Örnek Olay: 1000V DC Birleştirici Kutu 6'sı 2 Çıkışlı, Güneş Enerjisi Dizisi Maliyetlerini %15 Azaltır

Müşteri Geçmişi

Güney İspanya'da bulunan orta ölçekli bir güneş enerjisi mühendisliği, tedarik ve inşaat (EPC) şirketi, İber Yarımadası genelinde kamu hizmeti ölçeğinde yere monteli kurulumları yönetmektedir. 200 çalışanı ve yıllık 80 MW'lık boru hattıyla şirket, arazi alanı, kablo yolları ve invertörlerin dar coğrafyalarda düzenlendiği projeler üzerinde rutin olarak çalışmaktadır.

İşletme, mevcut 1,6 MW'lık güneş enerjisi santralini 0,8 MW'lık yeni kapasite ekleyerek yeniden güçlendirmek ve genişletmek için bir sözleşme kazandı. Tesis artık günümüzün DC ekipmanının daha sıkı güvenlik ve performans ihtiyaçlarını karşılayamıyordu, dolayısıyla eski dizi kutuları ve kabloların değiştirilmesi gerekiyordu. Mühendislik ekibi, kurulumu güvenli ve kesintileri minimum düzeyde tutarken sistem dengesi maliyetlerini azaltacak bir çözüm aradı.

Zorluklar ve Sorunlu Noktalar

Orijinal güneş enerjisi santrali, 380 V invertör hattıyla eşleştirilmiş 600 V dereceli birleştirici kutular kullanıyordu. Her dört dizi devresi tek bir besleyicide birleştirildi, bu da uzun düşük voltajlı kablolar gerektiriyordu. Ekip, yeni bölümde kablo kesitlerini azaltmak ve invertör verimliliğini artırmak için 1000 V güneş modülleri ve 1000 V kapasiteli merkezi invertör kullanmayı planladı.

Sorun, standart 600 V birleştirici kutuların daha yüksek dizi gerilimlerini kabul edememesiydi. Bu nedenle proje yöneticilerinin, iki bağımsız invertör girişini beslerken 1000 V DC'yi yönetebilecek bir birleştirici kutuya ihtiyacı vardı. Mevcut kablo kanalları ve hendekler önemli miktarda yeni yol sağlamaya yetmiyordu, bu nedenle projede, yeni kablo çekimlerini sınırlayan ve besleyici uzunluklarını kısaltan, altı dizinin girmesine ve iki grup çıkışının çıkmasına izin veren kompakt bir kutuya ihtiyaç vardı.

Bir baş ağrısı daha bakımdan geldi. Eski kurulumda kısa devreler veya dizi arızaları yavaş mekanik sigortalarla izole ediliyordu. Bu da zaman alıcı arıza takibine ve birkaç ayda bir planlanmayan üretim kayıplarına neden oluyordu. Tesisin yeniden çalıştırılmasıyla EPC bu kayıpları önlemenin yollarını arıyordu.

Neden Soutya 1000V DC Birleştirici Kutu 6 Giriş 2 Çıkış MCB Tipi?

Mühendislik ekibi üç alternatifi değerlendirdi: sigorta tutuculu standart evde yetiştirilen bağlantı kutuları, bir modül ortağı tarafından sunulan ithal yüksek gerilim birleştirici kutuları ve Soutya 1000V DC birleştirici kutusu. Sahada üretilen kutularda uygun IP dereceli muhafazalar ve DC dereceli devre kesiciler bulunmadığından ilk çözüm göz ardı edildi. İkinci seçenek daha pahalıydı ve teslim süreleri on haftadan fazlaydı.

Soutya 1000V DC birleştirici kutusu, proje gereksinimlerine tam olarak uyan üç ürün özelliğiyle öne çıktı.

• Altı DC girişi ve iki çıkış, tasarıma ek bir alt panel olmadan iki ayrı invertör MPPT girişini besleme yeteneği kazandırır.
• Sigorta tutucuları yerine MCB tipi koruma. Bu, yedek sigorta gerekmeden kolay sıfırlama ve sorun giderme olanağı sağladı.
• Projenin dizi voltajı düzenine göre 1000 V DC olarak derecelendirilmiştir, böylece kutu diziye yakın yerleştirilebilir ve yine de tesisin güvenli voltaj eşik değerlerine uyabilir.

Ayrıca kutu yerel bir tedarikçiden iki hafta gibi kısa bir teslim süresiyle geldi. Satın alma yöneticileri Soutya ünitesinin maliyetini rakiplerle karşılaştırdı ve kablolama ve işçilik tasarruflarını dikkate almadan muhafaza başına %22 tasarruf hesapladı.

Uygulama ve Başvuru Süreci

Proje, üç aylık bir inşaat süresi boyunca komple yeniden güçlendirme ve genişletme işlemini gerçekleştirdi. 1000V DC birleştirici kutuların kurulumu, on yeni ve yedek dizide altı gün sürdü.

Ekip net bir sıra izledi:

1. Teknisyenler montaj raflarını sabitledikten sonra 1000 V DC'de gerilim testi yaparak DC dizi hatlarını birleştirici kutu konumlarına yerleştirdiler.
2. Her bir Soutya 1000V DC birleştirici kutusu, nötr ve boru girişleri aşağı bakacak şekilde rafa monte edildi ve MCB bölmesini yağmurdan korudu.
3. Her kutunun içinde altı adet dizi iletken sonlandırıldı ve etiket değerlerine göre tork kontrolü yapıldı.
4. İki çıkış beslemesi invertörün MPPT giriş bölümlerine yönlendirildi ve DC kesiciler ancak tüm bağlantılar doğrulandıktan sonra devreye alındı.

Muhafazanın topraklama plakasının cıvatalanamadığı çelik kaplamalı çatılarda önemli bir zorluk ortaya çıktı. Üreticinin satış öncesi mühendisi, tek delikli sıkıştırma terminallerine sahip bir topraklama pabucu kitinin kullanılmasını önerdi. Saha ekibi önerilen sıkma aletini uyguladı ve süreklilik testini geçti. Bu, iki günlük olası bir gecikmeyi ortadan kaldırdı.

Sayısallaştırılmış Sonuçlar

Devreye alma ve tüm yaz çalışma sezonunun ardından EPC, yeniden güç verilen tesisin performansını aynı invertör sınıfıyla çalışan eski bölümle karşılaştırdı.

• 1000 V diziler aynı voltaj düşüşü sınırını korurken daha yüksek voltaj ve daha düşük akımda çalıştığından, dizi besleyici başına kablo bakır ağırlığı %35 azaldı.
• İlave 0,8 MW'lık kısım için genel sistem dengesi malzemeleri maliyeti, Soutya 1000V DC birleştirici kutusunun etkin fiyatı da dahil olmak üzere, temel 600 V tasarımına kıyasla %15 oranında azaltıldı.
• MCB tipi kesiciler ve kolay erişilebilen 6'sı 2'si çıkışlı düzenleme sayesinde arıza sıfırlama süresi ortalama 55 dakikadan 8 dakikaya çıktı.
• Nesil kullanılabilirliği, sigorta tabanlı korumaya sahip eski dizi kutularının geçmiş performansına kıyasla ilk üç ayda %3,4 arttı.

Daha az alt besleyiciye ihtiyaç duyulduğundan kanal açma uzunluğu da %18 oranında kısaltıldı. Bu, bir haftalık kazı tasarrufu sağladı ve invertörler monte edilmeden önce sıkıştırma işini azalttı.

Müşteri Perspektifi

EPC'nin elektrik mühendisliği başkanı şunları söyledi:

"1000V DC birleştirici kutusu bize, özel bir üretim gerektirmeden ihtiyacımız olan çift çıkış düzenini sağladı. Malzeme maliyetlerimizi düşürdük ve dahası, artık bir dizi attığında ekip, atmış bir sigortayı aramak için saatler harcamak yerine onu dakikalar içinde onarıyor."

Tesis sahibi de bu görüşü yineledi ve yeni konfigürasyonun, orijinal DC altyapısını değiştirmeden gelecekte genişlemeye izin verdiğini belirtti.

Dersler ve Öneriler

Benzer yüksek voltajlı DC güneş enerjisi çalışması planlayan diğer EPC şirketleri için üç nokta öne çıkıyor:

• Düzene başlamadan önce invertör topolojisi için doğru sayıda giriş ve çıkışa sahip bir birleştirici kutu seçin. 6'sı 2'si çıkışlı ünite, besleyici sayılarını ve ikincil dağıtım panellerini büyük ölçüde azaltabilir.
• MCB tabanlı koruma, bir miktar daha yüksek başlangıç ​​maliyetine değer çünkü bir iş durumunda operasyonel kesinti süresi hafife alınır. Yarım günlük kesintiden kaçınılarak ekstra ücret ödenebilir.
• Sevkiyat öncesinde tedarikçiyle topraklama ve IP koruma gerekliliklerini doğrulayın. Topraklama kiti gibi küçük bir ayrıntı, yükseltilmiş çatı alanları için kurulum hızını ve güvenilirliğini etkileyebilir.

Proje yeniden yapılırsa ekip, önceden delinmiş rakor kitleri ve etiketli iletken işaretleme tüplerini kutularla aynı anda sipariş edecek. Bu basit değişiklik, tüm tesisteki kapanış denetim süresini iki gün daha kısaltacak.

Endüstri Standartları Referansları

1000V DC birleştirici kutusunun uygulanan kurulumu ve seçimi ilgili IEC gerekliliklerine uygundur: PV dizisi tasarımı ve yapısal gereklilikler için IEC 62548:2016 ve DC tarafında aşırı gerilim koruma koordinasyonu için IEC 61643-11:2011.

• IEC 62548:2016 — Fotovoltaik (PV) diziler — Tasarım gereksinimleri.https://webstore.iec.ch/publication/62548
• IEC 61643-11:2011 — Düşük voltajlı aşırı gerilim koruma cihazları — Düşük voltajlı güç sistemlerine bağlı SPD'ler.https://webstore.iec.ch/publication/61643-11