วิธีที่โรงงาน PV ลดเวลาหยุดทำงานของสตริงลง 60% ด้วยตัวยึดฟิวส์ DC 1000V

ความเป็นมาของลูกค้า

โรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) ขนาด 45 เมกะวัตต์ซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ทะเลทรายบนพื้นที่สูงกำลังประสบกับความล้มเหลวซ้ำๆ ในกล่อง DC Combiner โรงงานแห่งนี้ดำเนินการโดยผู้ผลิตไฟฟ้าอิสระที่ให้บริการโครงข่ายสาธารณูปโภคระดับภูมิภาค โดยเปิดให้บริการมาเป็นเวลาหกปีแล้ว วงจรสตริงมากกว่า 1,400 วงจรถูกป้อนเข้าไปในกล่องรวม 28 กล่อง โดยแต่ละกล่องรับกระแสไฟ DC สูงสุด 1,000V จากแผงโซลาร์เซลล์ไปยังอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง

ทีมปฏิบัติการของโรงงานเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการลดเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้กำหนดไว้ เนื่องจากผู้ดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้าในพื้นที่กำหนดบทลงโทษด้านความพร้อมใช้งานที่เข้มงวดมากขึ้น ด้วยอุณหภูมิในฤดูร้อนที่สูงกว่า 45°C ความเครียดจากความร้อนบนส่วนประกอบ DC จึงรุนแรง

โรงงาน PV ประสบปัญหาอะไรบ้างก่อนการอัพเกรด

ตัวยึดฟิวส์ดั้งเดิมเป็นหน่วยทั่วไปที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 600V DC เท่านั้น พวกมันมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับการกำหนดค่าสาย 1000V ของโรงงาน กว่า 18 เดือนที่ผ่านมา ทีมปฏิบัติการบันทึกความล้มเหลวของตัวยึดฟิวส์ 23 ครั้งในกล่องรวม 11 กล่อง

อาการที่เกิดขึ้นสม่ำเสมอ: คลิปยึดฟิวส์สูญเสียแรงตึงของสปริงหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ ทำให้เกิดหน้าสัมผัสที่มีความต้านทานสูง ที่ 1,000V DC การเชื่อมต่อที่ไม่ดีทำให้เกิดความร้อนเฉพาะที่และการเกิดอาร์คขนาดเล็ก ในหลายกรณี ตัวยึดฟิวส์ละลาย และกล่องรวมสัญญาณต้องออฟไลน์เพื่อการซ่อมแซมฉุกเฉิน แต่ละเหตุการณ์มีค่าใช้จ่ายโดยเฉลี่ย 4,800 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับการผลิตพลังงานที่สูญเสียไป ชิ้นส่วนทดแทน และค่าแรง

ความพยายามก่อนหน้านี้ในการขันคลิปให้แน่นอีกครั้งและทาจาระบีนำไฟฟ้าไม่สามารถแก้ปัญหาได้ หลังจากการล่มสลายครั้งที่สอง ผู้จัดการโรงงานสั่งให้ตรวจสอบข้อกำหนดเฉพาะของตัวยึดฟิวส์โดยสมบูรณ์

เหตุใดผู้ปฏิบัติงานจึงเลือกกล่องฟิวส์ Soutya DC 1000V

ทีมวิศวกรประเมินทางเลือกสามทาง แบบแรกคือตัวยึดฟิวส์ราง DIN มาตรฐานที่พิกัด 1000V DC แต่คลิปทำจากโลหะผสมทองแดงเกรดต่ำกว่าที่ยังคงสึกกร่อนในอากาศที่มีรสเค็มในทะเลทราย ตัวเลือกที่สองคือโซลูชันที่เป็นเอกสิทธิ์ซึ่งจำเป็นต้องเปลี่ยนกล่อง Combiner ทั้งหมด ซึ่งเกินงบประมาณการบำรุงรักษา

ตัวเลือกที่สามคือตัวยึดฟิวส์ Soutya DC 1000V ปัจจัยสามประการมีความสำคัญ:

• อัตรากระแสตรง 1000V DC ที่ชัดเจนพร้อมความสามารถในการแตกหักที่ทดสอบแล้วซึ่งตรงกับกระแสลัดวงจรสตริง PV ภายใต้เงื่อนไข IEC 60269-1
• คลิปสปริงแบบเกลียวทำจากสแตนเลสและทองแดงชุบดีบุก ออกแบบมาเพื่อรักษาแรงกดสัมผัสในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น
• ตัวเครื่องขนาดกะทัดรัดที่พอดีกับเค้าโครงกล่องรวมที่มีอยู่โดยไม่ต้องเดินสายใหม่ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการติดตั้งและทำให้ต้นทุนค่าแรงต่ำ

ตัวยึดฟิวส์ Soutya ยังมาพร้อมกับตัวเรือนไนลอนเคลือบด้านที่ต้านทานการเสื่อมสภาพจากรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งเป็นปัญหาที่ทำให้เกิดรอยแตกร้าวในยูนิตเก่า ผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อยืนยันว่า Soutya ให้การรับประกันสามปีโดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและข้อมูลปัจจุบันจากโรงงาน

ตัวยึดฟิวส์ใหม่ถูกนำไปใช้อย่างไร?

การอัพเกรดจะค่อยๆ ดำเนินไปเป็นเวลาสี่สัปดาห์ ในระหว่างช่วงการบำรุงรักษาช่วงปลายฤดูหนาวของโรงงาน ทีมปฏิบัติการได้เปลี่ยนตัวยึดฟิวส์ 520 ตัวเป็นระยะ ทีละกล่อง เพื่อหลีกเลี่ยงการปิดระบบในวงกว้าง

• ขั้นตอนที่ 1: ทีมงานซ่อมบำรุงของโรงงานตัดไฟกล่องรวมหนึ่งกล่อง และตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่ขั้วต่อสายไฟ
• ขั้นตอนที่ 2: ตัวยึดฟิวส์ที่มีอยู่แต่ละตัวถูกถอดออก ช่างเทคนิคบันทึกแรงบิดบนสกรูขั้วต่อและตรวจสอบคลิปฟิวส์ว่ามีสัญญาณของการอาร์คหรือไม่
• ขั้นตอนที่ 3: ติดตั้งตัวยึดฟิวส์ Soutya DC 1000V ใหม่โดยใช้ราง DIN และแผงขั้วต่อที่มีอยู่ แรงในการใส่ฟิวส์สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งลดโอกาสที่จะเกิดการเยื้องศูนย์
• ขั้นตอนที่ 4: แต่ละวงจรได้รับการทดสอบด้วยเครื่องทดสอบความต้านทานฉนวน DC และตัวบ่งชี้สภาพฟิวส์ก่อนเปิดใช้งานอีกครั้ง
• ขั้นตอนที่ 5: ทีมบำรุงรักษาดำเนินการสำรวจด้วยภาพความร้อนหนึ่งสัปดาห์หลังจากที่กล่องรวมแต่ละกล่องกลับมาให้บริการอีกครั้ง

ปัญหาที่สำคัญประการเดียวคือพื้นที่ในการดัดลวดที่แน่นหนาภายในกล่องรวม การวางแนวขั้วต่อของตัวยึดฟิวส์ Soutya ทำให้ง่ายต่อการเดินสายไฟ PV ขนาด 6 มม.² โดยไม่ต้องบังคับให้โค้งงอ ปัญหาจึงได้รับการแก้ไขภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

ผู้ปฏิบัติงานบรรลุผลลัพธ์เชิงปริมาณอะไรบ้าง

สิบสองเดือนหลังจากการอัปเกรด ผู้ปฏิบัติงานได้เปรียบเทียบข้อมูลประสิทธิภาพกับสองปีก่อนที่จะมีการเปลี่ยน

• เวลาหยุดทำงานของสายไฟเนื่องจากความล้มเหลวของตัวยึดฟิวส์ลดลง 60% จากเฉลี่ย 14 ชั่วโมงต่อเดือนเป็น 5.5 ชั่วโมง
• ต้นทุนการเปลี่ยนตัวยึดฟิวส์ลดลง 45% จาก 2,800 ดอลลาร์ต่อไตรมาสเป็น 1,540 ดอลลาร์ ซึ่งรวมถึงชิ้นส่วน แรงงาน และเวลาในการตรวจสอบความร้อน
• กิจกรรมการบริการ Combiner Box ที่ไม่ได้วางแผนลดลงจาก 8 เป็น 2 ต่อปี ไม่มีตัวยึดฟิวส์รายงานว่าเกิดประกายไฟหรือหลอมละลายในระหว่างนั้น
• อุณหภูมิเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นที่จุดสัมผัสของตัวยึดฟิวส์ลดลง 18°C ​​วัดด้วยกล้องอินฟราเรด

ผู้จัดการโรงงานยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าค่าปรับความพร้อมใช้งานจากผู้ปฏิบัติงานโครงข่ายลดลงเหลือศูนย์ในรายงานการชำระหนี้รายเดือนล่าสุดสามฉบับ ในตลาดที่มีความเครียด การปรับปรุงเพียงอย่างเดียวทำให้ต้องลงทุนด้านฮาร์ดแวร์มูลค่า 11,000 ดอลลาร์

คำรับรองจากลูกค้า: ผู้อำนวยการฝ่ายบำรุงรักษาพูดอะไร?

“เราสูญเสียความมั่นใจในตัวยึดฟิวส์ดั้งเดิมหลังจากการล่มสลายครั้งที่สอง ตัวยึดฟิวส์ Soutya DC 1000V ช่วยให้เรามีการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ซึ่งเราสามารถคาดเดาได้ ผลการถ่ายภาพความร้อนมีความชัดเจน และทีมงานของฉันสามารถมุ่งเน้นไปที่การทำความสะอาดและการตรวจสอบแรงบิดแทนการเปลี่ยนฉุกเฉิน” ผู้อำนวยการฝ่ายบำรุงรักษาโรงงานกล่าว

บทเรียนและคำแนะนำสำหรับผู้ปฏิบัติงานระบบไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ

สำหรับทีมปฏิบัติการที่จัดการวงจร 1000V DC ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบจัดเก็บ หรือเครือข่าย DC อุตสาหกรรม โปรเจ็กต์ได้นำเสนอประเด็นที่เป็นประโยชน์ 3 ประการ

1. ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสไฟผิดปกติของวงจรทุกครั้งก่อนเลือกที่ยึดฟิวส์ ตัวจับยึดพิกัด 600V ในระบบ 1000V ถือเป็นอันตราย ไม่ว่ามันจะเข้ากับกลไกได้ดีแค่ไหนก็ตาม
2. ตรวจสอบวัสดุคลิปฟิวส์และการออกแบบสปริง แรงดันสัมผัสคุณภาพสูงเป็นการป้องกันที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวต่อความร้อนสูงเกินไปที่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง
3. เมื่อทำการติดตั้งกล่อง Combiner ที่มีอยู่ใหม่ ให้เลือกตัวยึดฟิวส์ที่ติดตั้งบนรางที่มีอยู่ และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแผงขั้วต่อ ตัวยึดฟิวส์ Soutya ทำงานได้ตรงตามข้อกำหนด และโครงการก็เสร็จสิ้นก่อนกำหนด

หากโรงงานต้องทำเช่นนี้อีกครั้ง การปรับปรุงประการหนึ่งคือการเปลี่ยนตัวยึดฟิวส์ให้เร็วขึ้น ในระหว่างการทดสอบการใช้งานอุปกรณ์เบื้องต้น ค่าใช้จ่ายในการป้องกันคือหนึ่งในสามของค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมฉุกเฉินสองครั้งแรก

อ้างอิง

[1] IEC 60269-1 ฟิวส์แรงดันต่ำ - ส่วนที่ 1: ข้อกำหนดทั่วไป [S] 2020.https://webstore.iec.ch/publication/62496

(2) ลักษณะการเสื่อมสภาพของอิเล็กโทรดสัมผัสของสวิตช์ DC แรงดันต่ำ [J] พลังงาน 2021 14(20): 6838.https://doi.org/10.3390/en14206838