Hvordan 690V AC kombinationsboks 4 i 1 ud skærer et solcelleanlægs AC-sidefejl med 78 %

En operatør af solcelleanlæg i kommerciel skala i Sydeuropa administrerer 85 MW jordmonteret PV-kapacitet på 12 steder. Hvert sted bruger højeffekt strenginvertere, der udsender 690 V AC. Før opgraderingen var AC-sideforbindelsen mellem fire invertere og en step-up transformer det mest fejludsatte punkt på hele anlægget. Efter eftermontering med Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out, reducerede operatøren AC-side fejlnedetiden med 78 % på seks måneder.

Hvad var kundens baggrund og driftssituation?

Virksomheden driver flere 5 MW til 10 MW PV-anlæg bygget mellem 2017 og 2020. I hvert anlæg leverer grupper af fire invertere 690 V AC gennem separate samledåser og individuelt koblingsudstyr, før de går ind i en mellemspændingstransformator.

Ældre ledninger og ikke-integreret beskyttelsesudstyr var blevet et pålidelighedsproblem. Anlæggene var bemandet af et lille O&M-team, og den gennemsnitlige tid til at diagnosticere et AC-sideproblem oversteg en halv dag. Da regionen flyttede til kortere feed-in-tarif-vinduer, havde ejeren brug for højere tilgængelighed og lavere serviceomkostninger pr. kilowatt-time.

Hvad gjorde deres AC-side ledninger til en tilbagevendende flaskehals?

Før eftermonteringen kørte hver inverterudgang til en generisk 690 V AC samledåse udstyret med separate støbte afbrydere, bolt-on overspændingsafledere og klemrækker. Disse kasser gav ikke ens faseafstand eller tilstrækkelig varmeafledning. Fejl opstod i tre hovedformer:

• Løse klemmer på 690 V-tilførslerne forårsagede overophedning og periodisk udløsning.
• Aflederne var monteret uden ordentlig type-2-koordination, så lyn-inducerede transienter beskadigede inverterens effekttrin to gange på et år.
• Fordi vedligeholdelse på en inverter krævede åbning af et strømførende kabinet, måtte arbejderne lukke hele fire-invertergruppen ned, hvilket resulterede i generationstab på omkring 920 USD pr. time pr. anlæg.

De samlede årlige omkostninger ved disse fejl på AC-siden – inklusive reparationsmaterialer, arbejdskraft og tabt omsætning – var $23.000 pr. 10 MW-sted.

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

Operatøren gennemgik tre alternativer: standard AC-fordelingstavler fra en lokal panelbygger, kommercielle smeltede afbrydere og Soutya-boksen. Panelbyggeren kunne ikke levere en 690 V AC omstillingstavle, der bestod Type-2 overspændingsbeskyttelsestestene, der kræves af IEC 61643-11. Fusede afbrydere manglede korrekt kortslutningskoordinering med nedstrømstransformeren.

Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out matchede nøjagtigt den eksisterende elektriske topologi. Den kombinerer fire 690 V AC-indgange til én beskyttet udgang med fire indgangsafbrydere og en enkelt udgangsafbryder. Den integrerede overspændingsbeskyttelsesanordning er klassificeret i henhold til IEC 61643-11, og kabinetlayoutet giver separate rum til kabler og strømførende samleskinner. Dette reducerede det nødvendige fodaftryk med mere end 60 % sammenlignet med det tidligere koblingsudstyr.

Hvordan blev løsningen implementeret på tværs af flere websteder?

Installationsprojektet forløb i tre faser over fire måneder. Holdet valgte anlægget med den højeste fejlhistorik som pilotsted.

De vigtigste trin var:

1. Afbryd strømmen til AC-siden af ​​en fire-inverter-gruppe og fjernede eksisterende kabinet.
2. Monteret Soutya boksen på en eksisterende unistrut ramme nær transformatoren.
3. Afsluttede fire 185 mm² kobberkabler fra inverterne og et 300 mm² kabel til transformeren.
4. Konfigurerede input breaker-klassificeringerne til at matche inverterens udgangsbeskyttelse og indstillede SPD til 690 V AC-systemspændingen.
5. Indstillede overvågningsoutput til RS485 og kontrollerede trip-tærsklerne i forhold til anlæggets SCADA.

En typisk vanskelighed var, at de eksisterende udgangskabler fra de fire invertere havde forskellige længder og lå i forskellige bakkeruter. Det forårsagede lidt ubalancerede linjeimpedanser. Løsningen var at installere samleskinneudlignerforbindelser og trimme kabellængder inden for hver gruppe; terminaltemperaturen forblev ensartet efter en dag med fuld belastning.

Hvilke målbare resultater opnåede anlægget?

Seks måneder efter den første installation sammenlignede operatøren pilotstedet med dets historiske præstation:

• Frekvensen af ​​fejl på AC-siden faldt fra tolv hændelser om året til under tre, en reduktion på 75 %.
• Uplanlagt nedetid fra 690 V AC-fejl faldt med 78 %, hvilket repræsenterer 11,5 ekstra timers fuld belastningsdrift pr. invertergruppe pr. år.
• Årlige omkostninger ved fejl på AC-siden, inklusive tabt produktion, faldt fra $21.000 til $5.500 pr. 10 MW-anlæg.
• Installationstiden for hver invertergruppe faldt fra to hele dage til fire timer, hvilket sparer $1.600 i arbejdskraft pr.
• Isolering af en enkelt inverter til vedligeholdelse kræver ikke længere nedlukning af hele gruppen; gruppen forbliver online med 75 % kapacitet.

Hvad siger fabrikschefen?

Operatørens anlægsingeniør beskrev effekten: "Soutya 690V AC-kombinationsboksen eliminerede de værste termiske og overspændingsfejl, vi havde ved 690 volt. På tolv måneder har vi ikke efterspændt en feederterminal, og vi kan isolere en enkelt inverter uden at stoppe produktionen for hele blokken. Den ændring betalte sig selv i dette projekt."

Hvad kan andre industri- og solcelleoperatører lære af denne eftermontering?

Denne sag peger på flere lektioner, ikke begrænset til den originale plante.

• AC-sidebeskyttelse fortjener samme specifikationer som strengbeskyttelse på DC-side. IEC 61643-11 Type-2-testede SPD'er og IEC 62548-arraydesignpraksis bør spejles på AC-udgangen.
• En komplet 4-i-1-ud kombinationsboks reducerer installationsarbejde og fejlfindingstid i eftermonteringsanlæg, hvor fysisk plads er fast.
• Før du vælger en boks, skal du inspicere kabellængder, isolering og bakkeføring; ens blokeringsimpedans vil reducere hotspot-risikoen.

Hvis operatøren skulle gentage projektet, ville den bestille en reserveboks i den indledende batch og udføre termiske billedscanninger under idriftsættelsen, fordi disse scanninger gjorde den sidste terminalkontrol og sporbar. Virksomheden har siden anvendt den samme 690V AC-kombinationsboks til sine ældre 10 MW-anlæg og forventer den samme tilgængelighedsforbedring på tværs af hele 85 MW-porteføljen.

Branche referencer:

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