يعمل حامل الصمامات DC 1500V على تقليل وقت توقف محطة الطاقة الشمسية بنسبة 60٪

ما هي خلفية العميل؟

تعمل محطة للطاقة الشمسية بقدرة 50 ميجاوات في جنوب غرب الولايات المتحدة على تشغيل أكثر من 200000 وحدة كهروضوئية متصلة من خلال صناديق مجمعة. دخلت المحطة الخدمة منذ 8 سنوات وواجهت معدلات فشل متزايدة في أنظمة حماية الصمامات خلال أشهر الصيف عندما تتجاوز درجات الحرارة المحيطة 45 درجة مئوية.

ما هي التحديات التي واجهوها؟

تم تصنيف حاملي المصهر الأصلي بـ 1000 فولت تيار مستمر. مع توسع المصنع، وصلت الفولتية الخيطية إلى 1500 فولت تيار مستمر لتقليل فقد الكابلات. لم يتمكن حاملو المصهرات الأقدم من التعامل مع الجهد العالي، مما أدى إلى حدوث أعطال قوسية متكررة في ظل ظروف التحميل الزائد. كشف التصوير الحراري عن درجات حرارة تلامس تتجاوز 110 درجة مئوية عند التيار المقنن. وقد شهدت المحطة ما متوسطه 12 حالة انقطاع ذات صلة بالصمامات شهريًا، ويتطلب كل منها 4 ساعات للتشخيص والاستبدال. وقد أدى ذلك إلى تكاليف صيانة شهرية قدرها 15000 دولار أمريكي وخسارة في إيرادات التوليد قدرها 8000 دولار أمريكي لكل انقطاع.

وتم تقييم الحلول البديلة، بما في ذلك قواطع دوائر التيار المستمر واستبدال الصمامات الإلكترونية. قدمت القواطع مشكلات انتقائية عند 1500 فولت وتكلف 250 دولارًا لكل وحدة، بينما أدخلت الصمامات الإلكترونية أوضاع الفشل في دوائر الكشف.

لماذا اختاروا حامل الصمامات DC 1500V من Soutya؟

قام فريق الاختيار باختبار حاملات الصمامات 1500 فولت الخاصة بثلاث شركات مصنعة. اجتاز نموذج Soutya اختبار ارتفاع درجة الحرارة الحالي بنسبة 150% بهامش 15 درجة مئوية فوق الحد. حافظت جهات الاتصال المطلية بالفضة على مقاومة التلامس أقل من 0.5 متر مكعب بعد 500 عملية ميكانيكية. يسمح تصميم العلبة IP65 بالتركيب الخارجي دون أي مقاومة إضافية للعوامل الجوية. إن الامتثال للمعيار IEC 60269-1:2020 لصمامات الجهد المنخفض ومعيار UL 1699B:2018 للحماية من خطأ قوس التيار المستمر أعطى الفريق الهندسي الثقة. كان سعر الوحدة البالغ 45 دولارًا أقل بنسبة 10٪ من أقرب منافس.

كيف تم تنفيذ المنتج؟

استبدل المصنع 520 حامل منصهرات عبر 65 صندوقًا لتجميع الخيوط. استغرق المشروع أسبوعين مع طاقم مكون من 5 كهربائيين. الخطوات الرئيسية شملت:

• فصل جميع الخيوط والتحقق من الجهد الصفري باستخدام مقياس متعدد بجهد 1500 فولت.
• إزالة حاملات الصمامات القديمة وفحص قضبان التوصيل بحثًا عن التآكل.
• تركيب حوامل Soutya جديدة باستخدام مفتاح عزم الدوران المُعاير مضبوطًا على 6 نيوتن متر المحدد.
• إجراء اختبارات مقاومة العزل (مقياس 500 فولت) على كل صندوق مجمع.
• إعادة تنشيط الأوتار وتسجيل درجات الحرارة الثابتة لمدة 24 ساعة.

كان التحدي الرئيسي هو مساحة الأسلاك الضيقة داخل صناديق التجميع. استخدم الفريق وصلات جديلة نحاسية مرنة للحفاظ على الحد الأدنى من نصف قطر الانحناء، وهو الحل الذي قاموا بتوثيقه للصيانة المستقبلية.

ما هي النتائج القابلة للقياس التي تم تحقيقها؟

• وانخفضت حالات انقطاع التيار الكهربائي المرتبطة بالمنصهرات من 12 حالة شهريًا إلى حالتين شهريًا - أي بانخفاض قدره 60%.
• انخفضت تكاليف الصيانة الشهرية من 15000 دولار إلى 5000 دولار، مما يوفر 120 ألف دولار سنويًا.
• انخفضت إيرادات التوليد المفقودة بسبب التوقف من 8000 دولار إلى 1300 دولار شهريًا.
• أظهر التصوير الحراري بعد 6 أشهر أن جميع التوصيلات أقل من 70 درجة مئوية عند التحميل الكامل.
• ولم يتم الإبلاغ عن أي حوادث خطأ قوسي خلال 18 شهرًا من التشغيل.

تحسن إجمالي توافر المحطة من 98.2% إلى 99.4%، مما أدى إلى زيادة إنتاج الطاقة السنوي بمقدار 540 ميجاوات في الساعة.

ماذا قال العميل؟

وعلق مدير صيانة المصنع قائلاً: "لقد أدى التحول إلى حاملات منصهرات 1500 فولت في Soutya إلى حل مشكلة موثوقية مزمنة. ولم نعد نشعر بالقلق من تسبب حرارة الصيف في فشل الصمامات، كما أن التوفير في التكاليف يبرر الترقية في غضون 9 أشهر." وأضاف المهندس الكهربائي: "لقد جعل التصميم المدمج عملية التعديل التحديثي أسهل من المتوقع. لقد قمنا بتوحيد معايير هذه الحاملات لجميع التوسعات المستقبلية."

ما هي الدروس التي يمكن للعملاء الآخرين تعلمها؟

1. التحقق من تقييمات الجهد بعناية.لا ينبغي أبدًا استخدام حاملات المصهرات ذات الجهد 1000 فولت في أنظمة 1500 فولت، حتى عند التيارات المنخفضة. تعتمد قدرة انقراض القوس على الجهد.
2. قياس مقاومة الاتصال أثناء التثبيت.يضمن خط الأساس الذي يقل عن 0.5 متر مكعب الموثوقية على المدى الطويل. استخدم مقياس الأومتر الصغير للحصول على قراءات دقيقة.
3. خطة للإدارة الحرارية.في البيئات المحيطة العالية، قم بخفض سرعة حامل المصهر بناءً على منحنيات الشركة المصنعة. يسمح حامل Soutya بتيار مقنن بنسبة 100% حتى 50 درجة مئوية دون تخفيض.

في حالة بدء المشروع مرة أخرى، سيقوم الفريق بإجراء مسح حراري لجميع التوصيلات الموجودة قبل الاستبدال لتحديد النقاط الساخنة المحتملة التي يمكن تصحيحها في وقت واحد.

مراجع

• إيك 60269-1. صمامات الجهد المنخفض - الجزء 1: المتطلبات العامة [S]. 2020.
• UL 1699B: 2018 حماية دائرة خطأ القوس الكهربائي الكهروضوئي (PV).
• IEC 62606:2013 المتطلبات العامة لأجهزة اكتشاف أخطاء القوس الكهربائي (AFDDs).