Hvordan 690V AC-kombiboks 4-i-1-ut reduserer feilene på et solcelleanlegg på AC-siden med 78 %

En operatør av solcelleanlegg i kommersiell skala i Sør-Europa administrerer 85 MW bakkemontert PV-kapasitet på tolv steder. Hvert nettsted bruker strenginvertere med høy effekt som gir ut 690 V AC. Før oppgraderingen var AC-sideforbindelsen mellom fire omformere og en step-up transformator det mest feilutsatte punktet på hele anlegget. Etter ettermontering med Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out, kuttet operatøren nedetiden på AC-siden med 78 % på seks måneder.

Hva var kundens bakgrunn og driftssituasjon?

Selskapet driver flere 5 MW til 10 MW PV-anlegg bygget mellom 2017 og 2020. I hvert anlegg leverer grupper på fire omformere 690 V AC gjennom separate koblingsbokser og individuelle bryteranlegg før de går inn i en mellomspenningstransformator.

Eldre ledninger og ikke-integrert beskyttelsesutstyr var blitt et pålitelighetsproblem. Anleggene var bemannet av et lite O&M-team, og gjennomsnittstiden for å diagnostisere et problem på AC-siden oversteg en halv dag. Da regionen gikk over til kortere innmatingstakstvinduer, trengte eieren høyere tilgjengelighet og lavere servicekostnad per kilowattime.

Hva var det som gjorde ledningene deres på AC-siden til en tilbakevendende flaskehals?

Før ettermonteringen kjørte hver omformerutgang til en generisk 690 V AC-koblingsboks utstyrt med separate brytere med støpt hus, overspenningsavledere og rekkeklemmer. Disse boksene ga ikke lik faseavstand eller tilstrekkelig varmespredning. Feil oppstod i tre hovedformer:

• Løse terminaler på 690 V-materne forårsaket overoppheting og periodisk utløsning.
• Avlederne ble montert uten riktig type-2-koordinering, så lyninduserte transienter skadet omformerens effekttrinn to ganger i løpet av ett år.
• Fordi vedlikehold på én inverter krevde å åpne et strømførende kabinett, måtte arbeidere stenge hele fire-invertergruppen, noe som ga generasjonstap på omtrent $920 per time per anlegg.

De totale årlige kostnadene for disse feilene på AC-siden – inkludert reparasjonsmateriell, arbeid og tapte inntekter – var $23 000 per 10 MW-anlegg.

Hvorfor velge Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Operatøren gjennomgikk tre alternativer: standard AC-fordelingstavler fra en lokal panelbygger, kommersielle smeltede utkoblinger og Soutya-boksen. Panelbyggeren kunne ikke levere et 690 V AC sentralbord som besto Type-2 overspenningsverntestene som kreves av IEC 61643-11. Fusede utkoblinger manglet riktig kortslutningskoordinering med nedstrøms transformator.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out matchet den eksisterende elektriske topologien nøyaktig. Den slår sammen fire 690 V AC-innganger til en beskyttet utgang med fire inngangsbrytere og en enkelt utgangsbryter. Den integrerte overspenningsvernanordningen er klassifisert i henhold til IEC 61643-11, og kapslingen gir separate rom for kabling og strømførende samleskinner. Dette reduserte det nødvendige fotavtrykket med mer enn 60 % sammenlignet med det forrige bryterutstyret.

Hvordan ble løsningen distribuert på flere nettsteder?

Installasjonsprosjektet gikk i tre faser over fire måneder. Teamet valgte anlegget med høyest feilhistorikk som pilotsted.

Hovedtrinnene var:

1. Gjorde strømløs AC-siden til en fire-omformergruppe og fjernet eksisterende kabinett.
2. Monterte Soutya-boksen på en eksisterende unistrut-ramme nær transformatoren.
3. Avsluttet fire 185 mm² kobberkabler fra omformerne og en 300 mm² kabel til transformatoren.
4. Konfigurerte inngangsbryterens klassifiseringer for å matche omformerens utgangsbeskyttelse og stilte SPD til 690 V AC systemspenning.
5. Startet overvåkingsutgangen til RS485 og sjekket turterskelene mot anleggets SCADA.

En typisk vanskelighet var at de eksisterende utgangskablene fra de fire omformerne hadde ulik lengde og lå i ulike brettruter. Det forårsaket litt ubalanserte linjeimpedanser. Løsningen var å installere samleskinneutjevningslenker og trimme kabellengder innenfor hver gruppe; terminaltemperaturen holdt seg jevn etter en dag med full belastning.

Hvilke målbare resultater oppnådde anlegget?

Seks måneder etter den første installasjonen sammenlignet operatøren pilotstedet med dets historiske ytelse:

• Frekvensen av feil på AC-siden falt fra tolv hendelser per år til under tre, en reduksjon på 75 %.
• Uplanlagt nedetid fra 690 V AC-feil falt med 78 %, noe som representerer 11,5 ekstra timer med full belastning per omformergruppe per år.
• Årlige kostnader for feil på AC-siden, inkludert tapt produksjon, sank fra $21.000 til $5.500 per 10 MW-anlegg.
• Installasjonstiden for hver invertergruppe falt fra to hele dager til fire timer, og sparte 1600 USD i arbeid per sted.
• Isolering av en enkelt omformer for vedlikehold krever ikke lenger nedstenging av hele gruppen; gruppen forblir online med 75 % kapasitet.

Hva sier anleggssjefen?

Operatørens anleggsingeniør beskrev effekten: "Soutya 690V AC-kombinasjonsboksen eliminerte de verste termiske og overspenningsfeilene vi hadde ved 690 volt. På tolv måneder har vi ikke etterstrammet en mateterminal, og vi kan isolere en enkelt inverter uten å stoppe produksjonen for hele blokken. Den endringen betalte seg tilbake i dette prosjektet."

Hva kan andre industri- og solcelleoperatører lære av denne ettermonteringen?

Denne saken peker på flere lærdommer, ikke begrenset til den opprinnelige planten.

• AC-sidebeskyttelse fortjener den samme spesifikasjonen som strengbeskyttelse på DC-side. IEC 61643-11 Type-2-testede SPD-er og IEC 62548 array-designpraksis bør speiles på AC-utgangen.
• En komplett 4-i-1-ut kombinererboks reduserer installasjonsarbeid og feilsøkingstid, i ettermonteringsanlegg der fysisk plass er fast.
• Før du velger en boks, inspiser kabellengder, isolasjon og brettruting; lik blokkeringsimpedans vil redusere risikoen for hotspot.

Hvis operatøren skulle gjenta prosjektet, ville den bestille én reserveboks i den første batchen og utføre termiske bildeskanninger under igangkjøring, fordi disse skanningene gjorde de siste terminalkontrollene og sporbare. Selskapet har siden brukt den samme 690V AC-kombinasjonsboksen på sine eldre 10 MW-anlegg og forventer den samme tilgjengelighetsforbedringen over hele 85 MW-porteføljen.

Bransjereferanser:

• IEC 62548:2016 Fotovoltaiske (PV) arrays — Designkrav. (Kilde: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 Lavspente overspenningsbeskyttelsesenheter – Del 11: SPD-er koblet til lavspentstrømsystemer. (Kilde: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)