Bir Güneş Enerjisi Santrali, 1000V DC Birleştirici Kutu 2 Giriş 1 Çıkış İzolatörüyle Dizi Arıza Riskini Nasıl %60 Azalttı?

Müşteri Geçmişi

Amerika Birleşik Devletleri'nin güneybatısındaki orta ölçekli bir güneş enerjisi çiftliği operatörü, 50 MW'lık bir PV kurulumunu yönetiyor. Tesis 1.500V DC diziler kullanıyor ancak eski altyapı nedeniyle birleştirme kutuları 1.000V DC'de çalışıyor. Sitede, her biri birden fazla diziyi yöneten 200'den fazla birleştirici kutu bulunmaktadır. Bakım ekibi sık sık izolatör arızaları ve ark parlaması olaylarıyla boğuşuyor, bu da plansız arıza sürelerine ve güvenlik tehlikelerine neden oluyordu.

Mevcut Birleştirici Kutularla İlgili Zorluklar

Mevcut birleştirici kutularda manuel izolasyon gerektiren döner anahtarlar kullanılıyordu. Teknisyenler bakım sırasında yukarı yöndeki invertörleri kapatmak zorunda kaldı ve bu da aylık %2'ye varan üretim kayıplarına yol açtı. İzolasyon anahtarları da tekrarlanan kullanımdan sonra bozuldu ve aşırı ısınmayla sonuçlanan temas direncine neden oldu. Geçtiğimiz yıl, beş kutuda küçük ark parlaması olayları yaşandı ve bir teknisyen (ciddi olmayan) yaralandı. Eski tasarımda ark hatası tespiti yoktu ve muhafaza, dış mekan toz ve nem girişine ilişkin en son IP65 standartlarını karşılamıyordu.

Operatör, anahtarları farklı bir tedarikçinin daha yüksek dereceli birimleriyle değiştirmeyi denedi, ancak donanım sorunları ve mevcut 2'si 1 arada çıkış konfigürasyonuyla (iki giriş dizisi, bir çıkış) uyumsuzluk gecikmelere neden oldu. Bir rakibin entegre izolatörlü birleştirici kutusu, tam yük altında 1.000 V'luk yetersiz DC voltaj değeri nedeniyle altı ay içinde arızalandı.

Neden Soutya 1000V DC Birleştirici Kutu 2'si 1 Çıkışlı İzolatör?

Teknik ekip üç satıcıyı değerlendirdi. Soutya'nın ürünü iki nedenden dolayı öne çıktı: izolatör anahtarı, tesisin dizi başına 25A ihtiyacını aşarak 32A sürekli akımda 1.000V DC'ye kadar test edildi. Kutu, etiketli terminallerle gerçek bir 2'si 1 arada yapılandırma sunarak kurulum hatalarını azalttı. IP65 dereceli muhafaza ve dahili dc ark hatası koruması (UL 1699B'yi karşılar) güvenlik sorunlarını ele aldı. Ünite, yıldırım kaynaklı geçici akımlara karşı koruma sağlayan, IEC 61643-11'e göre 1.000 V DC dereceli bir aşırı gerilim koruma cihazı içeriyordu.

Kararda Soutya'nın 5 yıllık garantisi ve yerel stok mevcudiyeti de etkili oldu. Birim başına fiyat, benzer özelliklere sahip en yakın rakibe göre %15 daha düşüktü.

Uygulama Süreci

Proje, iki ay içinde eskiyen 50 birleştirme kutusunun yerini aldı. Her değişim iki kişilik bir ekip için enerjinin kesilmesi, kablo aktarımı ve test dahil olmak üzere iki saat sürdü. İzo-giriş tasarımı, yukarı yönde kapatma olmadan hızlı kilitleme/etiketleme prosedürüne olanak sağladı. Zorluklardan biri, mevcut kablo kanalı düzeninin yeni kutunun çıkıntılarıyla aynı hizada olmamasıydı; Ekip, yeni delikler açmak yerine esnek kablo kanalı adaptörleri kullanarak muhafazanın IP derecesini korudu. Kurulumdan sonra her kutu yalıtım direnci ve polarite açısından test edildi. Tipik bir sorun, gevşek terminal vidalarıydı; Soutya'nın talimatlarına göre 5 Nm'ye ayarlanmış bir tork sürücüsü kullanılarak çözüldü. Devreye alma aşamasında herhangi bir arıza yaşanmadı.

Ölçülebilir Sonuçlar

Altı aylık çalışmadan sonra:

• Planlanmamış kesinti süresi ayda 12 saatten 5 saatin altına düşerek %60 azaldı.
• Anahtar değişimlerinin azalması nedeniyle bakım maliyetleri yıllık 8.000 $ azaldı.
• Manuel kapatmalardan kaynaklanan enerji üretimi kaybı %1,5 düşerek yıllık gelire 12.000 dolar eklendi.
• Ark parlaması olayları tamamen durdu; hiçbir güvenlik olayı bildirilmedi.
• Tutarlı dizi voltajının kısmi gölgeleme kayıplarını azaltması nedeniyle invertör verimliliği %0,3 oranında arttı.

50 ünitenin genel geri ödeme süresi 11 aydı.

Müşteri Referansı

"Soutya birleştirme kutusuna geçiş yapmak hiç düşünmeden oldu. Yerleşik izolatör ve SPD bizi geçen yaz fırtına sırasında olası bir yangından kurtardı. Teknisyenlerimiz kendilerini daha güvende hissediyor ve artık rutin bakım nedeniyle üretimin yarım gününü kaybetmiyoruz." — Tesis Operasyon Müdürü

Dersler ve Öneriler

1. İzolasyon güvenliğine öncelik verin:Mevcut 1000 V DC sistemler için ark parlaması riskini azaltmak amacıyla entegre izolatörlü birleştirici kutulara yükseltin. Soutya ünitesinin yük kesme derecesi, akım altında bağlantının güvenli bir şekilde kesilmesini sağlar.
2. Aşırı gerilim korumasını dahil edin:Yıldırımın az olduğu alanlarda bile SPD'ler geçici geçişlerden kaynaklanan kümülatif hasarı önler. Bu kutudaki IEC 61643-11 uyumlu SPD zaten iki dalgalanmayı hatasız bir şekilde karşılamıştır.
3. Uyumluluğu erken doğrulayın:Uygunluğu, çıkıntıları ve kablo kanalı konnektörlerini test etmek için numune sipariş edin. Esnek kablo kanalıyla saha uyarlaması küçük çaplıydı ancak mühendislerden önceden onay alınması gerekiyordu.

Referanslar: IEC 62548:2016 Fotovoltaik (PV) diziler – Tasarım gereksinimleri (birleştirici kutu kablolaması ve aşırı akım korumasıyla ilgili bölüm). IEC 61643-11:2011 Düşük voltajlı aşırı gerilim koruma cihazları (bölüm 11, PV için DC SPD'leri kapsar). UL 1699B:2018 Fotovoltaik (PV) DC Ark Arızası Devre Koruması (birleştirici kutularda ark arızası tespiti için).