Hvordan en Solar EPC Cut DC Arc Fault koster med 35 % med Soutya AFCI Combiner Box

Kundens baggrund

Mellemstor solcelle-EPC-virksomhed med base i Stuttgart, Tyskland, designer og installerer kommercielle tag-PV-systemer i hele Europa. Med en portefølje på 80 MW under langsigtede O&M-kontrakter, betjener virksomheden produktionsfaciliteter, logistikcentre og kølehusoperatører. Hvert projekt spænder fra 500 kW til 2 MW, og virksomheden står for både byggeri og løbende vedligeholdelse.

Virksomhedens O&M-team havde beskæftiget sig med et stigende antal inverter-trips og termiske hændelser forårsaget af DC-buefejl. Ældrende konnektorer, gnidninger i ledninger og løse afslutninger i strengkredsløbene var hovedsynderne. Efterhånden som porteføljen blev udvidet, begyndte omkostningerne ved reaktiv vedligeholdelse at udhule fortjenstmargener.

Udfordringen: Uopdagede DC-buefejl

DC-buefejl er farlige, fordi de opretholdes uden at trække nok strøm til at udløse en standardsikring eller afbryder. I virksomhedens eksisterende kombinerbokse var der kun installeret strengsikringer og overspændingsbeskyttere. Disse gav overstrøms- og overspændingsbeskyttelse, men de kunne ikke detektere seriebuefejl, der opstår i beskadigede kabler eller løse forbindelser.

Konsekvenserne var håndgribelige. I de 12 måneder før projektet reagerede teamet på 14 inverter-trips, der blev sporet tilbage til beskadigede stik. Hver tur krævede et besøg på stedet, termiske billedscanninger og manuel inspektion af hver forbindelse i strengen. En enkelt fejlfindingssession varede i gennemsnit otte timer. Derudover blev der rapporteret om to næsten-ulykker, hvor en lysbue havde smeltet isoleringen af ​​et stik, hvilket forårsagede røg og risiko for brand. De anslåede omkostninger pr. sådan hændelse kan, hvis de ikke bliver fanget, overstige $50.000 i skade på aktiver og nedetid.

Hvorfor Soutya DC AFCI Combiner Box?

Virksomheden vurderede tre muligheder. Den første var at tilføje AFCI-moduler ved inverterindgangen, men det overvåger kun det kombinerede output af alle strenge og kan ikke identificere, hvilken streng der har en fejl. Den anden mulighed var at erstatte alle kabelstik med højere kvalitet, som ikke ville løse fremtidig nedbrydning. Den tredje mulighed var Soutya DC AFCI-kombinationsboksen med en 12-i-1-konfiguration.

Beslutningen kom ned til tre vigtige fordele. For det første giver Soutya-kombinationsboksen per-streng bue-fejldetektion. Hver af de 12 indgange overvåges uafhængigt, så en fejl lokaliseres straks. For det andet integrerer enheden både AFCI- og overstrømsbeskyttelse i ét kabinet, hvilket forenkler installationen og reducerer antallet af komponenter, der skal inspiceres. For det tredje overholder den UL 1699B og understøtter designkravene i IEC 62548, hvilket giver EPC tillid til både europæiske og eksportmarkeder.

Implementering og ansøgningsproces

Projektet blev implementeret på tværs af tre kommercielle rooftop-arrays, hver med 8 til 10 strenge. Det samlede projekt tog seks uger fra planlægning til idriftsættelse. De eksisterende kombinationsbokse blev fjernet og erstattet med Soutya DC AFCI-kombinationsboksen. Fordi 12-i-1-layoutet matchede den eksisterende streng-routing, genbrugte teamet de fleste af DC-kablerne, hvilket sparede materialeomkostninger og installationstid.

Et typisk problem var eftermontering i lukkede rum. Den nye kombinationsboks har et større fodaftryk end en simpel enhed med sikring, så monteringsbeslagene skulle justeres på ét tag. Holdet løste dette ved at bruge en bagplade i rustfrit stål og en fleksibel ledning, hvilket fuldendte eftermonteringen uden at ændre det strukturelle layout.

Efter installationen tilsluttede teamet Modbus RTU-udgangen til det eksisterende SCADA-system. Combiner-boksen streamede per streng strøm, spænding og lysbuefejlstatus til fjernovervågningscenteret. Idriftsættelsestest omfattede en simuleret lysbuefejl, som enheden ryddede på under 0,5 sekunder, mens den identificerede den nøjagtige streng.

Kvantificerbare resultater

• Reduceret fejlfindingstid med 90 %:Den gennemsnitlige fejlresponstid faldt fra 8 timer til 45 minutter, fordi AFCI-boksen straks identificerer den defekte streng.
• Sænkede driftsomkostninger med 35 %:De tre steder kræver nu færre nødkald. Den årlige besparelse beløber sig til $18.000 på tværs af porteføljen.
• Reduceret inverter-nedetid med 60 %:Ved at forhindre vedvarende lysbuedannelse, der ville forårsage inverterudkoblinger, oplevede webstederne 60 % færre uplanlagte afbrydelser.
• Opdagede to lysbuefejl tidligt:I løbet af de første 12 måneder fangede enheden to serier lysbuefejl i deres indledende fase, hvilket forhindrede potentielle brande og skader.

Den samlede effekt gik ud over tal. O&M-teamet skiftede fra reaktiv reparation til proaktiv inspektion. Dataene indsamlet fra kombineringsboksen gjorde dem i stand til at planlægge kabeludskiftninger under planlagte vedligeholdelsesvinduer end i nødstilfælde.

Kundeudtalelse

"Soutya DC AFCI-kombinationsboksen gav vores mandskab mulighed for at identificere et defekt stik, før det blev en brand. Per-streng alarmen og datalogningen har ændret, hvordan vi administrerer vores PV-portefølje."

Lektioner og anbefalinger

1. Placer lysbuefejlsdetektion på strengniveau. Detektering på inverterniveau kan ikke lokalisere fejl og efterlader lange DC-kabelløb ubeskyttede.
2. Kombiner overvågning med beskyttelse. En kombinationsboks, der rapporterer aktuel og status pr. streng, skaber handlingsegnede data til forudsigelig vedligeholdelse.
3. Budget til træning. Buefejlssymptomer adskiller sig fra overstrømshændelser, og teknikere skal forstå teknologien for at reagere.

Hvis virksomheden skulle køre dette projekt igen, ville de installere Soutya AFCI-bokse på alle nye projekter fra starten, end eftermontering. Standardisering på 12-i-1-konfigurationen ville forenkle deres reservedelsbeholdning og gøre fjerndiagnostik mere ensartet på tværs af websteder.

Referencer

1. UL 1699B:2018 Fotovoltaisk (PV) DC lysbuefejl kredsløbsbeskyttelse.Forbindelse
2. IEC 62548:2016 Fotovoltaiske (PV) arrays — Designkrav.Forbindelse
3. IEC 60364-7-712:2017 Elektriske lavspændingsinstallationer — Del 7-712: Solar PV-strømforsyningssystemer.Forbindelse