Cum costă cu 35% o defecțiune a arcului de curent continuu cu EPC solar cu ajutorul Soutya AFCI Combiner Box

Contextul clientului

Companie EPC solară de dimensiuni medii cu sediul în Stuttgart, Germania, proiectează și instalează sisteme fotovoltaice comerciale pe acoperiș în toată Europa. Cu un portofoliu de 80 MW în baza unor contracte O&M pe termen lung, compania deservește unități de producție, centre logistice și operatori de depozitare frigorifică. Fiecare proiect variază de la 500 kW la 2 MW, iar compania este responsabilă atât de construcție, cât și de întreținerea continuă.

Echipa O&M a companiei s-a confruntat cu un număr tot mai mare de declanșări ale invertorului și evenimente termice cauzate de defecțiuni ale arcului de curent continuu. Conectorii îmbătrâniți, frecarea firelor și terminațiile libere din circuitele șirurilor au fost principalii vinovați. Pe măsură ce portofoliul sa extins, costul întreținerii reactive a început să erodeze marjele de profit.

Provocarea: Defecțiuni de arc DC nedetectate

Defecțiunile arcului de curent continuu sunt periculoase, deoarece susțin fără a absorbi suficient curent pentru a declanșa o siguranță standard sau un întrerupător. În cutiile de combinare existente ale companiei, au fost instalate doar siguranțe și dispozitive de protecție la supratensiune. Acestea au asigurat protecție la supracurent și supratensiune, dar nu au putut detecta defecțiunile arcului în serie care apar în cablurile deteriorate sau conexiunile slăbite.

Consecințele au fost tangibile. În cele 12 luni dinaintea proiectului, echipa a răspuns la 14 deplasări ale invertorului care au fost urmărite până la conectori deteriorați. Fiecare călătorie a necesitat o vizită la fața locului, scanări termice și inspecție manuală a fiecărei conexiuni din șir. O singură sesiune de depanare a durat în medie opt ore. În plus, au fost raportate două incidente aproape ratate în care un arc a topit izolația unui conector, provocând fum și riscând un incendiu. Costul estimat pentru un astfel de eveniment, dacă nu este prins, ar putea depăși 50.000 USD în daune active și timp de nefuncționare.

De ce Soutya DC AFCI Combiner Box?

Compania a evaluat trei variante. Prima a fost adăugarea modulelor AFCI la intrarea invertorului, dar care monitorizează doar ieșirea combinată a tuturor șirurilor și nu poate identifica care șir are o defecțiune. A doua opțiune a fost înlocuirea tuturor conectorilor de cablu cu unele de calitate superioară, care nu ar aborda degradarea viitoare. A treia opțiune a fost cutia de combinare Soutya DC AFCI cu o configurație 12 în 1.

Decizia s-a rezumat la trei avantaje cheie. În primul rând, cutia de combinare Soutya oferă detectarea defecțiunilor arcului pe șir. Fiecare dintre cele 12 intrări este monitorizată independent, astfel încât o defecțiune este imediat localizată. În al doilea rând, unitatea integrează atât protecția AFCI, cât și la supracurent într-o singură carcasă, simplificând instalarea și reducând numărul de componente de inspectat. În al treilea rând, respectă UL 1699B și acceptă cerințele de proiectare ale IEC 62548, oferind încredere EPC atât pentru piețele europene, cât și pentru cele de export.

Procesul de implementare și aplicare

Proiectul a fost implementat pe trei matrice comerciale de acoperișuri, fiecare cu 8 până la 10 șiruri. Proiectul total a durat șase săptămâni de la planificare până la punere în funcțiune. Cutiile de combinare existente au fost îndepărtate și înlocuite cu cutia de combinare Soutya DC AFCI. Deoarece aspectul 12-în-1 se potrivea cu ruta existentă a șirurilor, echipa a reutilizat majoritatea cablurilor de curent continuu, economisind costurile materiale și timpul de instalare.

O dificultate tipică a fost adaptarea în spații închise. Noua cutie de combinare are o amprentă mai mare decât o simplă unitate cu siguranțe, astfel încât suporturile de montare trebuiau ajustate pe un singur acoperiș. Echipa a rezolvat acest lucru folosind o placă de spate din oțel inoxidabil și o conductă flexibilă, completând modernizarea fără a modifica aspectul structural.

După instalare, echipa a conectat ieșirea Modbus RTU la sistemul SCADA existent. Cutia de combinare a transmis curentul, tensiunea și starea de defecțiune a arcului pe șir către centrul de monitorizare de la distanță. Testele de punere în funcțiune au inclus o defecțiune a arcului simulat, pe care unitatea a eliminat-o în mai puțin de 0,5 secunde în timp ce identifica șirul exact.

Rezultate cuantificabile

• Timp de depanare redus cu 90%:Timpul mediu de răspuns la erori a scăzut de la 8 ore la 45 de minute, deoarece caseta AFCI identifică imediat șirul defect.
• Costuri O&M reduse cu 35%:Cele trei site-uri necesită acum mai puține semnalări de urgență. Economiile anuale se ridică la 18.000 USD în întregul portofoliu.
• Reducerea timpului de nefuncţionare al invertorului cu 60%:Prin prevenirea arcului susținut care ar cauza declanșări ale invertorului, site-urile au experimentat cu 60% mai puține deconectări neplanificate.
• Au fost detectate devreme două defecțiuni de arc:În primele 12 luni, unitatea a surprins două defecțiuni de arc în serie în stadiul inițial, prevenind potențiale incendii și daune.

Impactul general a mers dincolo de cifre. Echipa O&M a trecut de la repararea reactivă la inspecția proactivă. Datele colectate din cutia de combinare le-au permis să programeze înlocuirea cablurilor în timpul ferestrelor de întreținere planificate decât în ​​caz de urgență.

Mărturie client

"Cutia de combinare Soutya DC AFCI a oferit echipajului nostru capacitatea de a identifica un conector defect înainte de a deveni un incendiu. Alarma pe șir și înregistrarea datelor au schimbat modul în care ne gestionăm portofoliul fotovoltaic."

Lecții și recomandări

1. Plasați detectarea defecțiunii arcului la nivelul șirului. Detectarea la nivel de invertor nu poate localiza defecțiunile și lasă neprotejate cablurile lungi de curent continuu.
2. Combină monitorizarea cu protecția. O casetă de combinare care raportează curentul și starea pe șir creează date acționabile pentru întreținerea predictivă.
3. Bugetul pentru antrenament. Simptomele defecțiunii arcului diferă de evenimentele de supracurent, iar tehnicienii trebuie să înțeleagă tehnologia pentru a răspunde.

Dacă compania ar rula din nou acest proiect, ar instala cutii Soutya AFCI pe toate proiectele noi de la început, decât modernizarea. Standardizarea configurației 12-în-1 ar simplifica inventarul de piese de schimb și ar face diagnosticarea de la distanță mai coerentă între site-uri.

Referințe

1. UL 1699B:2018 Protecție a circuitului fotovoltaic (PV) DC Arc-Fault.Legătură
2. IEC 62548:2016 Rețele fotovoltaice (PV) — Cerințe de proiectare.Legătură
3. IEC 60364-7-712:2017 Instalații electrice de joasă tensiune — Partea 7-712: Sisteme de alimentare cu energie solară fotovoltaică.Legătură