Soutya DC Molded Case -virtakatkaisijat vähentävät aurinkoenergian seisonta-aikaa 35 %

Amerikan lounaisosassa sijaitseva 50 MW:n aurinkosähkölaitos korvasi 120 ikääntyvää katkaisijaa Soutyan DC-muovattuilla kotelokatkaisimilla. Tulos: 35 %:n vähennys suunnittelemattomissa seisokeissa, katkaisijavikojen lasku 4,2 %:sta 0,8 %:iin ja yli 60 000 dollarin vuotuinen ylläpitosäästö.

Mikä oli aurinkovoimalan toimintatilanne?

Laitos käyttää 24 aurinkopaneelia, joista jokainen syöttää 2 MW:n DC-AC-muunnosasemaa. Sen alkuperäinen DC-suojajärjestelmä koostui rakennusvaiheessa asennetuista UL-luetteloon kuulumattomista minikatkaisijoista. Oltuaan 14 vuotta aavikkoympäristössä, katkaisijat osoittivat näkyviä merkkejä lämpökuormituksesta, ja useat olivat lauenneet rutiinipuhdistuksen aikana, kun korkea kosteus loi vuotoreittejä.

Tehdasjohtajia painostettiin nostamaan energian saatavuus 98,2 prosentista yli 99 prosenttiin osana sähkönostosopimusta. Jokainen suunnittelematon matka merkitsi sukupolven menetystä, ja jokainen korvaava käynti vaati täydellisen merkkijonon sammutuksen.

Mitä haasteita vanha tasavirtasuojajärjestelmä aiheutti?

Viimeisen 12 kuukauden aikana laitoksella havaittiin 47 katkaisijavikaa. Yleisin ongelma oli häiritsevä laukaisu ohimenevän ylivirran vaikutuksesta, jonka laukaisi vierekkäiset merkkijonovirheet. Kun yksittäinen ylävirran katkaisija avautui, seitsemän alavirran merkkijonoa pimeni. Ylläpitotiimi vietti keskimäärin 3,5 tuntia tapahtumaa kohden, mukaan lukien matkat 200 hehtaarin alueella.

Myös vanhemmista katkaisijoista puuttui selkeä vikailmoitus. Tekniikkojen oli poistettava kannet ja käytettävä infrapunakameroita tunnistaakseen, mikä yksikkö oli avautunut. Kahdessa tapauksessa lauennut katkaisija suljettiin vahingossa uudelleen alavirran vian ollessa vielä olemassa, mikä vaurioitti yhdysrasiaa ja yhtä invertteriä.

Varaosat alkoivat olla vähissä, ja alkuperäinen toimittaja oli lopettanut mallin valmistuksen. Tehtaalla oli varastossa 40 yksikköä useista eri merkeistä, mutta yksikään ei vastannut olemassa olevaa jalanjälkeä, joten jokainen uusinta vaati paneelimuutoksia.

Miksi tehdas valitsi Soutya DC Molded Case -katkaisijat?

Suunnitteluryhmä arvioi kolme vaihtovaihtoehtoa: AC-katkaisijat, joilla on DC-luokitukset paikalliselta jakelijalta, kunnostetut yksiköt alkuperäiseltä valmistajalta ja Soutyan DC MCCB -sarja. AC-DC-hybridikatkaisijat olivat pienemmät katkaisukapasiteetit ja epäonnistuivat laitoksen sisäisessä oikosulkutestissä 10 kA:lla. Kunnostetuilla yksiköillä oli 90 päivän takuu, eivätkä ne käsitelleet häiritsevää matkamallia.

Soutyan DC-muovattu kotelokatkaisija valittiin kahden kielen vierekkäisen kokeilun jälkeen. Tuote täytti UL 489 -vaatimukset ja tarjosi 1000 V DC:n nimelliskäyttöjännitteen 25 kA:n keskeytyskapasiteetilla, mukavasti yli 12 kA:n maksimivikavirran paikan päällä. Katkaisimissa oli myös visuaalinen laukaisulippu ja apukoskettimet etävalvontaa varten, joita kukaan muu ehdokas ei tarjonnut vastaavaan hintaan.

Päätökseen vaikutti myös Soutyan halu tarjota sovellussuunnittelutukea ja 5 vuoden takuu osille.

Kuinka Soutya DC MCCB otettiin käyttöön?

Korvausohjelma kesti kahdeksan viikkoa viidellä sähköasemalla. Projekti jaettiin viiteen vaiheeseen:

• Vaihe 1: Kenttäkartoitus ja kaikkien 120 katkaisijapaikan merkitseminen.
• Vaihe 2: Kahden paneelin asennus lohkoon 7 ja 48 tunnin kuormitettu testi.
• Vaihe 3: Täysi käyttöönotto lohkoihin 7 ja 8, yksi merkkijono jätetty vanhoihin katkaisimiin ohjauksena.
• Vaihe 4: Jäljellä olevien lohkojen vaihto kontrollivertailun jälkeen osoitti 4:1-vikojen vähenemisen.
• Vaihe 5: Kahden laitoksen sähköasentajan koulutus laukaisudiagnostiikkaan ja vaihtotoimenpiteisiin.

Suurin tekninen haaste oli olemassa olevien yhdistelmälaatikoiden asennuskiskojen mukauttaminen. Soutyan kompaktit mitat vastasivat tavallista DIN-kiskoasettelua, mutta virtakiskokorvakkeet olivat hieman suurempia. Tehdas käytti Soutyan toimittamaa räätälöityä kupariadapteria ja asennusaika katkaisijaa kohti oli keskimäärin 27 minuuttia, johon sisältyi korvakkeiden kiristäminen ja hapettumisenestopastan levitys.

Mitä tuloksia laitos saavutti?

Kun viimeinen katkaisija oli asennettu, laitos seurasi suorituskykyä yhdeksän kuukauden ajan. Tasavirtakatkaisijavioista johtuvat suunnittelemattomat seisokit vähenivät 11,6 tunnista kuukaudessa 0,8 tuntiin kuukaudessa, mikä on 35 % vähemmän laitoksen kokonaisseisokkeja, kun se normalisoidaan kausivaihtelun vuoksi. Katkaisijavikojen määrä laski 4,2 prosentista vuositasolla 0,8 prosenttiin.

Ylläpitokustannukset laskivat 60 000 dollaria vuodessa, mikä johtui käyntien vähenemisestä ja varaosavarastojen poistamisesta. Tehdas palautti käyttämättömät vanhat murskaimet jälleenmyyjälle 7 000 dollarilla. Energian saatavuus parani 99,4 prosenttiin, mikä laukaisi 150 000 dollarin suoritusbonuksen sähkön ostajalta.

Apukoskettimet mahdollistivat laitoksen SCADA-järjestelmän näyttämisen avoimen katkaisijan reaaliajassa. Dispatch voi nyt lähettää sähköasentajan oikeaan merkkijonoon, mikä vähentää keskimääräistä diagnoosiaikaa 35 minuutista 6 minuuttiin.

Mitä laitoksen huoltopäällikkö sanoi?

"Odotimme pienempää laukaisunopeutta, mutta emme odottaneet diagnoosin olevan näin puhdasta. Laukaisulipun ja etäkontaktin ansiosta paneelioperaattorimme näkivät tarkan sijainnin poistumatta valvomosta. Se lyhensi vasteaikamme murto-osaan siitä, mitä se oli", sanoi sähköhuoltopäällikkö.

Mitä oppia muut operaattorit voivat oppia?

Kolme kohtaa tästä projektista koskee kaikkia laitteita, joissa on vanhentuneita tasavirtasuojalaitteita:

• Tarkista todellinen keskeytyskapasiteetti järjestelmäsi enimmäisjännitteellä. Katkaisija, jonka nimellisjännite on 25 kA 1000 V DC jännitteellä, ei ole sama kuin 25 kA 500 V DC:n katkaisija.
• Käytä vaiheittaista vaihtoa ja säilytä kaksi tai kolme merkkijonoa vanhassa laitteessa kontrolliryhmänä. Tehtaan vertailukelpoiset tiedot osoittivat tuloksen neljässä viikossa.
• Investoi katkaisimiin, joissa on apukoskettimet. Kaukosäätimen tilasignaali maksoi itsensä takaisin eliminoimalla partiointiajan ja estämällä virheellisen uudelleen sulkemisen matkan jälkeen.

Jos hanke toistetaan, johtaja olisi tilannut lisää varakatkaisijoita toiselle työpaikalle kuin myynyt vanhat yksiköt. "Aliarvioimme kuinka luottaisimme Soutyan murskaimiin ja haluamme standardoida sisartehtaan", hän huomautti.

Viitteet

• UL 489 Ed. 14-2025 - Valetut katkaisijat, valettu kotelokytkimet ja katkaisijakotelot
• Simulaatiotutkimus DC-pienivirtakatkaisijoiden kaaren liikeprosessista, DOI: 10.1063/5.0174184