كيف يقوم صندوق تجميع التيار المتردد 690 فولت 4 في 1 بقطع أخطاء الجانب المتردد لمحطة الطاقة الشمسية بنسبة 78٪

يقوم أحد مشغلي أصول الطاقة الشمسية على نطاق تجاري في جنوب أوروبا بإدارة 85 ميجاوات من الطاقة الكهروضوئية المركبة على الأرض عبر اثني عشر موقعًا. يستخدم كل موقع محولات سلسلة عالية الطاقة تنتج 690 فولت تيار متردد. قبل الترقية، كان الاتصال من جانب التيار المتردد بين أربعة محولات ومحول تصاعدي هو النقطة الأكثر عرضة للفشل في المصنع بأكمله. بعد التعديل التحديثي باستخدام صندوق تجميع التيار المتردد Soutya 690V AC 4 In 1 Out، قام المشغل بخفض وقت التوقف عن العمل في جانب التيار المتردد بنسبة 78% في ستة أشهر.

ما هي خلفية العميل والوضع التشغيلي؟

تقوم الشركة بتشغيل العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية بقدرة 5 ميجاوات إلى 10 ميجاوات تم بناؤها بين عامي 2017 و2020. في كل مصنع، تقوم مجموعات من أربعة محولات بتوصيل 690 فولت تيار متردد من خلال صناديق توصيل منفصلة ومجموعة مفاتيح فردية قبل إدخال محول الجهد المتوسط.

أصبحت الأسلاك القديمة ومعدات الحماية غير المتكاملة مشكلة تتعلق بالموثوقية. كان يعمل في المصانع فريق صغير للتشغيل والصيانة، وتجاوز متوسط ​​الوقت اللازم لتشخيص مشكلة جانب التيار المتردد نصف يوم. ومع تحول المنطقة إلى فترات أقصر لتعريفة التغذية، احتاج المالك إلى توفر أعلى وتكلفة خدمة أقل لكل كيلوواط/ساعة.

ما الذي جعل الأسلاك من جانب التيار المتردد تشكل عنق الزجاجة المتكرر؟

قبل التعديل التحديثي، كان كل مخرج عاكس يعمل على صندوق توصيل تيار متردد عام 690 فولت مزود بقواطع مقولبة منفصلة، ​​ومانعات زيادة التيار المثبتة بمسامير، وكتل طرفية. لم توفر هذه الصناديق تباعدًا متساويًا بين الطور أو تبديدًا كافيًا للحرارة. حدثت الأخطاء في ثلاثة أشكال رئيسية:

• تسببت المحطات السائبة في مغذيات 690 فولت في ارتفاع درجة الحرارة والتعثر المتقطع.
• تم تركيب مانعات الصواعق دون تنسيق مناسب من النوع 2، لذا فإن العوامل العابرة الناجمة عن البرق أدت إلى إتلاف مراحل طاقة العاكس مرتين في عام واحد.
• ونظرًا لأن صيانة عاكس واحد تتطلب فتح حاوية حية، فقد اضطر العمال إلى إغلاق مجموعة العاكسات الأربعة بالكامل، مما أدى إلى خسائر في التوليد تبلغ حوالي 920 دولارًا في الساعة لكل مصنع.

بلغت التكلفة السنوية الإجمالية لهذه الأعطال من جانب التيار المتردد - بما في ذلك مواد الإصلاح والعمالة والإيرادات المفقودة - 23000 دولار لكل موقع بقدرة 10 ميجاوات.

لماذا تختار Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out؟

استعرض المشغل ثلاثة بدائل: لوحات توزيع التيار المتردد القياسية من شركة إنشاء لوحات محلية، وقطع الاتصال التجارية، وصندوق Soutya. لم تتمكن الشركة المصنعة للوحة من توفير لوحة مفاتيح تيار متردد بقدرة 690 فولت اجتازت اختبارات الحماية من زيادة التيار من النوع 2 التي تتطلبها المواصفة IEC 61643-11. تفتقر قطع الاتصال المنصهرة إلى التنسيق المناسب للدائرة القصيرة مع المحول النهائي.

يتطابق صندوق Soutya 690V AC Combiner Box 4 In 1 Out مع الهيكل الكهربائي الحالي تمامًا. فهو يدمج أربعة مدخلات تيار متردد بقدرة 690 فولت في مخرج واحد محمي مع أربعة قواطع دائرة إدخال وقاطع إخراج واحد. تم تصنيف جهاز الحماية من زيادة التيار المدمج وفقًا للمعيار IEC 61643-11، ويوفر تخطيط العلبة مقصورات منفصلة للكابلات وقضبان التوصيل الحية. أدى هذا إلى تقليل البصمة المطلوبة بنسبة تزيد عن 60% مقارنة بمجموعة المفاتيح الكهربائية السابقة.

كيف تم نشر الحل عبر مواقع متعددة؟

تم تنفيذ مشروع التثبيت على ثلاث مراحل على مدى أربعة أشهر. اختار الفريق المصنع الذي يتمتع بأعلى تاريخ للأخطاء ليكون الموقع التجريبي.

الخطوات الرئيسية كانت:

1. قم بإلغاء تنشيط جانب التيار المتردد لمجموعة واحدة ذات أربعة عاكسات وإزالة العلبة الموجودة.
2. تم تركيب صندوق Soutya على إطار أحادي موجود بالقرب من المحول.
3. تم إنهاء أربعة كابلات نحاسية مقاس 185 مم² من العاكسات وكابل واحد مقاس 300 مم² إلى المحول.
4. قم بتكوين تصنيفات قاطع الإدخال لتتناسب مع حماية خرج العاكس وضبط SPD على جهد نظام التيار المتردد 690 فولت.
5. تم تشغيل مخرجات المراقبة إلى RS485 وفحص عتبات الرحلة مقابل نظام SCADA في المصنع.

كانت الصعوبة النموذجية هي أن كابلات الإخراج الموجودة من العاكسات الأربعة لها أطوال مختلفة وتقع في مسارات صينية مختلفة. تسبب ذلك في ممانعات خطية غير متوازنة قليلاً. كان الحل هو تثبيت وصلات موازن شريط التوصيل وتقليم أطوال الكابلات داخل كل مجموعة؛ ظلت درجة الحرارة الطرفية موحدة بعد يوم من التشغيل بالحمولة الكاملة.

ما هي النتائج القابلة للقياس التي حققها المصنع؟

بعد ستة أشهر من التثبيت الأول، قام المشغل بمقارنة الموقع التجريبي بأدائه التاريخي:

• انخفض تكرار الأعطال من جانب التيار المتردد من اثني عشر حادثًا سنويًا إلى أقل من ثلاثة، أي بانخفاض قدره 75%.
• انخفض وقت التوقف غير المجدول من 690 فولت تيار متردد بنسبة 78%، وهو ما يمثل 11.5 ساعة إضافية من التشغيل بالحمل الكامل لكل مجموعة عاكسات سنويًا.
• انخفضت التكلفة السنوية لفشل جانب التيار المتردد، بما في ذلك الإنتاج المفقود، من 21000 دولار إلى 5500 دولار لكل محطة بقدرة 10 ميجاوات.
• انخفض وقت التركيب لكل مجموعة عاكسات من يومين كاملين إلى أربع ساعات، مما يوفر 1600 دولار من العمالة لكل موقع.
• لم يعد عزل عاكس واحد للصيانة يتطلب إغلاق المجموعة بأكملها؛ تظل المجموعة متصلة بالإنترنت بسعة 75٪.

ماذا يقول مدير المصنع؟

وصف مدير هندسة المصنع التابع للمشغل التأثير: "لقد تخلص صندوق تجميع التيار المتردد Soutya 690V من أسوأ حالات الفشل الحراري والاندفاع المفاجئ التي شهدناها عند 690 فولت. خلال اثني عشر شهرًا، لم نقم بإعادة ربط محطة تغذية واحدة، ويمكننا عزل عاكس واحد دون إيقاف الإنتاج للكتلة بأكملها. وقد دفع هذا التغيير تكاليفه في هذا المشروع. "

ما الذي يمكن أن يتعلمه مشغلو الصناعة والطاقة الشمسية الآخرون من هذا التعديل التحديثي؟

وتشير هذه الحالة إلى عدة دروس لا تقتصر على النبات الأصلي.

• تستحق الحماية من جانب التيار المتردد نفس المواصفات الصارمة التي تتمتع بها حماية السلسلة من جانب التيار المستمر. يجب أن تنعكس أدوات SPDs التي تم اختبارها وفقًا للمعيار IEC 61643-11 Type-2 وممارسات تصميم المصفوفة IEC 62548 على مخرج التيار المتردد.
• يعمل صندوق التجميع الكامل 4 في 1 خارج على تقليل عمالة التركيب ووقت اكتشاف الأخطاء، في المحطات التحديثية حيث يتم إصلاح المساحة الفعلية.
• قبل اختيار الصندوق، افحص أطوال الكابلات والعزل وتوجيه الدرج؛ مقاومة الحجب المتساوية ستقلل من مخاطر النقاط الساخنة.

إذا قام المشغل بتكرار المشروع، فإنه سيطلب صندوقًا احتياطيًا واحدًا في الدفعة الأولية ويقوم بإجراء عمليات مسح بالتصوير الحراري أثناء التشغيل، لأن عمليات المسح هذه تجعل فحوصات المحطة النهائية قابلة للتتبع. قامت الشركة منذ ذلك الحين بتطبيق نفس صندوق تجميع التيار المتردد بقدرة 690 فولت على محطاتها الأقدم بقدرة 10 ميجاوات وتتوقع نفس التحسن في التوفر عبر المجموعة الكاملة البالغة 85 ميجاوات.

مراجع الصناعة:

• IEC 62548:2016 المصفوفات الكهروضوئية – متطلبات التصميم. (المصدر: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 أجهزة الحماية من زيادة الجهد المنخفض - الجزء 11: أجهزة SPD المتصلة بأنظمة الطاقة ذات الجهد المنخفض. (المصدر: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)