Jak slučovač 690 V AC slučovač 4 v 1 omezí poruchy solární elektrárny na straně AC o 78 %

Provozovatel solárních zařízení v komerčním měřítku v jižní Evropě spravuje 85 MW pozemní fotovoltaické kapacity ve dvanácti lokalitách. Každé pracoviště používá vysoce výkonné stringové střídače s výstupem 690 V AC. Před modernizací bylo spojení čtyř střídačů a zvyšovacího transformátoru na straně střídavého proudu nejnáchylnějším bodem celého závodu. Po dovybavení slučovačem Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out operátor snížil prostoje na straně AC o 78 % za šest měsíců.

Jaké bylo zázemí a provozní situace zákazníka?

Společnost provozuje několik fotovoltaických elektráren o výkonu 5 MW až 10 MW postavených v letech 2017 až 2020. V každé elektrárně dodávají skupiny čtyř střídačů napětí 690 V AC prostřednictvím samostatných rozvodných skříní a jednotlivých rozvaděčů před vstupem do transformátoru středního napětí.

Starší elektroinstalace a neintegrovaná ochranná zařízení se staly problémem spolehlivosti. V závodech pracoval malý O&M tým a průměrná doba diagnostiky problému na straně AC přesáhla půl dne. S přechodem regionu ke kratším výkupním tarifům majitel potřeboval vyšší dostupnost a nižší servisní náklady na kilowatthodinu.

Co přesně způsobilo, že se jejich vedení na AC straně stalo opakujícím se úzkým hrdlem?

Před modernizací vedl každý výstup střídače do generické rozvodné skříně 690 V AC vybavené samostatnými jističi, šroubovacími svodiči přepětí a svorkovnicemi. Tyto boxy neposkytovaly stejný fázový odstup ani adekvátní odvod tepla. Poruchy se vyskytly ve třech hlavních formách:

• Uvolněné svorky na vývodech 690 V způsobily přehřátí a občasné vypínání.
• Svodiče byly namontovány bez řádné koordinace typu 2, takže blesky vyvolané přechodové jevy poškodily výkonové stupně střídače dvakrát během jednoho roku.
• Vzhledem k tomu, že údržba jednoho měniče vyžadovala otevření krytu pod napětím, museli pracovníci odstavit celou skupinu čtyř měničů, což způsobilo ztráty ve výrobě zhruba 920 USD za hodinu na závod.

Celkové roční náklady na tyto poruchy na straně AC – včetně materiálu na opravu, práce a ušlých příjmů – byly 23 000 USD na 10 MW místo.

Proč si vybrat Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Operátor přezkoumal tři alternativy: standardní AC rozvodné desky od místního výrobce panelů, komerční pojistkové odpojovače a skříň Soutya. Výrobce panelu nemohl dodat rozvaděč 690 V AC, který by vyhověl testům přepěťové ochrany typu 2 požadovaným IEC 61643-11. Odpojovače s pojistkami postrádaly správnou koordinaci zkratu s následným transformátorem.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out přesně odpovídal stávající elektrické topologii. Slučuje čtyři vstupy 690 V AC do jednoho chráněného výstupu se čtyřmi vstupními jističi a jedním výstupním jističem. Integrovaná přepěťová ochrana je dimenzována podle IEC 61643-11 a uspořádání krytu poskytuje oddělené prostory pro kabeláž a živé přípojnice. To snížilo potřebnou stopu o více než 60 % ve srovnání s předchozím rozváděčem.

Jak bylo řešení nasazeno na více místech?

Projekt instalace probíhal ve třech fázích po dobu čtyř měsíců. Tým vybral elektrárnu s nejvyšší historií poruch jako pilotní místo.

Hlavní kroky byly:

1. Odpojila střídavou stranu jedné skupiny čtyř invertorů a odstranila stávající kryt.
2. Namontován box Soutya na stávající rám unistrut poblíž transformátoru.
3. Ukončeny čtyři měděné kabely 185 mm² od měničů a jeden kabel 300 mm² k transformátoru.
4. Nakonfigurujte jmenovité hodnoty vstupního jističe tak, aby odpovídaly ochraně výstupu měniče, a nastavil SPD na systémové napětí 690 V AC.
5. Zprovoznil monitorovací výstup na RS485 a zkontroloval prahové hodnoty vypnutí proti SCADA závodu.

Typickým problémem bylo, že stávající výstupní kabely ze čtyř střídačů měly různé délky a vedly v různých trasách žlabů. To způsobilo mírně nevyvážené impedance vedení. Řešením bylo nainstalovat přípojnicové ekvalizérové ​​spoje a upravit délky kabelů v rámci každé skupiny; teplota terminálu zůstala stejná i po dni plného provozu.

Jakých měřitelných výsledků rostlina dosáhla?

Šest měsíců po první instalaci provozovatel porovnal pilotní místo s jeho historickým výkonem:

• Frekvence poruch na straně AC klesla z dvanácti případů ročně na méně než tři, což představuje 75% snížení.
• Neplánované odstávky způsobené poruchami 690 V AC poklesly o 78 %, což představuje 11,5 dalších hodin provozu při plné zátěži na skupinu střídačů za rok.
• Roční náklady na selhání na straně AC, včetně ztráty výroby, se snížily z 21 000 USD na 5 500 USD na 10 MW závod.
• Doba instalace pro každou skupinu střídačů se zkrátila ze dvou celých dnů na čtyři hodiny, což ušetří 1 600 USD na práci na místě.
• Izolace jednoho střídače z důvodu údržby již nevyžaduje odstavení celé skupiny; skupina zůstává online na 75% kapacity.

Co říká ředitel závodu?

Vedoucí inženýr závodu operátora popsal účinek: „Slučovač Soutya 690 V AC eliminoval nejhorší tepelné a nárazové poruchy, které jsme měli při 690 voltech. Za dvanáct měsíců jsme nedotáhli jeden vývodový terminál a můžeme izolovat jediný střídač, aniž bychom zastavili výrobu celého bloku. Tato změna se v tomto projektu vyplatila.“

Co se mohou ostatní průmysloví a solární provozovatelé naučit z této modernizace?

Tento případ ukazuje na několik lekcí, neomezujících se na původní rostlinu.

• Ochrana na straně AC si zaslouží stejnou přísnou specifikaci jako ochrana na straně DC string. SPD testované podle normy IEC 61643-11 typu 2 a postupy návrhu pole podle normy IEC 62548 by měly být zrcadleny na výstupu střídavého proudu.
• Kompletní slučovací box 4 v 1 zkracuje instalační práci a čas na hledání závad v závodech pro modernizaci, kde je pevný prostor.
• Před výběrem krabice zkontrolujte délky kabelů, izolaci a vedení žlabu; stejná blokovací impedance sníží riziko hotspotu.

Pokud by operátor projekt opakoval, objednal by jednu náhradní krabici v počáteční dávce a provedl by skenování termovizí během uvádění do provozu, protože tyto skeny umožnily konečné kontroly terminálu a dohledatelnost. Společnost od té doby použila stejný slučovač 690 V AC na své starší 10 MW elektrárny a očekává stejné zlepšení dostupnosti v celém portfoliu 85 MW.

Reference v oboru:

• IEC 62548:2016 Fotovoltaická (FV) pole – Požadavky na design. (Zdroj: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 Nízkonapěťová přepěťová ochranná zařízení – Část 11: SPD připojené k nízkonapěťovým energetickým systémům. (Zdroj: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)