كيف يخفض EPC للطاقة الشمسية تكلفة خطأ قوس التيار المستمر بنسبة 35٪ باستخدام صندوق الموحد Soutya AFCI

خلفية العملاء

تقوم شركة EPC للطاقة الشمسية متوسطة الحجم، ومقرها في شتوتغارت بألمانيا، بتصميم وتركيب الأنظمة الكهروضوئية التجارية على الأسطح في جميع أنحاء أوروبا. ومن خلال محفظة تبلغ 80 ميجاوات بموجب عقود تشغيل وصيانة طويلة الأجل، تخدم الشركة مرافق التصنيع والمراكز اللوجستية ومشغلي غرف التبريد. تتراوح قدرة كل مشروع من 500 كيلووات إلى 2 ميجاوات، وتتولى الشركة مسؤولية الإنشاء والصيانة المستمرة.

كان فريق التشغيل والصيانة بالشركة يتعامل مع عدد متزايد من رحلات العاكس والأحداث الحرارية الناجمة عن أخطاء قوس التيار المستمر. كانت الموصلات القديمة، واحتكاك الأسلاك، والنهايات السائبة في دوائر السلسلة هي الأسباب الرئيسية. ومع توسع المحفظة، بدأت تكلفة الصيانة التفاعلية في تآكل هوامش الربح.

التحدي: أخطاء قوس التيار المستمر غير المكتشفة

تعتبر أخطاء قوس التيار المستمر خطيرة لأنها تستمر دون سحب تيار كافٍ لتشغيل منصهر قياسي أو قاطع دائرة. في صناديق التجميع الموجودة بالشركة، تم تركيب الصمامات الخيطية وأجهزة الحماية من زيادة التيار فقط. لقد وفرت هذه الحماية من التيار الزائد والارتفاع المفاجئ، لكنها لم تتمكن من اكتشاف أخطاء القوس المتسلسلة التي تحدث في الكابلات التالفة أو التوصيلات السائبة.

وكانت العواقب ملموسة. وفي الأشهر الـ 12 التي سبقت المشروع، استجاب الفريق لـ 14 رحلة عاكسة تم إرجاعها إلى الموصلات التالفة. تتطلب كل رحلة زيارة الموقع، وعمليات المسح بالتصوير الحراري، والفحص اليدوي لكل اتصال في السلسلة. بلغ متوسط ​​جلسة واحدة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها ثماني ساعات. بالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن حادثتين وشيكتين حيث أدى قوس إلى إذابة المادة العازلة للموصل، مما تسبب في دخان وخطر نشوب حريق. يمكن أن تتجاوز التكلفة المقدرة لكل حدث من هذا القبيل، إذا لم يتم اكتشافه، 50000 دولار أمريكي من حيث الأضرار التي لحقت بالأصول ووقت التوقف عن العمل.

لماذا صندوق الموحد Soutya DC AFCI؟

قامت الشركة بتقييم ثلاثة خيارات. الأول كان إضافة وحدات AFCI عند مدخل العاكس، ولكن هذا يراقب فقط الإخراج المدمج لجميع السلاسل ولا يمكنه تحديد السلسلة التي بها خطأ. وكان الخيار الثاني هو استبدال جميع موصلات الكابلات بأخرى عالية الجودة، والتي لن تعالج التدهور المستقبلي. كان الخيار الثالث هو صندوق الدمج Soutya DC AFCI بتكوين 12 في 1.

جاء القرار إلى ثلاث مزايا رئيسية. أولاً، يوفر صندوق الدمج Soutya اكتشاف خطأ القوس لكل سلسلة. تتم مراقبة كل من المدخلات الـ 12 بشكل مستقل، لذلك يتم تحديد موقع الخطأ على الفور. ثانيًا، تدمج الوحدة كلاً من AFCI وحماية التيار الزائد في حاوية واحدة، مما يبسط عملية التثبيت ويقلل عدد المكونات التي يجب فحصها. ثالثًا، إنه يتوافق مع UL 1699B ويدعم متطلبات التصميم الخاصة بالمواصفة IEC 62548، مما يمنح ثقة EPC لكل من الأسواق الأوروبية وأسواق التصدير.

عملية التنفيذ والتطبيق

تم نشر المشروع عبر ثلاث مصفوفات تجارية على الأسطح، تحتوي كل منها على 8 إلى 10 سلاسل. استغرق المشروع الإجمالي ستة أسابيع من التخطيط إلى التشغيل. تمت إزالة صناديق الموحد الموجودة واستبدالها بصندوق الموحد Soutya DC AFCI. ونظرًا لأن تخطيط 12 في 1 يتوافق مع توجيه السلسلة الحالي، فقد أعاد الفريق استخدام معظم كابلات التيار المستمر، مما أدى إلى توفير تكاليف المواد ووقت التثبيت.

كانت الصعوبة النموذجية هي التعديل التحديثي في ​​الأماكن الضيقة. يتمتع صندوق الدمج الجديد بمساحة أكبر من مساحة وحدة المصهر البسيطة فقط، لذا يلزم تعديل أقواس التثبيت على سطح واحد. قام الفريق بحل هذه المشكلة باستخدام لوح خلفي من الفولاذ المقاوم للصدأ وقناة مرنة، مما أدى إلى استكمال عملية التعديل التحديثي دون تغيير التصميم الهيكلي.

بعد التثبيت، قام الفريق بتوصيل مخرج Modbus RTU بنظام SCADA الحالي. يقوم صندوق الدمج بتدفق حالة خطأ التيار والجهد والقوس لكل سلسلة إلى مركز المراقبة عن بعد. تضمنت اختبارات التشغيل محاكاة لخطأ القوس، والذي قامت الوحدة بإزالته في أقل من 0.5 ثانية أثناء تحديد السلسلة الدقيقة.

نتائج قابلة للقياس الكمي

• تقليل وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها بنسبة 90%:انخفض متوسط ​​وقت الاستجابة للخطأ من 8 ساعات إلى 45 دقيقة لأن مربع AFCI يحدد على الفور السلسلة المعيبة.
• خفض تكاليف التشغيل والصيانة بنسبة 35%:تتطلب المواقع الثلاثة الآن عددًا أقل من وسائل شرح الطوارئ. تصل المدخرات السنوية إلى 18000 دولار في جميع المحفظة.
• تقليل وقت توقف العاكس بنسبة 60%:من خلال منع الانحناء المستمر الذي قد يتسبب في رحلات العاكس، شهدت المواقع انخفاضًا بنسبة 60% في حالات انقطاع الاتصال غير المخطط لها.
• تم اكتشاف خطأين قوسيين مبكرًا:خلال الـ 12 شهرًا الأولى، اكتشفت الوحدة سلسلتين من العيوب القوسية في مرحلتهما الأولية، مما منع الحرائق والأضرار المحتملة.

لقد تجاوز التأثير الإجمالي الأرقام. تحول فريق التشغيل والصيانة من الإصلاح التفاعلي إلى الفحص الاستباقي. وقد مكنتهم البيانات التي تم جمعها من صندوق الموحد من جدولة عمليات استبدال الكابلات أثناء فترات الصيانة المخطط لها بدلاً من إجراءها على أساس الطوارئ.

شهادة العميل

"لقد منح صندوق التجميع Soutya DC AFCI طاقمنا القدرة على تحديد الموصل المعطل قبل أن يتحول إلى حريق. لقد غيّر الإنذار لكل سلسلة وتسجيل البيانات كيفية إدارتنا لمحفظة الطاقة الكهروضوئية الخاصة بنا."

الدروس والتوصيات

1. ضع اكتشاف خطأ القوس على مستوى السلسلة. لا يمكن للكشف على مستوى العاكس تحديد الأخطاء ويترك كابل التيار المستمر الطويل يعمل بدون حماية.
2. الجمع بين المراقبة والحماية. يقوم مربع الموحد الذي يقوم بالإبلاغ عن التيار والحالة لكل سلسلة بإنشاء بيانات قابلة للتنفيذ للصيانة التنبؤية.
3. ميزانية التدريب. تختلف أعراض خطأ القوس الكهربائي عن أحداث التيار الزائد، ويحتاج الفنيون إلى فهم التكنولوجيا اللازمة للاستجابة.

إذا قامت الشركة بتشغيل هذا المشروع مرة أخرى، فسوف تقوم بتثبيت صناديق Soutya AFCI على جميع المشاريع الجديدة منذ البداية، بدلاً من التعديل التحديثي. سيؤدي توحيد التكوين 12 في 1 إلى تبسيط مخزون قطع الغيار الخاصة بهم وجعل التشخيص عن بعد أكثر اتساقًا عبر المواقع.

مراجع

1. UL 1699B: 2018 حماية دائرة خطأ قوس التيار المستمر الكهروضوئية (PV).وصلة
2. IEC 62548:2016 المصفوفات الكهروضوئية – متطلبات التصميم.وصلة
3. IEC 60364-7-712:2017 التركيبات الكهربائية ذات الجهد المنخفض - الجزء 7-712: أنظمة إمداد الطاقة الشمسية الكهروضوئية.وصلة