Hvordan en solcelleinstallatør skærer DC-kredsløbsfejl med 62 % med DC MCB'er

En solenergi-EPC- og O&M-entreprenør, der kører 60 MW kommerciel tagterrasse og små jordmonterede arrays på tværs af Arizona og Nevada, erstattede sikringsbaseret DC-strengbeskyttelse med Soutya DC-miniatureafbrydere i 210 combiner-kabinetter. Fejlrelateret nedetid faldt med 62 %, og eftermonteringen betalte sig tilbage på under syv måneder.

Kundebaggrund: Hvem påtog sig DC Protection Upgrade?

Bygherren er et solcelleingeniør-, indkøbs- og byggefirma med en intern drifts- og vedligeholdelsesafdeling. Medarbejderstaben er på 120. Flåden dækker 60 MW på tværs af 340 kommercielle tagsystemer og seks jordmonterede arrays i Arizona, Nevada og det sydlige Utah. Aktivejere omfatter detailkæder, kølehusoperatører og to kommunale forsyningsselskaber.

Flådens størrelse voksede 40 % på 18 måneder, mens O&M-bemandingen forblev uændret. Serviceaftaler har en 48-timers responsperiode for produktionspåvirkende fejl, med bøder knyttet til manglende vinduer.

Hvilke problemer skabte den eksisterende DC-beskyttelse?

Hver kombinationsboks beskyttede 12 til 16 strenge med 15 A og 20 A DC sikringer. Den ordning gav tre tilbagevendende problemer.

• Diagnose tog længere tid end reparation.En sprunget sikring siger intet, hvilken streng der forårsagede det. Besætninger isolerede hele kombinatoren og testede derefter strenge en ad gangen med en klemmemeter. Den gennemsnitlige tid til at isolere en defekt streng var 74 minutter, og der var brug for to teknikere ved hvert opkald.
• Reservedele mangedoblet.Tolv sikrings-SKU'er kørte på lastbilerne for at dække spændingsklassificeringer, ampereklassificeringer og holdertyper til $26.400 i årligt forbrug.
• Nedetid stablet op.Strengafbrydelser fjernede 1.480 MWh produktion på tværs af flåden på et år, til en værdi af omkring $77.000 til aftalte priser, og kørte 620 uplanlagte lastbilruller til $310 hver.

Hagl i Phoenix-metroområdet i løbet af et forår forårsagede 90 sikringsfejl på en uge. Besætninger arbejdede gennem weekenden, og to aktivejere indgav servicekreditter mod svarvinduet.

Hvorfor vælge Soutya DC miniatureafbrydere?

Ingeniørteamet sammenlignede fire veje. Overvågning på strengniveau med de eksisterende sikringer havde en kapitalomkostning på over $900 pr. Angivelse af sikringsholdere løste diagnosen, men beholdt sikringsbeholdningen og nedetiden. DC-afbrydere i formstøbt kabinet overskred dybden af ​​de eksisterende indkapslinger, hvilket betød nye kasser og nye betonpuder på jordmonteringsstederne.

Soutya DC-miniatureafbryderen matchede kabinettet og arbejdsgangen på fire punkter:

• Nulstillelig drift med en synlig trip-indikator, så en tekniker identificerer den defekte streng ved syne.
• En to-polet DIN-skinne fodaftryk, der falder ned i den eksisterende 35 mm skinne uden ændringer i kabinettet.
• Et DC-specifikt lysbuekammer med splitterplader. Jævnstrøm har ingen naturlig strøm nul, så lysbueudryddelse afhænger af kammergeometri og turhastighed end på en nulgennemgang.
• En 6 A til 63 A ampere rækkevidde, der dækkede hele flåden med tre SKU'er i stedet for tolv.

Ratings blev kontrolleret i forhold til IEC 60947-2 og kombinationslisten, inklusive DC-spændingsmærkning, brudkapacitet og polaritetsmærkning.

Hvordan blev DC MCB-udrulningen implementeret?

Projektet løb i 14 uger på tværs af to stater.

1. Flåderevision (uge 1-3).Besætninger registrerede strengtællinger, åben kredsløbsspænding, driftsstrøm, kabinetdimensioner og indre omgivelsestemperatur ved hver kombinerer.
2. Specifikation og bænkvalidering (uge 4-6).Tyve enheder blev testet på et 1,2 MW-array med termisk billeddannelse under peak irradians, plus tripverifikation ved inverterens DC-grænser.
3. Pilot på tre steder (uge 7-9).Feltpersonalet timede nulstillingsproceduren og loggede hver turbegivenhed.
4. To-bølge flåde udrulning (uge 10-13).Arbejdet kørte inden for planlagte vedligeholdelsesvinduer, så ingen generation gik tabt til eftermonteringen.
5. Dokumentation og reservedele (uge 14).Enkeltlinjediagrammer, drejningsmomentspecifikationer og mærkning blev opdateret, og hver lastbil modtog et standardiseret reservesæt.

Det svære øjeblik.To kombinatorer i piloten udløste mellem kl. 13.00 og 15.00 på klare dage. Strengestrøm målt 8,6 A mod en 10 A afbryder inde i et kabinet, der sidder ved 68°C internt omgivende. Termisk derating inde i boksen skubbede den effektive kapacitet under strengudgangen. Løsningen var at øge disse positioner til 16 A-afbrydere og tilføje en 20 mm ventilationsspalte inde i skabsdøren, hvorefter pladserne kørte otte uger uden en generende tur.

Hvad leverede skiftet til DC MCB'er i tal?

• Uplanlagte lastbilruller: 620 til 260 om året, en reduktion på 58 %, hvilket sparer 111.600 USD i arbejds- og køretøjsomkostninger.
• Tabt produktion på grund af strømafbrydelser: 1.480 MWh til 562 MWh om året, et fald på 62 %, hvilket indvinder omkring 47.800 USD i kontraktindtjening.
• Gennemsnitlig tid til at isolere en defekt streng: 74 minutter til 22 minutter, et fald på 70 %.
• Årligt forbrug af beskyttelseskomponenter: $26.400 til $17.400, et fald på 34 %.
• Samlede identificerede besparelser: $187.000 om året mod en eftermonteringsomkostning nær $96.000, en tilbagebetaling under syv måneder.

Besætningens sikkerhedsprofil ændrede sig også. Sikringsudskiftning under belastning forsvandt fra standardproceduren, og den DC-klassificerede arbejdsinstruktion for en strengfejl er nu en lockout, en visuel kontrol og en nulstilling.

Hvad siger kunden til projektet?

"En strengfejl betød tidligere to teknikere, et sikringssæt og det meste af en eftermiddag," sagde direktøren for O&M. "Nu åbner en tekniker kabinettet, læser den udløste afbryder, reparerer strengen og nulstiller den. Eftermiddagskaldene faldt til det halve inden for den første måned."

Ingeniørchefen tilføjede: "Revisionen var den del, der betød noget. Dimensionering af afbrydere til indkapsling af omgivelserne i stedet for navnepladestrengstrøm er det, der holdt de generende ture væk."

Hvad kan andre EPC'er og aktivejere lære af dette projekt?

• Størrelse for kassen, ikke databladet.Den indvendige omgivende temperatur på et tagkabinet kan sidde 25°C over udendørsluften og nedsætte en afbryder et godt stykke under dens navneplade.
• Pilot på det varmeste sted med højest bestråling.En enkelt prøve i køligt vejr skjuler den termiske adfærd, der skaber generende ture i juli.
• Behandl diagnosetid som den største besparelse.Reservedele leverede en tredjedel af besparelsen; hurtigere fejlplacering leverede resten.
• Afspejling.Holdet ville starte revisionen før hagl-sæsonen og forhandle et færdigmonteret eftermonteringssæt med kabinetleverandøren, en ændring til en værdi af $12 pr. kabinet i installationsarbejde.

Referencer

• IEC 60947-2:2019, Lavspændingskoblings- og kontroludstyr — Del 2: Strømafbrydere.webstore.iec.ch/publication/62482
• UL 1699B:2018, Fotovoltaisk (PV) DC lysbuefejl kredsløbsbeskyttelse.shopulstandards.com/ProductDetail.aspx?productId=UL1699B
• Simuleringsundersøgelse af lysbuebevægelsesproces for DC-miniatureafbrydere.doi.org/10.1063/5.0174184

Send forespørgsel

Specifikationer og ampereværdier for Soutya DC-miniatureafbryderen er tilgængelige påDC miniatureafbryderproduktside.