Solar EPC ลดค่าใช้จ่าย DC Arc Fault ลง 35% ด้วย Soutya AFCI Combiner Box ได้อย่างไร

ความเป็นมาของลูกค้า

บริษัท EPC พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดกลางที่ตั้งอยู่ในเมืองสตุ๊ตการ์ท ประเทศเยอรมนี ออกแบบและติดตั้งระบบ PV บนชั้นดาดฟ้าเชิงพาณิชย์ทั่วยุโรป ด้วยกำลังการผลิต 80 MW ภายใต้สัญญา O&M ระยะยาว บริษัทให้บริการแก่โรงงานผลิต ศูนย์โลจิสติกส์ และผู้ดำเนินการห้องเย็น แต่ละโครงการมีกำลังตั้งแต่ 500 กิโลวัตต์ถึง 2 เมกะวัตต์ และบริษัทมีหน้าที่รับผิดชอบทั้งการก่อสร้างและการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง

ทีมงาน O&M ของบริษัทกำลังเผชิญกับจำนวนทริปอินเวอร์เตอร์และเหตุการณ์ความร้อนที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากข้อผิดพลาดของอาร์คไฟฟ้ากระแสตรง ตัวเชื่อมต่อที่เสื่อมสภาพ การเสียดสีของสายไฟ และการยุติที่หลวมในวงจรสายเป็นสาเหตุหลัก เมื่อพอร์ตโฟลิโอขยายตัว ต้นทุนการบำรุงรักษาเชิงโต้ตอบก็เริ่มลดอัตรากำไรลง

ความท้าทาย: ข้อผิดพลาด DC Arc ที่ตรวจไม่พบ

ข้อผิดพลาดของส่วนโค้ง DC เป็นอันตรายเนื่องจากเกิดขึ้นโดยไม่มีกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะกระตุ้นฟิวส์มาตรฐานหรือเบรกเกอร์ ในกล่อง Combiner ที่มีอยู่ของบริษัท มีการติดตั้งเฉพาะฟิวส์แบบสายและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเท่านั้น สิ่งเหล่านี้ให้การป้องกันกระแสเกินและไฟกระชาก แต่ไม่สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดของอาร์คแบบอนุกรมที่เกิดขึ้นกับสายเคเบิลที่เสียหายหรือการเชื่อมต่อที่หลวม

ผลที่ตามมาเป็นรูปธรรม ในช่วง 12 เดือนก่อนเริ่มโครงการ ทีมงานตอบสนองต่อทริปอินเวอร์เตอร์ 14 ครั้งซึ่งสืบย้อนไปถึงขั้วต่อที่เสียหาย การเดินทางแต่ละครั้งจำเป็นต้องมีการเยี่ยมชมสถานที่ การสแกนด้วยภาพความร้อน และการตรวจสอบการเชื่อมต่อทุกจุดในสายด้วยตนเอง เซสชันการแก้ไขปัญหาครั้งเดียวใช้เวลาเฉลี่ยแปดชั่วโมง นอกจากนี้ ยังมีรายงานเหตุการณ์เกือบพลาดอีก 2 เหตุการณ์ที่ส่วนโค้งละลายฉนวนของขั้วต่อ ทำให้เกิดควันและเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ ค่าใช้จ่ายโดยประมาณต่อเหตุการณ์ดังกล่าว หากไม่ถูกจับ อาจเกิน 50,000 ดอลลาร์สำหรับความเสียหายของทรัพย์สินและการหยุดทำงาน

ทำไมต้องใช้กล่อง Combiner Soutya DC AFCI

บริษัทได้ประเมินทางเลือก 3 ทาง ประการแรกคือการเพิ่มโมดูล AFCI ที่อินพุตอินเวอร์เตอร์ แต่จะตรวจสอบเฉพาะเอาต์พุตรวมของสตริงทั้งหมด และไม่สามารถระบุได้ว่าสตริงใดมีข้อผิดพลาด ตัวเลือกที่สองคือการแทนที่ตัวเชื่อมต่อสายเคเบิลทั้งหมดด้วยตัวเชื่อมต่อที่มีเกรดสูงกว่า ซึ่งจะไม่จัดการกับการเสื่อมสภาพในอนาคต ตัวเลือกที่สามคือกล่องตัวรวม Soutya DC AFCI ที่มีการกำหนดค่า 12-in-1

การตัดสินใจครั้งนี้มีข้อได้เปรียบหลักสามประการ ขั้นแรก กล่อง Combiner Soutya จะให้การตรวจจับข้อผิดพลาดส่วนโค้งต่อสตริง อินพุตทั้ง 12 อินพุตแต่ละอินพุตได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นอิสระต่อกัน ดังนั้นข้อผิดพลาดจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นทันที ประการที่สอง ยูนิตรวมทั้ง AFCI และการป้องกันกระแสเกินไว้ในตู้เดียว ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นและลดจำนวนส่วนประกอบที่ต้องตรวจสอบ ประการที่สาม เป็นไปตามมาตรฐาน UL 1699B และรองรับข้อกำหนดการออกแบบของ IEC 62548 ทำให้ EPC มั่นใจสำหรับทั้งตลาดยุโรปและตลาดส่งออก

การดำเนินการและกระบวนการสมัคร

โปรเจ็กต์นี้ถูกนำไปใช้กับอาเรย์บนหลังคาเชิงพาณิชย์สามอาเรย์ โดยแต่ละอาเรย์มี 8 ถึง 10 สาย โครงการทั้งหมดใช้เวลาหกสัปดาห์ตั้งแต่การวางแผนจนถึงการทดสอบเดินเครื่อง กล่องตัวรวมที่มีอยู่ถูกถอดออกและแทนที่ด้วยกล่องตัวรวม Soutya DC AFCI เนื่องจากโครงร่าง 12-in-1 ตรงกับการกำหนดเส้นทางสตริงที่มีอยู่ ทีมงานจึงนำสายเคเบิล DC ส่วนใหญ่กลับมาใช้ใหม่ ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนวัสดุและเวลาในการติดตั้ง

ปัญหาทั่วไปคือการติดตั้งเพิ่มเติมในพื้นที่อับอากาศ กล่องรวมตัวใหม่มีพื้นที่ใช้งานใหญ่กว่าชุดฟิวส์อย่างเดียวธรรมดา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับขายึดสำหรับติดตั้งบนหลังคาเดียวกัน ทีมงานแก้ไขปัญหานี้โดยใช้แผ่นรองหลังสแตนเลสและท่อร้อยสายที่ยืดหยุ่น ทำให้การปรับปรุงเพิ่มเติมโดยไม่ต้องเปลี่ยนเค้าโครงโครงสร้าง

หลังการติดตั้ง ทีมงานเชื่อมต่อเอาต์พุต Modbus RTU เข้ากับระบบ SCADA ที่มีอยู่ กล่อง Combiner จะสตรีมสถานะกระแส แรงดันไฟฟ้า และอาร์กฟอลต์ต่อสตริงไปยังศูนย์ตรวจสอบระยะไกล การทดสอบการใช้งานประกอบด้วยข้อผิดพลาดของอาร์คจำลอง ซึ่งเครื่องเคลียร์ได้ภายในเวลาไม่ถึง 0.5 วินาที ในขณะที่ระบุสตริงที่แน่นอน

ผลลัพธ์เชิงปริมาณ

• ลดเวลาในการแก้ไขปัญหาลง 90%:เวลาตอบสนองข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยลดลงจาก 8 ชั่วโมงเหลือ 45 นาที เนื่องจากกล่อง AFCI จะระบุสตริงที่มีข้อบกพร่องทันที
• ลดต้นทุน O&M ลง 35%:ขณะนี้ไซต์ทั้งสามแห่งต้องการคำบรรยายภาพฉุกเฉินน้อยลง เงินออมประจำปีอยู่ที่ 18,000 ดอลลาร์ทั่วทั้งพอร์ตโฟลิโอ
• ลดเวลาหยุดทำงานของอินเวอร์เตอร์ลง 60%:ด้วยการป้องกันการเกิดอาร์คอย่างต่อเนื่องซึ่งอาจทำให้เกิดการตัดการทำงานของอินเวอร์เตอร์ ไซต์งานต่างๆ ประสบปัญหาการตัดการเชื่อมต่อโดยไม่ได้วางแผนน้อยลงถึง 60%
• ตรวจพบข้อผิดพลาดของส่วนโค้งสองจุดตั้งแต่เนิ่นๆ:ในช่วง 12 เดือนแรก หน่วยตรวจพบข้อผิดพลาดส่วนโค้งสองชุดในระยะเริ่มแรก เพื่อป้องกันไฟไหม้และความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น

ผลกระทบโดยรวมมีมากกว่าตัวเลข ทีม O&M เปลี่ยนจากการซ่อมแซมเชิงรับเป็นการตรวจสอบเชิงรุก ข้อมูลที่รวบรวมจากกล่องรวมช่วยให้สามารถกำหนดเวลาการเปลี่ยนสายเคเบิลระหว่างช่วงเวลาการบำรุงรักษาตามแผนได้มากกว่าในกรณีฉุกเฉิน

คำรับรองจากลูกค้า

“กล่องรวมสัญญาณ Soutya DC AFCI ช่วยให้ทีมงานของเราสามารถระบุตัวเชื่อมต่อที่ชำรุดก่อนที่จะเกิดเพลิงไหม้ การแจ้งเตือนต่อสายและการบันทึกข้อมูลได้เปลี่ยนวิธีที่เราจัดการพอร์ตโฟลิโอ PV ของเรา”

บทเรียนและคำแนะนำ

1. วางการตรวจจับข้อบกพร่องของส่วนโค้งที่ระดับสตริง การตรวจจับระดับอินเวอร์เตอร์ไม่สามารถจำกัดตำแหน่งข้อผิดพลาดได้ และทำให้สายไฟ DC ยาวทำงานโดยไม่มีการป้องกัน
2. รวมการตรวจสอบเข้ากับการป้องกัน กล่อง Combiner ที่รายงานกระแสและสถานะต่อสตริงจะสร้างข้อมูลที่ดำเนินการได้สำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
3. งบประมาณสำหรับการฝึกอบรม อาการข้อผิดพลาดของส่วนโค้งแตกต่างจากเหตุการณ์กระแสไฟเกิน และช่างเทคนิคจำเป็นต้องเข้าใจเทคโนโลยีเพื่อตอบสนอง

หากบริษัทดำเนินโครงการนี้อีกครั้ง พวกเขาจะติดตั้งกล่อง Soutya AFCI ในโครงการใหม่ทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น แทนที่จะติดตั้งเพิ่มเติม การกำหนดมาตรฐานด้วยการกำหนดค่า 12-in-1 จะทำให้สินค้าคงคลังอะไหล่ง่ายขึ้น และทำให้การวินิจฉัยระยะไกลสอดคล้องกันมากขึ้นทั่วทั้งไซต์งาน

อ้างอิง

1. UL 1699B:2018 การป้องกันวงจรไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) DC Arc-Faultลิงค์
2. IEC 62548:2016 อาร์เรย์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) - ข้อกำหนดการออกแบบลิงค์
3. IEC 60364-7-712:2017 การติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 7-712: ระบบจ่ายไฟพลังงานแสงอาทิตย์ PVลิงค์