Gli interruttori automatici scatolati CC Soutya riducono i tempi di inattività dell'energia solare del 35%

Un impianto fotovoltaico da 50 MW nel sud-ovest americano ha sostituito 120 interruttori obsoleti con interruttori automatici scatolati DC Soutya. Il risultato: una riduzione del 35% dei tempi di inattività non programmati, un calo del tasso di guasto degli interruttori dal 4,2% allo 0,8% e un risparmio annuale sulla manutenzione di oltre 60.000 dollari.

Qual era la situazione operativa dell'impianto solare?

L'impianto gestisce 24 blocchi solari, ciascuno dei quali alimenta una stazione di conversione CC-AC da 2 MW. Il suo sistema di protezione CC originale era costituito da interruttori miniaturizzati non elencati UL installati durante la costruzione. Dopo 14 anni trascorsi nell'ambiente desertico, i martelli mostravano segni visibili di stress termico e molti erano inciampati durante le operazioni di pulizia di routine quando l'elevata umidità creava percorsi di perdita.

I gestori degli impianti erano sotto pressione per aumentare la disponibilità di energia dal 98,2% a oltre il 99% come parte di un accordo di acquisto di energia. Ogni viaggio non pianificato significava perdita di generazione e ogni visita di sostituzione richiedeva l'arresto completo della stringa.

Quali sfide ha causato il vecchio sistema di protezione DC?

Durante i 12 mesi precedenti, l'impianto ha registrato 47 guasti legati agli interruttori. Il problema più comune era lo sgancio intempestivo in caso di sovracorrente transitoria, innescato da guasti alle stringhe adiacenti. Quando un singolo interruttore a monte si è aperto, sette stringhe a valle si sono spente. Il team di manutenzione ha trascorso in media 3,5 ore per evento, compresi gli spostamenti attraverso il sito di 200 acri.

Anche gli interruttori più vecchi non disponevano di una chiara indicazione di guasto. I tecnici hanno dovuto rimuovere le coperture e utilizzare telecamere a infrarossi per identificare quale unità si era aperta. In due incidenti, un interruttore scattato è stato erroneamente richiuso mentre il guasto a valle era ancora esistente, danneggiando la scatola combinatrice e un inverter.

I pezzi di ricambio cominciavano a scarseggiare e il fornitore originale aveva interrotto la produzione del modello. L'impianto conteneva 40 unità di diverse marche, ma nessuna corrispondeva all'ingombro esistente, quindi ogni ricostruzione richiedeva modifiche ai pannelli.

Perché l'impianto ha scelto gli interruttori automatici scatolati CC di Soutya?

Il team di ingegneri ha valutato tre opzioni di sostituzione: interruttori CA con valori CC di un distributore locale, unità ricondizionate dal produttore originale e la linea di MCCB CC di Soutya. Gli interruttori ibridi CA-CC avevano capacità di interruzione inferiori e non hanno superato il test di cortocircuito interno dell'impianto a 10 kA. Le unità ricondizionate avevano una garanzia di 90 giorni e non risolvevano il problema del fastidioso modello di viaggio.

L'interruttore automatico scatolato CC di Soutya è stato selezionato dopo una prova affiancata su due stringhe. Il prodotto soddisfaceva i requisiti UL 489 e offriva una tensione operativa nominale di 1000 V CC con una capacità di interruzione di 25 kA, ben al di sopra della corrente di guasto massima disponibile in loco di 12 kA. Gli interruttori erano inoltre dotati di un indicatore visivo di intervento e di contatti ausiliari per il monitoraggio remoto, che nessun altro candidato ha fornito a un prezzo comparabile.

La decisione è stata influenzata anche dalla volontà di Soutya di fornire supporto tecnico applicativo e una garanzia di 5 anni senza domande sui componenti.

Come è stato implementato l'MCCB DC di Soutya?

Il programma di sostituzione è durato otto settimane in cinque sottostazioni. Il progetto è stato suddiviso in cinque fasi:

• Fase 1: indagine sul campo ed etichettatura di tutte le 120 posizioni dell'interruttore.
• Fase 2: Installazione di due pannelli sul blocco 7 e prova a carico di 48 ore.
• Fase 3: implementazione completa ai blocchi 7 e 8, con una corda rimasta sui vecchi interruttori come controllo.
• Fase 4: La sostituzione dei blocchi rimanenti dopo il confronto dei controlli ha mostrato una riduzione dei guasti di 4:1.
• Fase 5: Formazione di due elettricisti di impianto sulla diagnostica degli interventi e sulle procedure di sostituzione.

La principale sfida tecnica è stata l'adattamento delle guide di montaggio della scatola combinatrice esistente. Le dimensioni compatte di Soutya corrispondevano al layout standard della guida DIN, ma i capicorda delle sbarre erano leggermente più grandi. L'impianto ha utilizzato un adattatore in rame personalizzato fornito da Soutya e il tempo di installazione per interruttore è stato in media di 27 minuti, compreso il serraggio dei capicorda e l'applicazione di pasta antiossidante.

Quali risultati ha ottenuto la struttura?

Dopo l'installazione dell'ultimo interruttore, l'impianto ha monitorato le prestazioni per nove mesi. I tempi di inattività non programmati dovuti a guasti agli interruttori DC sono scesi da 11,6 ore al mese a 0,8 ore al mese, una riduzione del 35% dei tempi di inattività totali dell'impianto se normalizzati per la stagionalità. Il tasso di guasto degli interruttori è sceso dal 4,2% annuo allo 0,8%.

I costi di manutenzione sono diminuiti di 60.000 dollari all'anno, grazie al minor numero di visite in loco e all'eliminazione delle scorte di pezzi di ricambio. L'impianto ha restituito i vecchi demolitori inutilizzati a un rivenditore per $ 7.000. La disponibilità di energia è migliorata al 99,4%, il che ha comportato un bonus di prestazione di 150.000 dollari da parte dell'acquirente di energia.

I contatti ausiliari hanno consentito al sistema SCADA dell'impianto di mostrare un interruttore aperto in tempo reale. Il dispatch ora può inviare un elettricista alla stringa corretta, riducendo il tempo medio di diagnosi da 35 minuti a 6 minuti.

Cosa ha detto il responsabile della manutenzione dello stabilimento?

"Ci aspettavamo un tasso di intervento inferiore, ma non ci aspettavamo che la diagnostica fosse così pulita. Il flag di intervento e il contatto remoto consentono ai nostri operatori del pannello di vedere la posizione esatta senza lasciare la sala di controllo. Ha ridotto il nostro tempo di risposta a una frazione di quello che era", ha affermato il responsabile della manutenzione elettrica.

Quali lezioni possono imparare gli altri operatori?

Tre punti di questo progetto si applicano a qualsiasi struttura con apparecchiature di protezione CC obsolete:

• Verificare l'effettiva capacità di interruzione alla tensione massima del sistema. Un interruttore valutato a 25 kA a 1000 V CC non è uguale a uno valutato a 25 kA a 500 V CC.
• Utilizzare una sostituzione graduale e mantenere due o tre stringhe sulla vecchia apparecchiatura come gruppo di controllo. I dati comparabili dell'impianto hanno mostrato il risultato entro quattro settimane.
• Investi in interruttori con contatti ausiliari. Il segnale di stato remoto si è ripagato eliminando i tempi di pattugliamento e prevenendo la richiusura errata dopo un viaggio.

Se il progetto fosse stato ripetuto, il manager avrebbe ordinato ulteriori demolitori di riserva per coprire un secondo sito invece di vendere le vecchie unità. "Abbiamo sottovalutato la nostra fiducia nei demolitori Soutya e vogliamo standardizzare l'impianto gemello", ha osservato.

Riferimenti

• UL 489 Ed. 14-2025 - Interruttori automatici scatolati, interruttori scatolati e involucri per interruttori automatici
• Studio di simulazione sul processo di movimento dell'arco degli interruttori automatici miniaturizzati CC, DOI: 10.1063/5.0174184