DC 1500V sikringsholder reducerer solcelleanlæggets nedetid med 60 %

Hvad var kundens baggrund?

Et 50 MW solkraftværk i det sydvestlige USA driver over 200.000 solcellemoduler forbundet gennem strengkombinationsbokse. Anlægget gik i drift for 8 år siden og har været udsat for stigende fejlrate i sine sikringssystemer i højsommermånederne, når omgivelsestemperaturerne overstiger 45°C.

Hvilke udfordringer stod de over for?

De originale sikringsholdere var normeret til 1000V DC. Efterhånden som anlægget udvidede, nåede strengspændingerne 1500V DC for at reducere kabeltab. De ældre sikringsholdere kunne ikke klare den højere spænding, hvilket førte til hyppige lysbuefejl under overbelastningsforhold. Termisk billeddannelse afslørede kontakttemperaturer, der oversteg 110°C ved nominel strøm. Anlægget oplevede i gennemsnit 12 sikringsrelaterede udfald om måneden, som hver krævede 4 timer at diagnosticere og udskifte. Dette resulterede i $15.000 månedlige vedligeholdelsesomkostninger og tabt generationsindtægt på $8.000 pr.

Alternative løsninger blev evalueret, herunder DC-afbrydere og elektroniske sikringer. Afbrydere tilbød selektivitetsproblemer ved 1500V og kostede $250 pr. enhed, mens elektroniske sikringer introducerede fejltilstande i detekteringskredsløbene.

Hvorfor valgte de Soutyas DC 1500V sikringsholder?

Udvælgelsesteamet testede tre producenters 1500V sikringsholdere. Soutyas model bestod testen på 150 % nominel nuværende temperaturstigning med en margin på 15°C over grænsen. Dens forsølvede kontakter holdt kontaktmodstanden under 0,5 mΩ efter 500 mekaniske operationer. IP65 kabinetdesignet tillod udendørs installation uden yderligere vejrbestandighed. Overholdelse af IEC 60269-1:2020 for lavspændingssikringer og UL 1699B:2018 for DC-bue-fejlbeskyttelse gav ingeniørteamet tillid. Enhedsprisen på $45 var 10 % lavere end den nærmeste konkurrent.

Hvordan blev produktet implementeret?

Anlægget erstattede 520 sikringsholdere på tværs af 65 strengkombinationsbokse. Projektet tog 2 uger med en besætning på 5 elektrikere. Nøgletrin inkluderet:

• Frakobling af alle strenge og verificering af nulspænding ved hjælp af et 1500V-klassificeret multimeter.
• Fjernelse af gamle sikringsholdere og inspektion af samleskinner for korrosion.
• Installation af nye Soutya-holdere med en kalibreret momentnøgle indstillet til de specificerede 6 N·m.
• Udførelse af isolationsmodstandstest (500V megohmmeter) på hver kombinationsboks.
• Genaktivering af strenge og optagelse af steady-state temperaturer i 24 timer.

Den største udfordring var den trange ledningsplads inde i kombinationsbokse. Holdet brugte fleksible kobberfletningsjumpere til at opretholde en minimal bøjningsradius, en løsning de dokumenterede til fremtidig vedligeholdelse.

Hvilke kvantificerbare resultater blev opnået?

• Sikringsrelaterede udfald faldt fra 12 pr. måned til 2 pr. måned – en reduktion på 60 %.
• De månedlige vedligeholdelsesomkostninger faldt fra $15.000 til $5.000, hvilket sparer $120.000 årligt.
• Tabt generationsindtjening fra nedetid reduceret fra $8.000 til $1.300 pr. måned.
• Termisk billeddannelse efter 6 måneder viste alle forbindelser under 70°C ved fuld belastning.
• Der blev rapporteret nul lysbuefejl i løbet af 18 måneders drift.

Den samlede anlægstilgængelighed blev forbedret fra 98,2 % til 99,4 %, hvilket øgede den årlige energiproduktion med 540 MWh.

Hvad sagde kunden?

Anlæggets vedligeholdelseschef kommenterede: "Skiftet til Soutyas 1500V sikringsholdere løste et kronisk pålidelighedsproblem. Vi bekymrer os ikke længere om sommervarmen, der forårsager sikringsfejl, og omkostningsbesparelserne retfærdiggjorde opgraderingen inden for 9 måneder." Den elektriske ingeniør tilføjede: "Det kompakte design gjorde eftermontering lettere end forventet. Vi har standardiseret på disse holdere til alle fremtidige udvidelser."

Hvilke lektioner kan andre kunder lære?

1. Kontroller spændingsværdierne omhyggeligt.Sikringsholdere, der er klassificeret til 1000V, bør aldrig bruges i 1500V-systemer, heller ikke ved lavere strømstyrke. Muligheden for lysbueslukning er spændingsafhængig.
2. Mål kontaktmodstanden under installationen.En baseline under 0,5 mΩ sikrer langsigtet pålidelighed. Brug et mikro-ohmmeter til nøjagtige aflæsninger.
3. Plan for termisk styring.I miljøer med højt omgivende miljø skal du nedsætte sikringsholderen baseret på producentens kurver. Soutya-holderen tillader 100 % mærkestrøm op til 50°C uden derating.

Hvis projektet startes igen, ville teamet udføre en termisk scanning af alle eksisterende forbindelser før udskiftning for at identificere potentielle hot spots, der kunne korrigeres samtidigt.

Referencer

• IEC 60269-1. Lavspændingssikringer - Del 1: Generelle krav [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 Fotovoltaisk (PV) DC lysbuefejl kredsløbsbeskyttelse.
• IEC 62606:2013 Generelle krav til lysbuefejlsdetektionsenheder (AFDD'er).