Cách trang trại năng lượng mặt trời giảm 60% rủi ro hỏng dây với Bộ cách ly 2 trong 1 đầu ra 1000V DC

Bối cảnh khách hàng

Một nhà điều hành trang trại năng lượng mặt trời quy mô trung bình ở Tây Nam Hoa Kỳ quản lý việc lắp đặt hệ thống quang điện 50 MW. Cơ sở này sử dụng dây DC 1.500V nhưng do cơ sở hạ tầng cũ nên các hộp tổ hợp hoạt động ở điện áp 1.000V DC. Trang web có hơn 200 hộp kết hợp, mỗi hộp xử lý nhiều chuỗi. Đội bảo trì đã phải vật lộn với các sự cố thường xuyên xảy ra với bộ cách ly và sự cố phóng điện hồ quang, gây ra thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến ​​và các mối nguy hiểm về an toàn.

Những thách thức với các hộp kết hợp hiện có

Các hộp tổ hợp hiện tại đã sử dụng các công tắc quay cần cách ly thủ công. Các kỹ thuật viên đã phải tắt bộ biến tần ngược dòng trong quá trình bảo trì, dẫn đến tổn thất phát điện lên tới 2% hàng tháng. Các công tắc cách ly cũng bị xuống cấp sau nhiều lần sử dụng, gây ra điện trở tiếp xúc dẫn đến quá nhiệt. Trong năm vừa qua, năm chiếc hộp đã xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang nhỏ, khiến một kỹ thuật viên bị thương (không nghiêm trọng). Thiết kế lỗi thời thiếu khả năng phát hiện lỗi hồ quang và vỏ không đáp ứng các tiêu chuẩn IP65 mới nhất về khả năng xâm nhập của bụi và hơi ẩm ngoài trời.

Nhà điều hành đã thử thay thế các thiết bị chuyển mạch bằng các thiết bị được đánh giá cao hơn từ một nhà cung cấp khác, nhưng các vấn đề về lắp đặt và tính không tương thích với cấu hình 2 trong 1 đầu ra hiện có (hai chuỗi đầu vào, một đầu ra) đã gây ra sự chậm trễ. Hộp tổ hợp có bộ cách ly tích hợp của đối thủ cạnh tranh bị hỏng trong vòng sáu tháng do định mức điện áp DC không đủ ở mức 1.000V khi đầy tải.

Tại sao nên sử dụng Hộp cách ly 2 trong 1 đầu ra Soutya 1000V DC?

Nhóm kỹ thuật đã đánh giá ba nhà cung cấp. Sản phẩm của Soutya nổi bật vì hai lý do: công tắc cách ly đã được thử nghiệm ở mức điện áp 1.000V DC ở dòng điện liên tục 32A, vượt quá yêu cầu 25A trên mỗi chuỗi của trang web. Hộp cung cấp cấu hình 2 trong 1 đầu ra thực sự với các đầu cuối được dán nhãn, giúp giảm lỗi cài đặt. Vỏ được xếp hạng IP65 và tính năng bảo vệ chống hồ quang một chiều tích hợp (đáp ứng UL 1699B) đã giải quyết các mối lo ngại về an toàn. Thiết bị này bao gồm một thiết bị bảo vệ đột biến được định mức ở 1.000V DC theo tiêu chuẩn IEC 61643-11, bảo vệ chống lại hiện tượng quá độ do sét gây ra.

Quyết định này cũng bị ảnh hưởng bởi chế độ bảo hành 5 năm của Soutya và lượng hàng sẵn có tại địa phương. Giá mỗi chiếc thấp hơn 15% so với đối thủ cạnh tranh gần nhất có thông số kỹ thuật tương tự.

Quy trình thực hiện

Dự án đã thay thế 50 hộp máy tổ hợp cũ trong hơn hai tháng. Mỗi lần thay thế mất hai giờ đối với một nhóm gồm hai người, bao gồm cả việc ngắt điện, chuyển dây và kiểm tra. Thiết kế iso-intor cho phép quy trình khóa/gắn thẻ nhanh chóng mà không cần tắt nguồn ngược dòng. Một thách thức là cách bố trí ống dẫn hiện tại không phù hợp với các phần mở rộng của hộp mới; nhóm đã sử dụng bộ điều hợp ống dẫn linh hoạt thay vì cắt các lỗ mới để duy trì xếp hạng IP của vỏ. Sau khi lắp đặt, mỗi hộp đều được kiểm tra điện trở cách điện và độ phân cực. Một vấn đề điển hình là các vít đầu cực bị lỏng—được giải quyết bằng cách sử dụng bộ điều khiển mô-men xoắn được đặt ở mức 5 Nm theo hướng dẫn của Soutya. Không có sự cố nào xảy ra trong giai đoạn vận hành.

Kết quả có thể định lượng

Sau sáu tháng hoạt động:

• Thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch giảm 60%, từ 12 giờ mỗi tháng xuống còn dưới 5 giờ.
• Chi phí bảo trì giảm 8.000 USD mỗi năm do số lần thay thế công tắc giảm.
• Thất thoát năng lượng do tắt máy thủ công đã giảm 1,5%, tăng thêm 12.000 USD doanh thu mỗi năm.
• Sự cố tia hồ quang đã chấm dứt hoàn toàn; không có sự kiện an toàn nào được báo cáo.
• Hiệu suất của biến tần được cải thiện 0,3% do điện áp chuỗi ổn định giúp giảm tổn thất do bóng che một phần.

Thời gian hoàn vốn chung của 50 chiếc là 11 tháng.

Lời chứng thực của khách hàng

"Việc chuyển sang hộp tổ hợp Soutya là điều không cần bàn cãi. Bộ cách ly và SPD tích hợp đã cứu chúng tôi khỏi một vụ hỏa hoạn có thể xảy ra vào mùa hè năm ngoái trong một cơn bão sét. Các kỹ thuật viên của chúng tôi cảm thấy an toàn hơn và chúng tôi không còn mất nửa ngày sản xuất để bảo trì định kỳ nữa." - Giám đốc vận hành cơ sở

Bài học và khuyến nghị

1. Ưu tiên an toàn cách ly:Đối với các hệ thống 1.000V DC hiện có, hãy nâng cấp lên hộp tổ hợp có bộ cách ly tích hợp để giảm rủi ro hồ quang điện. Xếp hạng ngắt tải của thiết bị Soutya đảm bảo ngắt kết nối an toàn dưới dòng điện.
2. Bao gồm bảo vệ đột biến:Ngay cả ở những khu vực có ánh sáng yếu, SPD ngăn chặn thiệt hại tích lũy do chuyển mạch quá độ. SPD tuân thủ IEC 61643-11 trong hộp này đã hấp thụ hai xung điện mà không bị lỗi.
3. Xác minh khả năng tương thích sớm:Đặt hàng mẫu để kiểm tra độ khít, độ hở và đầu nối ống dẫn. Việc thích ứng tại hiện trường với ống dẫn linh hoạt là nhỏ nhưng cần có sự chấp thuận trước của các kỹ sư.

Tài liệu tham khảo: IEC 62548:2016 Mảng quang điện (PV) – Yêu cầu thiết kế (phần về nối dây hộp tổ hợp và bảo vệ quá dòng). IEC 61643-11:2011 Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp (phần 11, bao gồm DC SPD cho PV). UL 1699B:2018 Bảo vệ mạch quang điện DC (PV) (để phát hiện lỗi hồ quang trong hộp tổ hợp).