Casestudie: 1000V DC kombinationsboks 6 i 2 ud reducerer omkostningerne til solcelleanlæg med 15 %

Kundens baggrund

En mellemstor solar engineering, indkøb og konstruktion (EPC) virksomhed beliggende i det sydlige Spanien administrerer forsyningsskala jordmonterede installationer på tværs af den iberiske halvø. Med 200 ansatte og en årlig pipeline på 80 MW arbejder virksomheden rutinemæssigt på projekter, hvor landareal, kabelruter og invertere er arrangeret i snævre geografiske områder.

Virksomheden havde vundet en kontrakt om at genopbygge og udvide et eksisterende 1,6 MW solcelleanlæg ved at tilføje 0,8 MW ny kapacitet. Anlægget opfyldte ikke længere de strengere sikkerheds- og ydeevnebehov for nutidens DC-udstyr, så de gamle array-bokse og kabler måtte udskiftes. Ingeniørteamet ledte efter en løsning, der ville sænke balance-of-systemomkostningerne og samtidig holde installationen sikker og stop minimal.

Udfordringer og smertepunkter

Det originale solcelleanlæg brugte 600 V-klassificerede kombinationsbokse parret med en 380 V-inverterlinje. Hvert fjerde strengkredsløb blev kombineret til en feeder, hvilket krævede lange lavspændingskabelkørsler. På den nye sektion planlagde teamet at bruge 1000 V solcellemoduler og en 1000 V-kompatibel central inverter for at reducere kabeltværsnit og forbedre inverterens effektivitet.

Problemet var, at standard 600 V kombinerbokse ikke kunne acceptere de højere strengspændinger. Projektlederne havde derfor brug for en kombinationsboks, der var i stand til at håndtere 1000 V DC, mens de forsynede to uafhængige inverterindgange. De eksisterende kabelbakker og grøfter havde ikke råd til væsentlige nye stier, så projektet havde brug for en kompakt boks, der tillod seks strenge at komme ind og to gruppeudgange til at forlade, hvilket begrænsede nye kabeltræk og forkortede feederlængder.

Endnu en hovedpine kom fra vedligeholdelse. I den gamle installation blev kortslutninger eller strengfejl isoleret med langsomme mekaniske sikringer. Det forårsagede tidskrævende fejlsøgning og uplanlagte generationstab med få måneders mellemrum. Med ombygningen af ​​anlægget søgte EPC at undgå disse tab.

Hvorfor Soutya 1000V DC Combiner Box 6 In 2 Out MCB Type?

Ingeniørteamet vurderede tre alternativer: standard hjemmedyrkede samledåser med sikringsholdere, importerede højspændingskombinationsbokse tilbudt af en modulpartner og Soutya 1000V DC-kombinationsboksen. Den første løsning blev udelukket, fordi feltbyggede bokse mangler ordentlige IP-klassificerede kabinetter og DC-klassificerede afbrydere. Den anden mulighed var dyrere og havde en leveringstid på mere end ti uger.

Soutya 1000V DC-kombinationsboksen skilte sig ud på grund af tre produktfunktioner, der matchede projektets krav nøjagtigt.

• Seks DC-indgange og to udgange, hvilket giver designet mulighed for at føde to separate inverter MPPT-indgange uden et ekstra underpanel.
• MCB type beskyttelse i stedet for sikringsholdere. Dette muliggjorde let nulstilling og fejlfinding uden behov for ekstra sikringer.
• Nomineret til 1000 V DC i henhold til projektets strengspændingslayout, så boksen kan placeres tæt på arrayet og stadig overholde anlæggets sikre spændingstærskler.

Derudover kom æsken fra en lokal leverandør med en kort leveringstid på to uger. Indkøbsansvarlige sammenlignede prisen på Soutya-enheden med konkurrenterne og beregnede en besparelse på 22 % pr. kabinet, før de overvejede ledninger og arbejdsbesparelser.

Implementering og ansøgningsproces

Projektet leverede den komplette fornyelse og udvidelse i løbet af et tre-måneders konstruktionsvindue. Installationen af ​​1000V DC-kombinationsbokse tog seks dage på tværs af ti nye og erstatnings-arrays.

Holdet fulgte en klar rækkefølge:

1. Efter fastgørelse af monteringsstativerne installerede teknikerne DC-strenglinjerne til kombinationsboksens positioner med en spændingstest ved 1000 V DC.
2. Hver Soutya 1000V DC-kombinationsboks blev monteret på stativet med dens neutrale og ledningsindgange vendt nedad, hvilket beskyttede MCB-rummet mod indtrængen af ​​regn.
3. Seks strengledere blev afsluttet inde i hver boks og drejningsmomentkontrolleret i henhold til etiketværdierne.
4. De to output-feeds blev dirigeret til inverterens MPPT-indgangssektioner, og DC-afbryderne blev først aktiveret, efter at alle forbindelser var verificeret.

En vigtig vanskelighed opstod på stålbeklædte tage, hvor indhegningens jordingsplade ikke kunne boltes. Producentens forsalgsingeniør foreslog at bruge et jordforbindelsessæt med et-huls kompressionsterminaler. Besætningen på stedet anvendte det anbefalede krympeværktøj og bestod en kontinuitetstest. Det eliminerede en potentiel forsinkelse på to dage.

Kvantificerede resultater

Efter idriftsættelse og en hel sommerdriftssæson sammenlignede EPC det genopbyggede anlægs ydeevne med den ældre sektion, der arbejder med samme inverterklasse.

• Kabelkobbervægten pr. strengføder faldt med 35 %, fordi 1000 V-strengene kørte med en højere spænding og lavere strøm, mens den samme spændingsfaldsgrænse blev opretholdt.
• De overordnede systembalancematerialeomkostninger for den tilføjede 0,8 MW-del blev reduceret med 15 % sammenlignet med et baseline 600 V-design, inklusive den effektive pris for Soutya 1000V DC-kombinationsboksen.
• Fejlnulstillingstiden gik fra et gennemsnit på 55 minutter til 8 minutter takket være MCB-typen afbrydere og det let tilgængelige 6-i-2-ud arrangement.
• Generationstilgængeligheden blev forbedret med 3,4 % i løbet af de første tre måneder sammenlignet med den historiske ydeevne for de ældre arraybokse med sikringsbaseret beskyttelse.

Fordi der var behov for færre sub-feedere, blev nedgravningslængden også forkortet med 18 %. Det sparede en uges udgravning og reducerede komprimeringsarbejdet, før inverterne blev monteret.

Kundeperspektiv

Chefen for elektroteknik ved EPC udtalte:

"1000V DC-kombinationsboksen gav os det dobbelte output-layout, vi havde brug for uden speciel fremstilling. Vi har reduceret vores materialeomkostninger, og mere, når en streng løsner nu, genopretter besætningen den på få minutter end at bruge timer på at lede efter en sprunget sikring."

Anlæggets ejer gentog dette synspunkt og bemærkede, at den nye konfiguration tillod fremtidig udvidelse uden at erstatte den originale DC-infrastruktur.

Lektioner og anbefalinger

For andre EPC-virksomheder, der planlægger lignende højspændings-DC-solenergiarbejde, skiller tre punkter sig ud:

• Vælg en kombinationsboks med det rigtige antal ind- og udgange til invertertopologien, før du starter layoutet. En 6-i-2-ud enhed kan i høj grad reducere antallet af feeder og sekundære distributionspaneler.
• MCB-baseret beskyttelse er de lidt højere startomkostninger værd, fordi driftsnedetid er undervurderet i en business case. En undgået halvdagsudfald kan betale for det ekstra.
• Bekræft krav til jordforbindelse og IP-beskyttelse med leverandøren før forsendelse. En lille detalje som et jordingssæt kan påvirke installationshastigheden og pålideligheden ved forhøjede tagsteder.

Hvis projektet blev lavet om, ville teamet bestille forborede pakdåsesæt og mærkede ledermarkørrør samtidig med kasserne. Den simple ændring ville reducere inspektionstiden med yderligere to dage på tværs af hele anlægget.

Referencer til industristandarder

Den anvendte installation og valg af 1000V DC-kombinationsboksen følger de relevante IEC-krav: IEC 62548:2016 for PV-arraydesign og strukturelle krav og IEC 61643-11:2011 for overspændingsbeskyttelseskoordinering på DC-siden.

• IEC 62548:2016 — Fotovoltaiske (PV) arrays — Designkrav.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Lavspændingsoverspændingsbeskyttelsesanordninger — SPD'er forbundet til lavspændingsstrømsystemer.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11