Автоматические выключатели постоянного тока Soutya в литом корпусе сокращают время простоя солнечной батареи на 35 %

Фотоэлектрическая станция мощностью 50 МВт на юго-западе Америки заменила 120 устаревших выключателей автоматическими выключателями постоянного тока Soutya в литом корпусе. Результат: сокращение времени незапланированных простоев на 35 %, снижение частоты отказов выключателей с 4,2 % до 0,8 %, а также ежегодная экономия на обслуживании более 60 000 долларов США.

Какова была эксплуатационная ситуация на солнечной установке?

На объекте работают 24 солнечных блока, каждый из которых питает станцию ​​преобразования постоянного тока в переменный мощностью 2 МВт. Его первоначальная система защиты постоянным током состояла из миниатюрных выключателей, не внесенных в список UL, установленных во время строительства. После 14 лет эксплуатации в пустыне на выключателях проявились видимые признаки термического напряжения, а некоторые из них сработали во время плановых операций по очистке, когда высокая влажность создала пути утечки.

Руководители электростанций были вынуждены повысить уровень доступности энергии с 98,2% до более чем 99% в рамках соглашения о покупке электроэнергии. Каждая незапланированная поездка означала потерю генерации, а каждое посещение замены требовало полного отключения линии.

Какие проблемы вызвала старая система защиты постоянного тока?

За предыдущие 12 месяцев на заводе зафиксировано 47 отказов выключателей. Наиболее распространенной проблемой было нежелательное отключение при переходном перегрузке по току, вызванное замыканием соседних цепочек. Когда открылся единственный выключатель, расположенный выше по течению, семь ниток ниже по течению погасли. Команда технического обслуживания тратила в среднем 3,5 часа на одно мероприятие, включая поездки по территории площадью 200 акров.

У старых выключателей также не было четкой индикации неисправностей. Техникам пришлось снять крышки и использовать инфракрасные камеры, чтобы определить, какой блок открылся. В двух случаях сработавший автоматический выключатель был ошибочно повторно включен, хотя нисходящее замыкание все еще существовало, что привело к повреждению распределительной коробки и одного инвертора.

Запасных частей становилось все меньше, и первоначальный поставщик прекратил выпуск этой модели. На заводе было 40 единиц оборудования нескольких различных марок, но ни одно из них не соответствовало существующей площади, поэтому каждая реконструкция требовала модификации панелей.

Почему завод выбрал автоматические выключатели постоянного тока Soutya в литом корпусе?

Команда инженеров оценила три варианта замены: выключатели переменного тока с номиналами постоянного тока от местного дистрибьютора, восстановленные блоки от оригинального производителя и линейку автоматических выключателей постоянного тока Soutya. Гибридные выключатели переменного тока в постоянный имели меньшую отключающую способность и не выдержали внутреннего испытания на короткое замыкание на станции током 10 кА. На восстановленные устройства распространяется 90-дневная гарантия, и не устраняются случаи неприятных отключений.

Автоматический выключатель постоянного тока в литом корпусе Soutya был выбран после параллельных испытаний на двух цепочках. Изделие соответствовало требованиям UL 489 и обеспечивало номинальное рабочее напряжение 1000 В постоянного тока с отключающей способностью 25 кА, что значительно превышает максимально допустимый ток повреждения на месте эксплуатации в 12 кА. Выключатели также имели визуальный флажок срабатывания и вспомогательные контакты для дистанционного мониторинга, которых нет ни у одного другого производителя по сопоставимой цене.

На это решение также повлияла готовность Soutya предоставить техническую поддержку и 5-летнюю бесспорную гарантию на детали.

Как был развернут Soutya DC MCCB?

Программа замены длилась восемь недель на пяти подстанциях. Проект был разбит на пять этапов:

• Этап 1: Обследование на местах и ​​маркировка всех 120 позиций выключателей.
• Этап 2: Установка двух панелей на блоке 7 и 48-часовое нагрузочное испытание.
• Этап 3: Полное развертывание блоков 7 и 8, оставив одну струну на старых выключателях в качестве контрольной.
• Этап 4: Замена оставшихся блоков после контрольного сравнения показала снижение количества отказов 4:1.
• Этап 5: Обучение двух заводских электриков процедурам диагностики и замены.

Основная техническая задача заключалась в адаптации существующих монтажных направляющих коробки сумматора. Компактные размеры Soutya соответствовали стандартной конструкции DIN-рейки, но наконечники шин были немного больше. На заводе использовался специальный медный адаптер, поставляемый Soutya, а время установки каждого выключателя составляло в среднем 27 минут, включая затяжку наконечников и нанесение антиоксидантной пасты.

Каких результатов удалось достичь?

После установки последнего прерывателя завод отслеживал производительность в течение девяти месяцев. Время внеплановых простоев из-за отказов выключателей постоянного тока сократилось с 11,6 часов в месяц до 0,8 часов в месяц, что на 35 % меньше общего времени простоя предприятия при нормализации сезонности. Частота отказов выключателей снизилась с 4,2% в год до 0,8%.

Затраты на техническое обслуживание снизились на 60 000 долларов в год благодаря меньшему количеству посещений объектов и ликвидации запасов запасных частей. Завод вернул неиспользованные старые гидромолоты реселлеру за 7000 долларов. Доступность энергии повысилась до 99,4%, что повлекло за собой бонус за производительность в размере 150 000 долларов США от покупателя электроэнергии.

Вспомогательные контакты позволили системе SCADA завода отображать размыкание выключателя в режиме реального времени. Теперь диспетчерская служба может направить электрика к нужной цепочке, что сокращает среднее время диагностики с 35 минут до 6 минут.

Что сказал директор по техническому обслуживанию завода?

«Мы ожидали более низкой частоты срабатываний, но не ожидали, что диагностика будет такой точной. Флаг отключения и дистанционный контакт позволяют операторам панели видеть точное положение, не выходя из диспетчерской. Это сократило наше время реагирования в несколько раз по сравнению с тем, что было раньше», — сказал менеджер по техническому обслуживанию электрооборудования.

Какие уроки могут извлечь другие операторы?

Три пункта этого проекта применимы к любому объекту со стареющим оборудованием защиты постоянного тока:

• Проверьте фактическую отключающую способность при максимальном напряжении системы. Выключатель с номиналом 25 кА при 1000 В постоянного тока — это не то же самое, что выключатель с номиналом 25 кА при 500 В постоянного тока.
• Используйте поэтапную замену и оставьте две-три струны на старом оборудовании в качестве контрольной группы. Сопоставимые данные завода показали результат уже через четыре недели.
• Купите выключатели со вспомогательными контактами. Удаленный сигнал статуса окупился за счет сокращения времени на патрулирование и предотвращения ошибочного повторного включения после поездки.

Если бы проект повторялся, менеджер заказал бы дополнительные запасные выключатели для второго объекта, а не распродавал бы старые блоки. «Мы недооценили, насколько мы можем доверять гидромолотам Soutya и хотим стандартизировать дочернюю установку», — отметил он.

Ссылки

• UL 489 Эд. 14-2025 - Автоматические выключатели в литом корпусе, выключатели в литом корпусе и корпуса с выключателями
• Моделирование процесса движения дуги в миниатюрных автоматических выключателях постоянного тока, DOI: 10.1063/5.0174184