Как EPC на солнечной энергии сокращает затраты на дуговые замыкания постоянного тока на 35 % с помощью объединительного блока Soutya AFCI

Информация о клиенте

Компания среднего размера по производству солнечной энергии, базирующаяся в Штутгарте, Германия, проектирует и устанавливает коммерческие фотоэлектрические системы на крышах по всей Европе. Имея портфель мощностей в 80 МВт по долгосрочным контрактам на эксплуатацию и техническое обслуживание, компания обслуживает производственные мощности, логистические центры и операторов холодильных хранилищ. Мощность каждого проекта варьируется от 500 кВт до 2 МВт, и компания отвечает как за строительство, так и за текущее обслуживание.

Команда компании по эксплуатации и техническому обслуживанию столкнулась с растущим числом отключений инверторов и термическими явлениями, вызванными дуговыми замыканиями постоянного тока. Основными причинами были стареющие разъемы, перетирание проводов и ослабленные соединения в цепях струн. По мере расширения портфеля стоимость реактивного обслуживания начала снижать рентабельность.

Задача: необнаруженные дуговые замыкания постоянного тока

Дуговые замыкания постоянного тока опасны, поскольку они продолжают существовать, не потребляя тока, достаточного для срабатывания стандартного предохранителя или автоматического выключателя. В существующих на предприятии сумматорных коробках устанавливались только сетевые предохранители и сетевые фильтры. Они обеспечивали защиту от перегрузки по току и перенапряжения, но не могли обнаружить последовательные дуговые замыкания, возникающие в поврежденных кабелях или ослабленных соединениях.

Последствия были ощутимыми. За 12 месяцев до начала проекта команда отреагировала на 14 отключений инвертора, которые были связаны с повреждением разъемов. Каждая поездка требовала посещения объекта, тепловизионного сканирования и ручной проверки каждого соединения в цепочке. Один сеанс устранения неполадок в среднем длился восемь часов. Кроме того, сообщалось о двух инцидентах, которые могли привести к происшествию, когда дуга расплавила изоляцию разъема, что привело к появлению дыма и риску возгорания. Ориентировочная стоимость такого события, если его не обнаружить, может превысить 50 000 долларов США в виде ущерба активам и простоя.

Почему объединительный блок Soutya DC AFCI?

Компания рассмотрела три варианта. Первым было добавление модулей AFCI на входе инвертора, но это отслеживает только совокупный выход всех цепочек и не может определить, какая цепочка имеет неисправность. Второй вариант заключался в замене всех кабельных разъемов на более качественные, что не предотвратило бы деградацию в будущем. Третьим вариантом стал комбайнер Soutya DC AFCI с конфигурацией 12-в-1.

Решение сводилось к трем ключевым преимуществам. Во-первых, блок-объединитель Soutya обеспечивает обнаружение дугового замыкания для каждой цепочки. Каждый из 12 входов контролируется независимо, поэтому неисправность немедленно локализуется. Во-вторых, устройство объединяет в одном корпусе защиту AFCI и защиту от перегрузки по току, что упрощает установку и сокращает количество проверяемых компонентов. В-третьих, он соответствует UL 1699B и требованиям к проектированию IEC 62548, что дает EPC уверенность как на европейском, так и на экспортном рынках.

Процесс внедрения и применения

Проект был развернут на трех коммерческих установках на крыше, каждая из которых имела от 8 до 10 струн. Весь проект занял шесть недель от планирования до ввода в эксплуатацию. Существующие объединительные коробки были удалены и заменены объединительными коробками Soutya DC AFCI. Поскольку компоновка «12 в 1» соответствовала существующей прокладке струн, команда повторно использовала большую часть кабелей постоянного тока, сэкономив материальные затраты и время установки.

Типичной трудностью была переоборудование в ограниченном пространстве. Новый объединительный блок занимает большую площадь, чем простой блок с предохранителями, поэтому монтажные кронштейны необходимо было отрегулировать на одной крыше. Команда решила эту проблему, используя заднюю панель из нержавеющей стали и гибкий кабелепровод, завершив модернизацию без изменения конструктивной схемы.

После установки команда подключила выход Modbus RTU к существующей системе SCADA. Блок сумматора передавал ток, напряжение и состояние дугового замыкания каждой цепочки в центр удаленного мониторинга. Вводные испытания включали моделирование дугового замыкания, которое устройство устранило менее чем за 0,5 секунды, одновременно определяя точную цепочку.

Количественные результаты

• Сокращение времени устранения неполадок на 90%:Среднее время реагирования на ошибку сократилось с 8 часов до 45 минут, поскольку блок AFCI сразу идентифицирует неисправную строку.
• Снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание на 35 %:На трех объектах теперь требуется меньше вызовов экстренных служб. Ежегодная экономия по всему портфелю составляет 18 000 долларов США.
• Сокращение времени простоя инвертора на 60%:Благодаря предотвращению возникновения устойчивой дуги, которая могла бы привести к отключению инвертора, на объектах произошло на 60% меньше незапланированных отключений.
• Раннее обнаружение двух дуговых замыканий:В течение первых 12 месяцев установка обнаружила два последовательных дуговых замыкания на начальной стадии, предотвратив потенциальные пожары и повреждения.

Общий эффект вышел за рамки цифр. Команда по эксплуатации и техническому обслуживанию перешла от оперативного ремонта к профилактическим проверкам. Данные, собранные из объединительного блока, позволили им запланировать замену кабелей во время плановых периодов технического обслуживания, а не в экстренных случаях.

Отзывы клиентов

"Объединительный блок Soutya DC AFCI дал нашей команде возможность идентифицировать неисправный разъем до того, как он превратился в пожар. Построчная сигнализация и регистрация данных изменили то, как мы управляем нашим фотоэлектрическим портфолио".

Уроки и рекомендации

1. Поместите обнаружение дугового замыкания на уровне цепочки. Обнаружение на уровне инвертора не может локализовать неисправности и оставляет длинные кабели постоянного тока незащищенными.
2. Совместите мониторинг с защитой. Блок-объединитель, сообщающий о текущем состоянии и состоянии каждой цепочки, создает полезные данные для профилактического обслуживания.
3. Бюджет на обучение. Симптомы дугового замыкания отличаются от событий перегрузки по току, и техническим специалистам необходимо понимать технологию реагирования.

Если бы компании пришлось снова запустить этот проект, они бы устанавливали коробки Soutya AFCI во всех новых проектах с самого начала, а не модернизировали бы их. Стандартизация конфигурации «12 в 1» упростит инвентаризацию запасных частей и сделает удаленную диагностику более согласованной на всех объектах.

Ссылки

1. UL 1699B:2018 Фотоэлектрическая (PV) защита от дугового замыкания постоянного тока.Связь
2. МЭК 62548:2016 Фотоэлектрические (ФЭ) батареи. Требования к проектированию.Связь
3. IEC 60364-7-712:2017 Низковольтные электрические установки. Часть 7-712. Солнечные фотоэлектрические системы электропитания.Связь