylittää 50 000 dollaria omaisuusvahingoista ja seisokeista, ellei niitä havaita.

Miksi Soutya DC AFCI Combiner Box?

Yhtiö arvioi kolmea vaihtoehtoa. Ensimmäinen oli AFCI-moduulien lisääminen invertterin tuloon, mutta se valvoo vain kaikkien merkkijonojen yhdistettyä lähtöä eikä pysty tunnistamaan, missä merkkijonossa on vika. Toinen vaihtoehto oli korvata kaikki kaapeliliittimet korkealaatuisemmilla liittimillä, mikä ei poistaisi tulevaa heikkenemistä. Kolmas vaihtoehto oli Soutya DC AFCI -yhdistelmälaatikko 12-in-1-kokoonpanolla.

Päätöksessä oli kolme keskeistä etua. Ensinnäkin Soutyan yhdistäjälaatikko tarjoaa merkkijonokohtaisen kaarivian havaitsemisen. Jokaista 12 tuloa valvotaan itsenäisesti, joten vika paikantuu välittömästi. Toiseksi yksikkö integroi sekä AFCI- että ylivirtasuojauksen yhteen koteloon, mikä yksinkertaistaa asennusta ja vähentää tarkastettavien komponenttien määrää. Kolmanneksi se on UL 1699B -standardin mukainen ja tukee standardin IEC 62548 suunnitteluvaatimuksia, mikä antaa EPC:lle luottamusta sekä Euroopan että vientimarkkinoille.

Käyttöönotto- ja hakuprosessi

Projekti toteutettiin kolmessa kaupallisessa katolla, joissa kussakin oli 8-10 merkkijonoa. Koko projekti kesti kuusi viikkoa suunnittelusta käyttöönottoon. Nykyiset yhdyslaatikot poistettiin ja korvattiin Soutya DC AFCI -yhdistimellä. Koska 12-in-1-asettelu vastasi olemassa olevaa merkkijonojen reititystä, tiimi käytti uudelleen suurimman osan tasavirtakaapeleista, mikä säästää materiaalikustannuksia ja asennusaikaa.

Tyypillinen vaikeus oli jälkiasentaminen ahtaisiin tiloihin. Uuden yhdyslaatikon tilanjälki on suurempi kuin yksinkertaisen sulakeyksikön, joten kiinnityskannattimet piti säätää samassa katossa. Tiimi ratkaisi tämän käyttämällä ruostumattomasta teräksestä valmistettua taustalevyä ja joustavaa putkea, jolloin jälkiasennukset saatiin päätökseen muuttamatta rakennetta.

Asennuksen jälkeen tiimi liitti Modbus RTU -lähdön olemassa olevaan SCADA-järjestelmään. Yhdistelmälaatikko suoratoi virran, jännitteen ja kaarivikatilan merkkijonoittain etävalvontakeskukseen. Käyttöönottotesteihin sisältyi simuloitu kaarivika, jonka yksikkö poisti alle 0,5 sekunnissa ja tunnisti tarkan merkkijonon.

Mitattavissa olevat tulokset

• Lyhentynyt vianetsintäaika 90 %:Keskimääräinen vikavastausaika putosi 8 tunnista 45 minuuttiin, koska AFCI-laatikko tunnistaa välittömästi viallisen merkkijonon.
• Alennetut käyttö- ja käyttökustannukset 35 %:Nämä kolme sivustoa vaativat nyt vähemmän hätäpuheluita. Vuotuiset säästöt ovat 18 000 dollaria salkussa.
• Invertterin seisokkiaika lyhentynyt 60 %:Estämällä jatkuvan valokaaren, joka aiheuttaisi vaihtosuuntaajan laukaisuja, kohteet kokivat 60 % vähemmän suunnittelemattomia katkoksia.
• Havaittiin kaksi kaarivikaa aikaisin:Ensimmäisen 12 kuukauden aikana yksikkö havaitsi alkuvaiheessa kaksi sarjakaarivikaa, mikä esti mahdolliset tulipalot ja vauriot.

Kokonaisvaikutus ylitti lukuja. O&M-tiimi siirtyi reaktiivisesta korjauksesta ennakoivaan tarkastukseen. Yhdistelmälaatikosta kerättyjen tietojen ansiosta he pystyivät ajoittamaan kaapelien vaihdot suunniteltujen huoltoikkunoiden aikana kuin hätätilanteessa.

Asiakaslausunto

"Soutya DC AFCI -yhdistelmälaatikko antoi miehistöllemme mahdollisuuden tunnistaa viallisen liittimen ennen kuin siitä tuli tulipalo. Merkkijonokohtainen hälytys ja tiedonkeruu ovat muuttaneet tapaa, jolla hallitsemme aurinkosähköportfoliomme."

Oppitunnit ja suositukset

1. Aseta kaarivian tunnistus merkkijonotasolle. Invertteritason tunnistus ei pysty paikantamaan vikoja ja jättää pitkät tasavirtakaapelit suojaamatta.
2. Yhdistä valvonta ja suojaus. Yhdistelmälaatikko, joka raportoi merkkijonoittain virran ja tilan, luo toiminnallisia tietoja ennakoivaa huoltoa varten.
3. Koulutusbudjetti. Valokaarivian oireet eroavat ylivirtatapahtumista, ja teknikkojen on ymmärrettävä tekniikka reagoidakseen.

Jos yritys jatkaisi tätä projektia uudelleen, he asentaisivat Soutya AFCI -laatikot kaikkiin uusiin projekteihin alusta alkaen jälkiasentamisen sijaan. 12-in-1-kokoonpanon standardointi yksinkertaistaisi niiden varaosavarastoa ja tekisi etädiagnostiikan johdonmukaisemmaksi eri toimipisteissä.

Viitteet

1. UL 1699B:2018 Aurinkosähkö (PV) DC-kaarivikapiirin suojaus.Linkkikiki
2. IEC 62548:2016 Aurinkosähköjärjestelmät (PV) — Suunnitteluvaatimukset.Linkkikiki
3. IEC 60364-7-712:2017 Pienjännitesähköasennukset — Osa 7-712: Aurinkoenergian virransyöttöjärjestelmät.Linkkikiki