Solar EPC, Soutya AFCI Birleştirici Kutusuyla DC Ark Arıza Maliyetlerini Nasıl %35 Azalttı?

Müşteri Geçmişi

Merkezi Stuttgart, Almanya'da bulunan orta ölçekli güneş enerjisi EPC şirketi, Avrupa genelinde ticari çatı üstü PV sistemleri tasarlıyor ve kuruyor. Uzun vadeli İşletme ve Bakım sözleşmeleri kapsamındaki 80 MW'lık portföyüyle şirket, üretim tesislerine, lojistik merkezlerine ve soğuk hava deposu operatörlerine hizmet vermektedir. Her bir proje 500 kW ile 2 MW arasında değişmektedir ve şirket hem inşaattan hem de devam eden bakımdan sorumludur.

Şirketin İşletme ve Bakım ekibi, DC ark arızalarından kaynaklanan artan sayıda invertör hatası ve termal olaylarla uğraşıyordu. Eskiyen konnektörler, tel sürtünmesi ve dizi devrelerindeki gevşek sonlandırmalar ana suçlulardı. Portföy genişledikçe reaktif bakımın maliyeti kar marjlarını aşındırmaya başladı.

Zorluk: Tespit Edilmeyen DC Ark Arızaları

DC ark hataları tehlikelidir çünkü standart bir sigortayı veya devre kesiciyi tetiklemeye yetecek kadar akım çekmeden devam ederler. Şirketin mevcut birleştirici kutularında sadece dizi sigortalar ve aşırı gerilim koruyucular takıldı. Bunlar aşırı akım ve aşırı gerilim koruması sağlıyordu ancak hasarlı kablolarda veya gevşek bağlantılarda meydana gelen seri ark hatalarını tespit edemiyorlardı.

Sonuçlar somuttu. Projeden önceki 12 ay içinde ekip, hasarlı konnektörlerden kaynaklandığı tespit edilen 14 invertör hatasına müdahale etti. Her yolculuk, saha ziyareti, termal görüntüleme taramaları ve dizideki her bağlantının manuel olarak incelenmesini gerektiriyordu. Tek bir sorun giderme oturumu ortalama sekiz saat sürdü. Ayrıca, bir arkın konnektörün yalıtımını eriterek dumana neden olduğu ve yangın tehlikesi oluşturduğu iki ramak kala olayı rapor edildi. Bu tür bir olayın tahmini maliyeti, eğer yakalanmazsa, varlık hasarı ve aksama süresi olarak 50.000 doları aşabilir.

Neden Soutya DC AFCI Birleştirici Kutusu?

Şirket üç seçeneği değerlendirdi. İlki, invertör girişine AFCI modülleri eklemekti, ancak bu yalnızca tüm dizilerin birleşik çıkışını izler ve hangi dizide arıza olduğunu belirleyemez. İkinci seçenek, tüm kablo konektörlerini daha yüksek kalitede olanlarla değiştirmekti; bu, gelecekteki bozulmayı önleyemezdi. Üçüncü seçenek ise 12'si 1 arada konfigürasyona sahip Soutya DC AFCI birleştirici kutusuydu.

Karar üç önemli avantaja dayanıyordu. İlk olarak, Soutya birleştirici kutusu dizi başına ark hatası tespiti sağlar. 12 girişin her biri bağımsız olarak izlenir, böylece arızanın yeri anında tespit edilir. İkincisi, ünite hem AFCI hem de aşırı akım korumasını tek bir muhafazada birleştirerek kurulumu basitleştirir ve incelenecek bileşen sayısını azaltır. Üçüncüsü, UL 1699B ile uyumludur ve IEC 62548'in tasarım gerekliliklerini destekleyerek hem Avrupa hem de ihracat pazarları için EPC'ye güven verir.

Uygulama ve Başvuru Süreci

Proje, her biri 8 ila 10 diziden oluşan üç ticari çatı dizisine dağıtıldı. Toplam proje, planlamadan devreye almaya kadar altı hafta sürdü. Mevcut birleştirici kutular sökülerek Soutya DC AFCI birleştirici kutu ile değiştirildi. 12'si 1 arada düzen mevcut dizi yönlendirmeyle eşleştiğinden ekip, DC kabloların çoğunu yeniden kullanarak malzeme maliyetlerinden ve kurulum süresinden tasarruf etti.

Tipik bir zorluk, kapalı alanlara uyarlama yapmaktı. Yeni birleştirici kutu, basit sigortalı üniteye göre daha büyük bir kaplama alanına sahiptir, bu nedenle montaj braketlerinin tek bir çatı üzerinde ayarlanması gerekiyordu. Ekip bu sorunu paslanmaz çelik bir arka plaka ve esnek bir boru kullanarak çözdü ve yapısal düzeni değiştirmeden yenilemeyi tamamladı.

Kurulumun ardından ekip, Modbus RTU çıkışını mevcut SCADA sistemine bağladı. Birleştirici kutu, dizi başına akımı, voltajı ve ark hatası durumunu uzaktan izleme merkezine aktardı. Devreye alma testleri, ünitenin tam diziyi tanımlarken 0,5 saniyeden kısa bir sürede temizlediği simüle edilmiş bir ark arızasını içeriyordu.

Ölçülebilir Sonuçlar

• Sorun giderme süresi %90 oranında azaldı:AFCI kutusu hatalı diziyi anında tanımladığı için ortalama arıza müdahale süresi 8 saatten 45 dakikaya düştü.
• İşletme ve Bakım maliyetlerini %35 oranında düşürdü:Üç site artık daha az acil durum çağrısını gerektiriyor. Portföy genelinde yıllık tasarruf miktarı 18.000 $'dır.
• İnvertör arıza süresinin %60 oranında azaltılması:İnverterin atmasına neden olabilecek sürekli arklanmanın önlenmesi sayesinde tesislerde %60 daha az plansız bağlantı kesintisi yaşandı.
• İki ark arızasını erken tespit etti:İlk 12 ay boyunca ünite ilk aşamada iki seri ark arızasını tespit ederek olası yangınları ve hasarları önledi.

Genel etki rakamların ötesine geçti. İşletme ve Bakım ekibi reaktif onarımdan proaktif incelemeye geçti. The data collected from the combiner box enabled them to schedule cable replacements during planned maintenance windows than on an emergency basis.

Müşteri Referansı

"Soutya DC AFCI birleştirici kutusu, ekibimize arızalı konnektörü yangına dönüşmeden önce tespit etme yeteneği verdi. Dizi başına alarm ve veri kaydı, PV portföyümüzü yönetme şeklimizi değiştirdi."

Dersler ve Öneriler

1. Ark hatası tespitini dizi seviyesine yerleştirin. İnverter düzeyinde algılama, arızaların yerini tespit edemez ve uzun DC kablolarını korumasız bırakır.
2. İzlemeyi korumayla birleştirin. Dizi başına akımı ve durumu bildiren bir birleştirici kutu, tahmine dayalı bakım için eyleme dönüştürülebilir veriler oluşturur.
3. Eğitim için bütçe. Ark arızası belirtileri aşırı akım olaylarından farklıdır ve teknisyenlerin müdahale etmek için teknolojiyi anlaması gerekir.

Şirket bu projeyi tekrar yürütecek olsaydı, yenileme yerine Soutya AFCI kutularını baştan itibaren tüm yeni projelere kuracaktı. 12'si 1 arada konfigürasyonun standartlaştırılması, yedek parça envanterini basitleştirecek ve tesisler arasında uzaktan teşhisin daha tutarlı olmasını sağlayacaktır.

Referanslar

1. UL 1699B:2018 Fotovoltaik (PV) DC Ark Arızası Devre Koruması.Bağlantı
2. IEC 62548:2016 Fotovoltaik (PV) diziler — Tasarım gereksinimleri.Bağlantı
3. IEC 60364-7-712:2017 Alçak gerilim elektrik tesisatları - Bölüm 7-712: Solar PV güç kaynağı sistemleri.Bağlantı