Paano Pinutol ng 690V AC Combiner Box 4 In 1 ang mga AC-Side Fault ng Solar Plant ng 78%

Isang commercial-scale solar asset operator sa southern Europe ang namamahala ng 85 MW ng ground-mounted PV capacity sa labindalawang lugar. Gumagamit ang bawat site ng mga high-power string inverters na naglalabas ng 690 V AC. Bago mag-upgrade, ang AC-side na koneksyon sa pagitan ng apat na inverters at isang step-up na transpormer ay ang pinaka-prone point ng buong planta. Pagkatapos mag-retrofitting gamit ang Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out, pinutol ng operator ang AC-side fault downtime ng 78% sa loob ng anim na buwan.

Ano ang background ng customer at sitwasyon sa pagpapatakbo?

Ang kumpanya ay nagpapatakbo ng ilang 5 MW hanggang 10 MW PV plant na itinayo sa pagitan ng 2017 at 2020. Sa bawat planta, ang mga grupo ng apat na inverter ay naghahatid ng 690 V AC sa pamamagitan ng magkahiwalay na junction box at indibidwal na switchgear bago pumasok sa medium-voltage transformer.

Ang lumang mga kable at hindi pinagsamang kagamitan sa proteksyon ay naging isang isyu sa pagiging maaasahan. Ang mga halaman ay may tauhan ng isang maliit na pangkat ng O&M, at ang karaniwang oras upang masuri ang isang problema sa panig ng AC ay lumampas sa kalahating araw. Sa paglipat ng rehiyon sa mas maiikling feed-in-tariff window, kailangan ng may-ari ng mas mataas na availability at mas mababang gastos sa serbisyo bawat kilowatt-hour.

Ano nga ba ang naging dahilan ng paulit-ulit na bottleneck ng kanilang AC-side wiring?

Bago ang retrofit, ang bawat output ng inverter ay tumatakbo sa isang generic na 690 V AC junction box na nilagyan ng hiwalay na mga molded-case breaker, bolt-on surge arrester, at terminal blocks. Ang mga kahon na ito ay hindi nagbigay ng pantay na phase spacing o sapat na pag-aalis ng init. Ang mga pagkakamali ay naganap sa tatlong pangunahing anyo:

• Ang mga maluwag na terminal sa 690 V feeder ay nagdulot ng overheating at pasulput-sulpot na tripping.
• Ang mga arrester ay inimuntar nang walang wastong uri-2 na koordinasyon, kaya ang mga transient na dulot ng kidlat ay nasira ang mga yugto ng kapangyarihan ng inverter nang dalawang beses sa isang taon.
• Dahil ang pagpapanatili sa isang inverter ay nangangailangan ng pagbubukas ng isang live na enclosure, kinailangan ng mga manggagawa na isara ang buong grupo ng apat na inverter, na nagbubunga ng mga pagkalugi sa henerasyon na humigit-kumulang $920 kada oras bawat planta.

Ang kabuuang taunang halaga ng mga pagkabigo sa panig ng AC na ito—kabilang ang mga materyales sa pagkukumpuni, paggawa, at nawalang kita—ay $23,000 bawat 10 MW site.

Bakit pipiliin ang Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out?

Sinuri ng operator ang tatlong alternatibo: karaniwang mga board ng pamamahagi ng AC mula sa isang lokal na tagabuo ng panel, mga komersyal na fused disconnect, at ang Souya box. Ang tagabuo ng panel ay hindi makapaghatid ng 690 V AC switchboard na nakapasa sa Type-2 surge protection tests na kinakailangan ng IEC 61643-11. Ang mga fused disconnect ay kulang sa wastong short-circuit na koordinasyon sa downstream transformer.

Ang Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out ay eksaktong tumugma sa kasalukuyang electrical topology. Pinagsasama nito ang apat na 690 V AC input sa isang protektadong output na may apat na input circuit breaker at isang solong output breaker. Ang pinagsama-samang surge protective device ay na-rate ayon sa IEC 61643-11, at ang enclosure layout ay nagbibigay ng hiwalay na mga compartment para sa paglalagay ng kable at mga live na busbar. Binawasan nito ang kinakailangang footprint ng higit sa 60% kumpara sa nakaraang switchgear.

Paano na-deploy ang solusyon sa maraming site?

Ang proyekto sa pag-install ay tumakbo sa tatlong yugto sa loob ng apat na buwan. Pinili ng team ang planta na may pinakamataas na kasaysayan ng pagkakamali bilang pilot site.

Ang mga pangunahing hakbang ay:

1. Na-de-energize ang AC side ng isang four-inverter group at inalis ang kasalukuyang enclosure.
2. Inilagay ang Soutya box sa isang umiiral na unistrut frame malapit sa transformer.
3. Tinapos ang apat na 185 mm² na tansong kable mula sa mga inverters at isang 300 mm² na kable patungo sa transpormer.
4. Na-configure ang mga rating ng input breaker upang tumugma sa proteksyon ng output ng inverter at itakda ang SPD sa boltahe ng system na 690 V AC.
5. Inatasan ang output ng pagsubaybay sa RS485 at sinuri ang mga threshold ng biyahe laban sa SCADA ng planta.

Ang isang karaniwang kahirapan ay ang umiiral na mga kable ng output mula sa apat na inverters ay may iba't ibang haba at nakalagay sa iba't ibang mga ruta ng tray. Nagdulot iyon ng bahagyang hindi balanseng mga impedance ng linya. Ang solusyon ay ang pag-install ng mga link ng busbar equalizer at putulin ang mga haba ng cable sa loob ng bawat grupo; nanatiling pare-pareho ang temperatura ng terminal pagkatapos ng isang araw ng full-load na operasyon.

Anong masusukat na resulta ang nakamit ng halaman?

Anim na buwan pagkatapos ng unang pag-install, inihambing ng operator ang pilot site sa makasaysayang pagganap nito:

• Ang dalas ng AC-side fault ay bumaba mula sa labindalawang insidente bawat taon hanggang sa wala pang tatlo, isang 75% na pagbawas.
• Ang hindi nakaiskedyul na downtime mula sa 690 V AC faults ay bumaba ng 78%, na kumakatawan sa 11.5 karagdagang oras ng full-load na operasyon sa bawat pangkat ng inverter bawat taon.
• Ang taunang halaga ng AC-side failure, kabilang ang nawalang produksyon, ay bumaba mula $21,000 hanggang $5,500 bawat 10 MW na planta.
• Ang oras ng pag-install para sa bawat pangkat ng inverter ay bumaba mula sa dalawang buong araw hanggang apat na oras, na nakakatipid ng $1,600 sa paggawa bawat site.
• Ang paghihiwalay ng isang solong inverter para sa pagpapanatili ay hindi na nangangailangan ng pagsasara ng buong grupo; ang grupo ay nananatiling online sa 75% na kapasidad.

Ano ang sinasabi ng tagapamahala ng halaman?

Inilarawan ng plant engineering manager ng operator ang epekto: "Inalis ng Soutya 690V AC combiner box ang pinakamalalang thermal at surge failure na naranasan namin sa 690 volts. Sa loob ng labindalawang buwan, hindi namin muling naitakip ang isang terminal ng feeder, at maaari naming ihiwalay ang isang inverter nang hindi humihinto sa produksyon para sa buong block. Nagbayad ang pagbabagong iyon para sa sarili nito sa proyektong ito."

Ano ang matututuhan ng ibang pang-industriya at solar operator mula sa retrofit na ito?

Ang kasong ito ay tumuturo sa ilang mga aralin, hindi limitado sa orihinal na halaman.

• Ang proteksyon sa panig ng AC ay karapat-dapat sa parehong higpit ng pagtutukoy gaya ng proteksyon ng string ng DC-side. Ang IEC 61643-11 Type-2 na nasubok na mga SPD at IEC 62548 array design practices ay dapat na i-mirror sa AC output.
• Binabawasan ng kumpletong 4-in-1-out combiner box ang paggawa sa pag-install at oras ng paghahanap ng fault, sa mga retrofit na halaman kung saan ang pisikal na espasyo ay naayos.
• Bago pumili ng kahon, suriin ang mga haba ng cable, pagkakabukod, at pagruruta ng tray; ang pantay na impedance ng pagharang ay magbabawas ng panganib sa hotspot.

Kung uulitin ng operator ang proyekto, mag-o-order ito ng isang ekstrang kahon sa paunang batch at magsasagawa ng mga thermal imaging scan sa panahon ng pag-commissioning, dahil ginawa ng mga pag-scan na iyon ang mga huling pagsusuri sa terminal at masusubaybayan. Inilapat na ng kumpanya ang parehong 690V AC combiner box sa mas lumang 10 MW na planta nito at inaasahan ang parehong pagpapabuti ng availability sa buong portfolio na 85 MW.

Mga sanggunian sa industriya:

• IEC 62548:2016 Photovoltaic (PV) array — Mga kinakailangan sa disenyo. (Pinagmulan: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 Low-voltage surge protective device — Part 11: Mga SPD na konektado sa mga low-voltage power system. (Pinagmulan: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)