Cách Trình cài đặt PV thương mại cắt giảm 85% thời gian ngừng hoạt động do lỗi hồ quang bằng Hộp kết hợp DC AFCI

2026-08-05 0 Để lại cho tôi một tin nhắn

Bối cảnh khách hàng

Một công ty EPC năng lượng mặt trời thương mại trong khu vực, có trụ sở tại Arizona, chuyên về hệ thống PV trên mái nhà và trên mặt đất cho các nhà kho và trung tâm phân phối. Công ty lắp đặt khoảng 25 MW mỗi năm, với các dự án điển hình có công suất từ 500 kW đến 3 MW. Khách hàng của họ là các nhà khai thác hậu cần và nhà cung cấp kho lạnh, những người cần tài sản năng lượng mặt trời đáng tin cậy với mức độ gián đoạn điện tối thiểu.

Những thách thức với Hộp kết hợp tiêu chuẩn và AFCI cấp biến tần

Trong nhiều năm, trình cài đặt đã sử dụng các hộp kết hợp DC tiêu chuẩn chỉ có cầu chì và bộ ngắt kết nối DC. Tính năng bảo vệ lỗi hồ quang đã được xử lý ở cấp độ biến tần, nhưng điều này gây ra hai sự cố tái diễn. Đầu tiên, việc phát hiện cấp độ biến tần không thể xác định được dây hoặc hộp tổ hợp nào bị lỗi, buộc các đội phải kiểm tra mọi đầu nối trên mái nhà. Thứ hai, bộ biến tần tạo ra các ngắt sai trong quá trình chuyển mạch lưới và khởi động bộ biến tần, làm tắt toàn bộ hệ thống.

Sự cố nghiêm trọng nhất liên quan đến đầu nối lỏng bên trong hộp tổ hợp gây ra lỗi hồ quang nối tiếp. Hồ quang cháy âm ỉ trong nhiều tuần trước khi cuộc kiểm tra nhiệt phát hiện ra nó. Sự kiện đó đã gây ra hỏa hoạn và gây ra yêu cầu bồi thường trách nhiệm pháp lý lên tới sáu con số. Nhóm EPC biết rằng họ cần bảo vệ lỗi hồ quang gần nguồn hơn, nhưng việc trang bị thêm các mô-đun AFCI bên ngoài vào các hộp tổ hợp hiện có rất tốn kém và phức tạp. Mỗi mô-đun yêu cầu hệ thống dây điện, vỏ bọc riêng biệt và phối hợp với biến tần.

Tại sao lại sử dụng Hộp kết hợp DC AFCI 12 trong 1 của Soutya?

Công ty đã đánh giá ba tùy chọn: chỉ tiếp tục với AFCI cấp biến tần, thêm các mô-đun AFCI bên ngoài hoặc chuyển sang hộp kết hợp DC AFCI tích hợp. Các mô-đun bên ngoài đáp ứng các yêu cầu UL 1699B nhưng tốn thêm hơn 2.000 USD cho mỗi bộ kết hợp và kéo dài thời gian lắp đặt thêm vài giờ trên mỗi thiết bị. Hộp Soutya tích hợp kết hợp 12 đầu vào chuỗi, phát hiện lỗi hồ quang trên mỗi chuỗi, bảo vệ quá dòng và thiết bị bảo vệ đột biến trong một vỏ. Nó được liệt kê vào UL 1699B và được thiết kế để xử lý điện áp hệ thống 600 VDC và 1200 VDC, phù hợp với thông số kỹ thuật dự án tiêu chuẩn của công ty.

Quyết định này phụ thuộc vào tính kinh tế lắp đặt và độ tin cậy của hệ thống. Với hộp Soutya, đội ngũ chỉ cần lắp thiết bị, nối dây dẫn và đặt các thông số ngưỡng AFCI. Không cần có mô-đun bên ngoài hoặc vỏ bọc bổ sung. Thiết kế tích hợp cũng làm giảm số lượng điểm cuối, giảm nguy cơ xảy ra sự cố hồ quang trong tương lai. Thử nghiệm thực tế trên một dự án trên mái nhà có công suất 1,2 MW đã thuyết phục đội ngũ kỹ thuật rằng sản phẩm sẽ hoạt động trong điều kiện thực tế.

Quy trình thực hiện

Dự án thí điểm là một dãy lắp đặt trên mái nhà có công suất 1,2 MW tại một trung tâm phân phối điện lạnh. Quá trình lắp đặt diễn ra trong hai tuần, với 24 hộp kết hợp Soutya DC AFCI được phân bổ trên mái nhà. Mỗi hộp kết hợp 12 chuỗi, với một nguồn cấp dữ liệu đầu ra tới bộ biến tần trung tâm.

Chuẩn bị và lắp đặt trang web: Các hộp kết hợp được gắn trên các giá đỡ thanh chống được lắp đặt sẵn gần các bức tường bên ngoài. Dây DC từ các mảng được kéo vào các đệm và kết thúc ở các đầu vào đầu vào.
cấu hình AFCI: Trình cài đặt đặt ngưỡng phát hiện lỗi hồ quang của mỗi kênh bằng cách sử dụng công tắc DIP tích hợp và đồng hồ đo điện áp. Chức năng tự kiểm tra đã xác minh mạch phát hiện hồ quang trên tất cả 12 đầu vào mà không gây ra tình trạng tắt máy phiền toái.
Phối hợp với biến tần: Đầu ra của mỗi hộp tổ hợp được kết nối với bus DC của biến tần. Tín hiệu ngắt AFCI được nối tới đầu vào dừng từ xa của biến tần, đảm bảo rằng biến tần tắt trong vòng 0,5 giây khi xảy ra lỗi – gấp hơn hai lần so với yêu cầu 2 giây trong UL 1699B.
Vận hành: Sau khi cấp điện, đội thực hiện một loạt mô phỏng lỗi hồ quang thủ công bằng cách sử dụng máy tạo hồ quang đã hiệu chuẩn. Tất cả 24 hộp đều phát hiện được vòng cung và chuyển tiếp tín hiệu ngắt một cách chính xác.

Bước khó khăn duy nhất là tích hợp tín hiệu ngắt AFCI với một mẫu biến tần cũ thiếu đầu vào tắt máy chuyên dụng. Nhóm đã giải quyết vấn đề này bằng cách nối dây rơ-le ngắt tới bộ điều khiển công tắc ngắt kết nối DC của biến tần, quá trình sửa đổi mất 30 phút cho mỗi biến tần. Đây là thay đổi kỹ thuật một lần và không ảnh hưởng đến phần còn lại của quá trình cài đặt.

Kết quả có thể định lượng

Sau một năm hoạt động, hệ thống thí điểm đã tạo ra những cải tiến đáng kể so với các thiết kế hộp tổ hợp trước đây của công ty.

Thời gian ngừng hoạt động liên quan đến lỗi hồ quang giảm 85%– từ trung bình 12 giờ mỗi quý đến dưới 2 giờ. Chỉ riêng việc loại bỏ các hành trình sai khi khởi động biến tần đã tiết kiệm được 8 giờ ngừng hoạt động mỗi quý.
Hai lỗi hồ quang thực được phát hiện và cách ly– một do đầu nối MC4 bị ăn mòn và một do vít đầu cực bị lỏng. Cả hai sự kiện đều được phát hiện trước khi thiệt hại do nhiệt xảy ra, giúp giảm chi phí sửa chữa và trách nhiệm pháp lý ước tính khoảng 50.000 USD.
Tỷ lệ chuyến đi sai giảm từ 5 mỗi năm xuống còn 1. Chuyến đi sai lầm duy nhất xảy ra trong một sự kiện điện áp lưới tiện ích bất thường và quá trình thiết lập lại mất 10 phút.
Thời gian lắp đặt trên mỗi hộp kết hợp giảm 40%– từ 4 giờ đến 2,5 giờ – vì ê-kíp không còn phải lắp đặt các thiết bị AFCI và hộp nối riêng biệt nữa.

Khách hàng đã chấp thuận triển khai thiết kế hộp tổ hợp tương tự cho ba dự án tiếp theo của họ, với tổng công suất 4 MW.

Lời chứng thực của khách hàng

"Hộp kết hợp Soutya AFCI đã loại bỏ lớp phức tạp khỏi thiết kế của chúng tôi. Nó mắc phải lỗi hồ quang mà biến tần chưa từng thấy và việc vận hành rất dễ dàng. Chúng tôi đã tiêu chuẩn hóa hộp này cho tất cả các hệ thống lắp đặt thương mại của mình." - Kỹ sư điện cao cấp

Bài học và khuyến nghị

Bảo vệ lỗi hồ quang thuộc về cấp độ tổ hợp, không phải ở biến tần.Hộp tổ hợp là điểm nối có nguy cơ cao nhất xảy ra sự cố hồ quang nối tiếp do có nhiều đầu nối trong một vỏ bọc nhỏ. Việc thực hiện phát hiện ở đó mang lại phản hồi nhanh hơn và khắc phục sự cố tốt hơn.
AFCI tích hợp giúp giảm tổng chi phí hệ thống.Mặc dù hộp Soutya có giá cao hơn 30% so với hộp kết hợp tiêu chuẩn, việc loại bỏ các mô-đun AFCI bên ngoài và giảm nhân công lắp đặt giúp tiết kiệm ròng khoảng 1.000 USD mỗi hộp. Đối với một dự án 1 MW với 20 hộp, số tiền tiết kiệm được là 20.000 USD.
Vận hành và tự kiểm tra là rất quan trọng.Xác minh hành vi AFCI trước khi cấp điện cho mảng. Ngoài ra, hãy phối hợp logic ngắt với biến tần để đảm bảo khả năng tắt máy đủ đáp ứng các yêu cầu UL 1699B và NEC 690.12.
Nếu xem lại dự án, nhóm sẽ bổ sung tính năng giám sát từ xa về trạng thái AFCI.Điều đó sẽ cho phép xác định vị trí lỗi nhanh hơn và ngăn cản kỹ thuật viên trèo lên mái nhà một cách không cần thiết.