تعمل قواطع الدائرة المقولبة Soutya DC على تقليل وقت التوقف عن العمل بالطاقة الشمسية بنسبة 35٪

قام مصنع للطاقة الشمسية بقدرة 50 ميجاوات في جنوب غرب أمريكا باستبدال 120 قاطعًا قديمًا بقواطع دوائر مقولبة Soutya DC. النتيجة: انخفاض بنسبة 35% في أوقات التوقف غير المجدولة، وانخفاض معدل فشل الكسارة من 4.2% إلى 0.8%، وتوفير الصيانة السنوية بأكثر من 60,000 دولار.

ما هو الوضع التشغيلي في منشأة الطاقة الشمسية؟

تقوم المنشأة بتشغيل 24 كتلة شمسية، تغذي كل منها محطة تحويل من التيار المستمر إلى التيار المتردد بقدرة 2 ميجاوات. يتكون نظام حماية التيار المستمر الأصلي من قواطع مصغرة غير مدرجة في قائمة UL والتي تم تركيبها أثناء البناء. وبعد 14 عامًا من وجودها في البيئة الصحراوية، أظهرت القواطع علامات واضحة للإجهاد الحراري، وتعثرت العديد منها أثناء عمليات التنظيف الروتينية عندما خلقت الرطوبة العالية مسارات تسرب.

وتعرض مديرو المحطات لضغوط لرفع نسبة توافر الطاقة من 98.2% إلى أكثر من 99% كجزء من اتفاقية شراء الطاقة. كانت كل رحلة غير مخطط لها تعني فقدان جيل، وكانت كل زيارة بديلة تتطلب إيقاف تشغيل السلسلة بالكامل.

ما هي التحديات التي سببها نظام حماية العاصمة القديم؟

خلال الـ 12 شهرًا الماضية، سجلت المحطة 47 حالة عطل متعلقة بالقواطع. كانت المشكلة الأكثر شيوعًا هي التعثر المزعج في ظل التيار الزائد العابر، الناتج عن أخطاء السلسلة المجاورة. عندما تم فتح قاطع واحد في اتجاه المنبع، أصبحت سبعة أوتار في اتجاه مجرى النهر مظلمة. قضى فريق الصيانة ما متوسطه 3.5 ساعة لكل حدث، بما في ذلك السفر عبر الموقع الذي تبلغ مساحته 200 فدان.

تفتقر القواطع الأقدم أيضًا إلى إشارة واضحة للخطأ. كان على الفنيين إزالة الأغطية واستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء لتحديد الوحدة التي تم فتحها. في حادثتين، تمت إعادة إغلاق الكسارة التي تعثرت عن طريق الخطأ بينما كان الخطأ في اتجاه مجرى النهر لا يزال موجودًا، مما أدى إلى إتلاف صندوق الجامع وعاكس واحد.

أصبحت قطع الغيار نادرة، وأوقف المورد الأصلي النموذج. قام المصنع بتخزين 40 وحدة من العديد من العلامات التجارية المختلفة، ولكن لم يتطابق أي منها مع البصمة الحالية، لذا فإن كل عملية إعادة بناء تتطلب تعديلات على اللوحة.

لماذا اختار المصنع قواطع الدائرة المقولبة Soutya DC؟

قام الفريق الهندسي بتقييم ثلاثة خيارات بديلة: قواطع التيار المتردد بتصنيفات التيار المستمر من موزع محلي، والوحدات المجددة من الشركة المصنعة الأصلية، وخط DC MCCB من Soutya. تتمتع القواطع الهجينة من AC إلى DC بقدرات مقاطعة أقل وفشلت في اختبار الدائرة القصيرة الداخلي للمحطة عند 10 كيلو أمبير. تحمل الوحدات المجددة ضمانًا لمدة 90 يومًا ولم تعالج نمط الرحلة المزعج.

تم اختيار قاطع الدائرة الكهربائية المصبوب من Soutya's DC بعد تجربة جنبًا إلى جنب على سلسلتين. يلبي المنتج متطلبات UL 489 ويقدم جهد تشغيل مقدرًا يبلغ 1000 فولت تيار مستمر مع قدرة انقطاع تبلغ 25 كيلو أمبير، وهو أعلى بشكل مريح من الحد الأقصى لتيار العطل المتوفر في الموقع والذي يبلغ 12 كيلو أمبير. تتميز القواطع أيضًا بعلم رحلة مرئي واتصالات مساعدة للمراقبة عن بعد، والتي لم يقدمها أي مرشح آخر بسعر مماثل.

وقد تأثر القرار أيضًا باستعداد Soutya لتقديم الدعم الهندسي للتطبيقات وضمان لمدة 5 سنوات على قطع الغيار.

كيف تم نشر Soutya DC MCCB؟

امتد برنامج الاستبدال لمدة ثمانية أسابيع عبر خمس محطات فرعية. تم تقسيم المشروع إلى خمس مراحل:

• المرحلة الأولى: المسح الميداني ووضع العلامات على جميع مواقع الكسارات البالغ عددها 120 موضعًا.
• المرحلة الثانية: تركيب لوحتين على القطعة 7 واختبار التحميل لمدة 48 ساعة.
• المرحلة 3: الطرح الكامل للكتلة 7 و8، مع ترك سلسلة واحدة على القواطع القديمة كعنصر تحكم.
• المرحلة 4: استبدال الكتل المتبقية بعد أن أظهرت مقارنة التحكم انخفاضًا في الفشل بنسبة 4:1.
• المرحلة الخامسة: تدريب اثنين من كهربائيين المحطة على تشخيص الرحلة وإجراءات الاستبدال.

كان التحدي الفني الرئيسي هو تكييف قضبان تركيب صندوق الدمج الموجودة. تطابقت أبعاد Soutya المدمجة مع تخطيط السكك الحديدية القياسي DIN، لكن عروات قضيب التوصيل كانت أكبر قليلاً. استخدم المصنع محولًا نحاسيًا مخصصًا قدمته شركة Soutya، وبلغ متوسط ​​وقت التثبيت لكل قاطع 27 دقيقة، والذي شمل عزم الدوران وتطبيق معجون مضاد للأكسدة.

ما هي النتائج التي حققها المرفق؟

وبعد تركيب الكسارة النهائية، قامت المحطة بتتبع الأداء لمدة تسعة أشهر. انخفض وقت التوقف غير المجدول بسبب فشل قواطع التيار المستمر من 11.6 ساعة شهريًا إلى 0.8 ساعة شهريًا، وهو ما يمثل انخفاضًا بنسبة 35% في إجمالي وقت توقف المصنع عند تطبيعه حسب الموسمية. وانخفض معدل فشل القواطع من 4.2% سنويًا إلى 0.8%.

وانخفضت تكاليف الصيانة بمبلغ 000 60 دولار سنويا، نتيجة لعدد أقل من زيارات الموقع والتخلص من مخزون قطع الغيار. أعاد المصنع القواطع القديمة غير المستخدمة إلى البائع مقابل 7000 دولار. تحسن توافر الطاقة إلى 99.4%، مما أدى إلى الحصول على مكافأة أداء قدرها 150,000 دولار أمريكي من مشتري الطاقة.

وقد مكنت الاتصالات المساعدة نظام SCADA الخاص بالمصنع من إظهار الكسارة المفتوحة في الوقت الفعلي. بإمكان Dispatch الآن إرسال كهربائي إلى السلسلة الصحيحة، مما يقلل متوسط ​​وقت التشخيص من 35 دقيقة إلى 6 دقائق.

ماذا قال مدير صيانة المصنع؟

قال مدير الصيانة الكهربائية: "كنا نتوقع معدل رحلات أقل، لكننا لم نتوقع أن تكون عمليات التشخيص بهذه الدقة. تتيح علامة الرحلة والاتصال عن بعد لمشغلي اللوحة لدينا رؤية الموقع الدقيق دون مغادرة غرفة التحكم. لقد قلص وقت استجابتنا إلى جزء بسيط مما كان عليه".

ما هي الدروس التي يمكن أن يتعلمها المشغلون الآخرون؟

تنطبق ثلاث نقاط من هذا المشروع على أي منشأة بها معدات حماية قديمة للتيار المستمر:

• تحقق من قدرة المقاطعة الفعلية عند الحد الأقصى لجهد النظام لديك. إن القاطع الذي تم تصنيفه عند 25 كيلو أمبير عند 1000 فولت تيار مستمر ليس هو نفسه الذي تم تصنيفه عند 25 كيلو أمبير عند 500 فولت تيار مستمر.
• استخدم الاستبدال المرحلي واحتفظ بسلسلتين أو ثلاث سلاسل على المعدات القديمة كمجموعة تحكم. وأظهرت بيانات قابلة للمقارنة من المصنع النتيجة في غضون أربعة أسابيع.
• استثمر في القواطع ذات الاتصالات المساعدة. دفعت إشارة الحالة عن بعد تكاليفها عن طريق القضاء على وقت الدورية ومنع إعادة الإغلاق الخاطئ بعد الرحلة.

إذا تكرر المشروع، لكان المدير قد طلب قواطع احتياطية إضافية لتغطية موقع ثانٍ بدلاً من بيع الوحدات القديمة. وأشار إلى "لقد قللنا من تقديرنا لمدى ثقتنا في قواطع Soutya ونريد توحيد معايير المصنع الشقيق".

مراجع

• يو ال 489 إد. 14-2025 - قواطع الدائرة المقولبة، والمفاتيح ذات العلبة المقولبة، ومرفقات قواطع الدائرة
• دراسة محاكاة لعملية حركة القوس لقواطع الدائرة الكهربائية المصغرة، DOI: 10.1063/5.0174184