Come un installatore solare riduce i guasti del circuito CC del 62% con gli MCB CC

Un appaltatore di EPC e O&M nel settore solare che gestisce 60 MW di piccoli impianti commerciali su tetto e a terra in Arizona e Nevada ha sostituito la protezione delle stringhe CC basata su fusibili con gli interruttori automatici miniaturizzati CC Soutya in 210 armadi combinati. I tempi di inattività dovuti a guasti sono diminuiti del 62% e il retrofit si è ammortizzato in meno di sette mesi.

Background del cliente: chi ha accettato l'aggiornamento della protezione DC?

Il cliente è un'azienda di ingegneria solare, approvvigionamento e costruzione con una divisione interna di operazioni e manutenzione. L'organico è di 120 persone. La flotta copre 60 MW attraverso 340 sistemi commerciali su tetto e sei array a terra in Arizona, Nevada e Utah meridionale. I proprietari di asset includono catene di vendita al dettaglio, operatori di celle frigorifere e due servizi municipali.

Le dimensioni della flotta sono cresciute del 40% in 18 mesi mentre il personale O&M è rimasto invariato. I contratti di servizio prevedono una finestra di risposta di 48 ore per i guasti che incidono sulla produzione, con penalità in caso di mancata risposta.

Quali problemi ha creato la protezione DC esistente?

Ciascuna scatola combinatrice proteggeva da 12 a 16 stringhe con fusibili da 15 A e 20 A CC. Tale accordo ha prodotto tre problemi ricorrenti.

• La diagnosi ha richiesto più tempo della riparazione.Un fusibile bruciato non dice quale corda lo abbia causato. Gli equipaggi hanno isolato l'intero combinatore, quindi hanno testato le stringhe una alla volta con una pinza amperometrica. Il tempo medio per isolare una stringa guasta è stato di 74 minuti e per ogni chiamata erano necessari due tecnici.
• I ricambi si moltiplicano.Dodici SKU di fusibili erano presenti sui camion per coprire i valori di tensione, amperaggio e tipi di supporto, per una spesa annua di 26.400 dollari.
• I tempi di inattività si sono accumulati.Le interruzioni delle stringhe hanno rimosso 1.480 MWh di produzione dalla flotta in un anno, per un valore di circa 77.000 dollari a tariffe convenzionate, e hanno causato 620 trasporti di camion non programmati a 310 dollari ciascuno.

La grandine nell'area metropolitana di Phoenix durante una primavera ha prodotto 90 guasti ai fusibili in una settimana. Gli equipaggi hanno lavorato durante il fine settimana e due proprietari di beni hanno presentato crediti di servizio rispetto alla finestra di risposta.

Perché scegliere gli interruttori automatici miniaturizzati CC Soutya?

Il team di ingegneri ha confrontato quattro percorsi. Il monitoraggio a livello di stringa con i fusibili esistenti comportava un costo di capitale superiore a 900 dollari per combinatore. L'indicazione dei portafusibili ha risolto la diagnosi ma ha mantenuto l'inventario dei fusibili e i tempi di fermo. Gli interruttori DC scatolati superavano la profondità degli involucri esistenti, il che significava nuove scatole e nuove piattaforme di cemento nei siti montati a terra.

L'interruttore automatico miniaturizzato CC Soutya si adattava all'involucro e al flusso di lavoro su quattro punti:

• Funzionamento ripristinabile con un indicatore di intervento visibile, in modo che un tecnico identifichi a vista la stringa guasta.
• Un ingombro della guida DIN a due poli che rientra nella guida esistente da 35 mm senza modifiche al contenitore.
• Una camera ad arco specifica per DC con piastre divisorie. La corrente continua non ha corrente zero naturale, quindi l'estinzione dell'arco dipende dalla geometria della camera e dalla velocità di intervento piuttosto che dal passaggio per lo zero.
• Una gamma da 6 A a 63 A che copriva l'intera flotta con tre SKU invece di dodici.

I valori nominali sono stati controllati rispetto alla norma IEC 60947-2 e all'elenco dei combinatori, compresi i valori nominali di tensione CC, il potere di interruzione e la marcatura della polarità.

Come è stata implementata l'implementazione dell'MCB DC?

Il progetto è durato 14 settimane in due stati.

1. Audit della flotta (settimane 1–3).Le squadre hanno registrato il conteggio delle stringhe, la tensione a circuito aperto, la corrente operativa, le dimensioni dell'involucro e la temperatura ambiente interna di ciascun combinatore.
2. Specifiche e validazione al banco (settimane 4-6).Sono state testate venti unità su un array da 1,2 MW con imaging termico durante i picchi di irraggiamento, oltre alla verifica dello scatto ai limiti CC dell'inverter.
3. Progetto pilota su tre siti (settimane 7–9).Le squadre sul campo hanno cronometrato la procedura di ripristino e registrato ogni evento di viaggio.
4. Lancio della flotta a due ondate (settimane 10-13).Il lavoro si è svolto all'interno delle finestre di manutenzione programmata, quindi nessuna generazione è andata persa a causa del retrofit.
5. Documentazione e ricambi (settimana 14).Gli schemi unifilari, le specifiche di coppia e l'etichettatura sono stati aggiornati e ogni camion ha ricevuto un kit di ricambi standardizzato.

Il momento difficile.Due combinatori nel progetto pilota sono intervenuti tra le 13:00 e le 15:00 nelle giornate limpide. La corrente di stringa misurata è di 8,6 A rispetto a un interruttore da 10 A all'interno di un involucro con temperatura ambiente interna di 68°C. Il declassamento termico all'interno del box ha spinto la capacità effettiva al di sotto dell'uscita della stringa. La soluzione è stata l'aumento delle posizioni a interruttori da 16 A e l'aggiunta di uno spazio di ventilazione di 20 mm all'interno della porta dell'armadio, dopodiché i siti hanno funzionato per otto settimane senza interventi fastidiosi.

Cosa ha portato in numeri il passaggio agli MCB CC?

• Trasporti di camion non programmati: da 620 a 260 all'anno, una riduzione del 58%, con un risparmio di 111.600 dollari in costi di manodopera e veicoli.
• Generazione persa a causa di interruzioni delle stringhe: da 1.480 MWh a 562 MWh all'anno, in calo del 62%, recuperando circa 47.800 dollari di entrate contrattuali.
• Tempo medio per isolare una stringa guasta: da 74 minuti a 22 minuti, in calo del 70%.
• Spesa annuale per la componente di protezione: da $ 26.400 a $ 17.400, in calo del 34%.
• Risparmio totale identificato: 187.000 dollari all'anno a fronte di un costo di retrofit pari a circa 96.000 dollari, con un recupero dell'investimento in meno di sette mesi.

Anche il profilo di sicurezza dell'equipaggio è cambiato. La sostituzione del fusibile sotto carico è scomparsa dalla procedura standard e l'istruzione di lavoro DC per un guasto di stringa ora consiste in un blocco, un controllo visivo e un ripristino.

Cosa dice il cliente del progetto?

"Un guasto a una stringa significava due tecnici, un kit di fusibili e gran parte del pomeriggio", ha affermato il direttore di O&M. "Ora un tecnico apre l'involucro, legge l'interruttore scattato, ripara la stringa e la reimposta. Le chiamate pomeridiane si sono dimezzate nel primo mese."

Il responsabile della progettazione ha aggiunto: "L'audit era la parte più importante. Il dimensionamento degli interruttori in base all'ambiente dell'involucro anziché alla corrente della stringa sulla targa è ciò che ha tenuto lontani i viaggi fastidiosi".

Cosa possono imparare da questo progetto gli altri EPC e i proprietari di asset?

• Dimensioni per la scatola, non per la scheda tecnica.La temperatura ambiente interna su un armadio da tetto può essere di 25°C al di sopra dell'aria esterna e declassare un interruttore ben al di sotto del valore nominale riportato sulla targa.
• Pilota sul sito più caldo e con la massima irradianza.Una singola prova in condizioni climatiche fresche nasconde il comportamento termico che crea fastidiosi viaggi a luglio.
• Considerare il tempo di diagnosi come il principale risparmio.I pezzi di ricambio hanno consentito un terzo del risparmio; la localizzazione più rapida del guasto ha fatto il resto.
• Riflessione.Il team inizierà l'audit prima della stagione della grandine e negozierà un kit di retrofit preassemblato con il fornitore della custodia, una modifica del valore di 12 dollari per custodia in manodopera di installazione.

Riferimenti

• IEC 60947-2:2019, Apparecchiature di manovra e controllo a bassa tensione — Parte 2: Interruttori automatici.webstore.iec.ch/publication/62482
• UL 1699B:2018, Protezione del circuito contro i guasti da arco elettrico CC fotovoltaico (PV).shopulstandards.com/ProductDetail.aspx?productId=UL1699B
• Studio di simulazione sul processo di movimento dell'arco di interruttori automatici miniaturizzati CC.doi.org/10.1063/5.0174184

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Le specifiche e gli ampere nominali dell'interruttore miniaturizzato CC Soutya sono disponibili sul sitoInterruttore automatico miniaturizzato CCpagina del prodotto.