690V AC Birleştirici Kutu 4'ü 1 Çıkış, Güneş Santralinin AC Tarafı Arızalarını %78 Nasıl Azaltır?

Güney Avrupa'daki ticari ölçekli bir güneş enerjisi varlığı operatörü, on iki tesiste 85 MW'lık yere monteli PV kapasitesini yönetmektedir. Her tesiste 690 V AC çıkış sağlayan yüksek güçlü dizi invertörleri kullanılıyor. Yükseltme işleminden önce, dört invertör ile yükseltici transformatör arasındaki AC tarafı bağlantısı, tüm tesisin arızaya en yatkın noktasıydı. Operatör, Soutya 690V AC Birleştirici Kutusu 4 Giriş 1 Çıkış'ı taktıktan sonra altı ayda AC arıza arıza süresini %78 oranında azalttı.

Müşterinin geçmişi ve operasyonel durumu neydi?

Şirket, 2017 ve 2020 yılları arasında inşa edilmiş 5 MW ila 10 MW arası çok sayıda PV tesisi işletiyor. Her tesiste, dört invertörden oluşan gruplar, orta gerilim transformatörüne girmeden önce ayrı bağlantı kutuları ve ayrı şalt cihazları aracılığıyla 690 V AC sağlıyor.

Eski kablolar ve entegre olmayan koruma ekipmanları bir güvenilirlik sorunu haline gelmişti. Tesislerde küçük bir İşletme ve Bakım ekibi görev yapıyordu ve klima tarafındaki bir sorunu teşhis etmek için gereken ortalama süre yarım günü aştı. Bölgenin daha kısa tarife garantisi aralıklarına geçmesiyle birlikte işletme sahibi, daha yüksek kullanılabilirliğe ve kilovat saat başına daha düşük hizmet maliyetine ihtiyaç duydu.

AC tarafı kablolarını tekrarlayan bir darboğaz haline getiren şey tam olarak neydi?

Yenileme işleminden önce, her bir invertör çıkışı, ayrı kompakt şalterler, cıvatalı aşırı gerilim arestörleri ve terminal bloklarıyla donatılmış genel bir 690 V AC bağlantı kutusuna bağlanıyordu. Bu kutular eşit faz aralığı veya yeterli ısı dağılımı sağlamıyordu. Arızalar üç ana biçimde meydana geldi:

• 690 V besleyicilerdeki gevşek terminaller aşırı ısınmaya ve aralıklı açmalara neden oldu.
• Parafudrlar uygun tip 2 koordinasyonu olmadan monte edildi, bu nedenle yıldırımın neden olduğu geçici olaylar invertör güç aşamalarına bir yılda iki kez zarar verdi.
• Bir invertörün bakımı, canlı bir muhafazanın açılmasını gerektirdiğinden, çalışanlar dört invertör grubunun tamamını kapatmak zorunda kaldı ve bu da tesis başına saatte yaklaşık 920 $'lık üretim kaybına neden oldu.

Bu AC tarafındaki arızaların toplam yıllık maliyeti (onarım malzemeleri, işçilik ve gelir kaybı dahil) 10 MW'lık saha başına 23.000 dolardı.

Neden Soutya 690V AC Birleştirici Kutu 4'ü 1 Arada'yı seçmelisiniz?

Operatör üç alternatifi inceledi: yerel bir panel üreticisinin sunduğu standart AC dağıtım panoları, ticari sigortalı bağlantı kesiciler ve Soutya kutusu. Panel üreticisi, IEC 61643-11'in gerektirdiği Tip-2 aşırı gerilim koruma testlerini geçen bir 690 V AC dağıtım panosu sağlayamadı. Sigortalı bağlantı kesmeler, aşağı akım transformatörü ile uygun kısa devre koordinasyonundan yoksundu.

Soutya 690V AC Birleştirici Kutusu 4 Giriş 1 Çıkış, mevcut elektrik topolojisine tam olarak uyuyordu. Dört adet 690 V AC girişini, dört adet giriş devre kesicisi ve tek bir çıkış kesicisi ile tek bir korumalı çıkışta birleştirir. Entegre aşırı gerilim koruma cihazı IEC 61643-11'e göre derecelendirilmiştir ve muhafaza düzeni, kablolama ve canlı baralar için ayrı bölmeler sağlar. Bu, önceki şalt donanımına kıyasla ihtiyaç duyulan ayak izini %60'tan fazla azalttı.

Çözüm birden fazla siteye nasıl dağıtıldı?

Kurulum projesi dört ay boyunca üç aşamada gerçekleştirildi. Ekip, pilot saha olarak en yüksek arıza geçmişine sahip tesisi seçti.

Ana adımlar şunlardı:

1. Dört invertörlü bir grubun AC tarafının enerjisi kesildi ve mevcut muhafaza çıkarıldı.
2. Soutya kutusunu transformatörün yakınındaki mevcut tek dikme çerçevesine monte etti.
3. İnvertörlerden dört adet 185 mm² bakır kablo ve transformatöre bir adet 300 mm² kablo sonlandırıldı.
4. Giriş kesici değerleri, invertör çıkış korumasıyla eşleşecek ve SPD'yi 690 V AC sistem voltajına ayarlayacak şekilde yapılandırıldı.
5. İzleme çıkışını RS485'e göre devreye aldı ve tesis SCADA'sına göre açma eşiklerini kontrol etti.

Tipik bir zorluk, dört invertörden gelen mevcut çıkış kablolarının farklı uzunluklara sahip olması ve farklı tepsi yollarında yer almasıydı. Bu biraz dengesiz hat empedanslarına neden oldu. Çözüm, her grup içinde bara dengeleyici bağlantılarının kurulması ve kablo uzunluklarının kesilmesiydi; bir günlük tam yükte çalışmanın ardından terminal sıcaklığı aynı kaldı.

Tesis hangi ölçülebilir sonuçları elde etti?

İlk kurulumdan altı ay sonra operatör, pilot sahayı geçmiş performansıyla karşılaştırdı:

• AC tarafı arıza sıklığı yılda on iki olaydan üçün altına düştü; bu da %75'lik bir azalma anlamına geliyor.
• 690 V AC arızalarından kaynaklanan planlanmamış kesinti süresi %78 oranında azaldı; bu, invertör grubu başına yılda ilave 11,5 saat tam yükte çalışmayı temsil ediyor.
• Üretim kaybı da dahil olmak üzere AC tarafı arızasının yıllık maliyeti, 10 MW'lık tesis başına 21.000 $'dan 5.500 $'a düştü.
• Her invertör grubunun kurulum süresi iki günden dört saate düştü ve saha başına 1.600 $ işçilik tasarrufu sağlandı.
• Tek bir invertörün bakım amacıyla izolasyonu artık tüm grubun kapatılmasını gerektirmiyor; grup %75 kapasiteyle çevrimiçi kalıyor.

Fabrika müdürü ne diyor?

Operatörün fabrika mühendislik müdürü bu etkiyi şöyle anlattı: "Soutya 690V AC birleştirici kutusu, 690 voltta yaşadığımız en kötü termal ve dalgalanma arızalarını ortadan kaldırdı. On iki ay içinde tek bir besleme terminalini yeniden sıkmadık ve tüm blok için üretimi durdurmadan tek bir invertörü izole edebiliyoruz. Bu değişiklik bu projede kendini amorti etti."

Diğer sanayi ve güneş enerjisi operatörleri bu iyileştirmeden neler öğrenebilir?

Bu durum, orijinal tesisle sınırlı olmayan birçok derse işaret ediyor.

• AC tarafı koruması, DC tarafı dizi korumasıyla aynı spesifikasyon titizliğini hak eder. IEC 61643-11 Tip-2 testli SPD'ler ve IEC 62548 dizi tasarımı uygulamaları AC çıkışına yansıtılmalıdır.
• Eksiksiz bir 4'ü 1 arada birleştirici kutu, fiziksel alanın sabit olduğu yenileme tesislerinde kurulum işçiliğini ve arıza bulma süresini azaltır.
• Bir kutu seçmeden önce kablo uzunluklarını, yalıtımı ve tepsi yönlendirmesini inceleyin; eşit engelleme empedansı sıcak nokta riskini azaltacaktır.

Operatör projeyi tekrarlayacak olsaydı, ilk partide bir yedek kutu sipariş edecek ve devreye alma sırasında termal görüntüleme taramaları gerçekleştirecekti, çünkü bu taramalar son terminal kontrollerini ve izlenebilirliğini sağlıyordu. Şirket, o zamandan beri aynı 690V AC birleştirici kutusunu eski 10 MW tesislerine uyguladı ve 85 MW'lık portföyün tamamında aynı kullanılabilirlik iyileşmesini bekliyor.

Sektör referansları:

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