วิธีที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลดการหยุดทำงานลง 60% ด้วยเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบ DC Molded Case

ความเป็นมาของลูกค้า

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดกลางแห่งหนึ่งในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ได้ 50 เมกะวัตต์ ต้องเผชิญกับความล้มเหลวอย่างต่อเนื่องในระบบจำหน่ายไฟฟ้ากระแสตรง โครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าของโรงงานอาศัยฟิวส์แบบดั้งเดิมและเซอร์กิตเบรกเกอร์แม่เหล็กความร้อนรุ่นเก่าสำหรับการป้องกันกระแสไฟเกินที่ฝั่ง DC ด้วยเครื่องรวมสตริงมากกว่า 200 เครื่องและกล่องรวมเครื่องหลายเครื่อง โรงงานแห่งนี้จำเป็นต้องมีการป้องกัน DC ที่เชื่อถือได้เพื่อรักษาเวลาทำงานและเป็นไปตามข้อตกลงการซื้อไฟฟ้า

ความท้าทายกับการป้องกัน DC ที่มีอยู่

โรงงานประสบปัญหาการปิดระบบโดยไม่ได้กำหนดไว้โดยเฉลี่ย 12 ครั้งต่อไตรมาส เนื่องจากฟิวส์ขาดและการสะดุดของเบรกเกอร์กระแสตรงทั่วไป การปิดระบบแต่ละครั้งต้องใช้ทีมงานช่างเทคนิคสองคนเพื่อค้นหาและเปลี่ยนส่วนประกอบที่ล้มเหลว โดยใช้เวลา 45 นาทีต่อข้อผิดพลาด เวลาหยุดทำงานสะสมทำให้โรงงานต้องเสียรายได้และแรงงาน 18,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อไตรมาส ระบบที่ใช้ฟิวส์ไม่แสดงภาพความล้มเหลว ทำให้การตรวจจับล่าช้าไปจนถึงรอบการตรวจสอบถัดไป

ความเสี่ยงจากอาร์กแฟลชเป็นอีกความกังวลหนึ่ง เบรกเกอร์ที่มีอยู่ขาดความสามารถในการขัดจังหวะที่เพียงพอสำหรับสาย DC ไฟฟ้าแรงสูง (สูงถึง 1,000 Vdc) ทำให้เกิดเหตุการณ์ส่วนโค้งเป็นครั้งคราวซึ่งทำให้ขั้วต่อเสียหายและจำเป็นต้องซ่อมแซมค่าใช้จ่ายสูง เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยของโรงงานระบุว่าสิ่งนี้เป็นช่องว่างที่สำคัญในโครงการความปลอดภัยทางไฟฟ้า

ทำไมต้อง Soutya DC โมลด์เคสเซอร์กิตเบรกเกอร์?

หลังจากประเมินตัวเลือกต่างๆ มากมาย รวมถึงชุดตัดวงจรแบบอิเล็กทรอนิกส์และตัวยึดฟิวส์ที่อัปเกรดแล้ว ทีมวิศวกรของโรงงานได้เลือก DC Molded Case Circuit Breakers ของ Soutya สำหรับประสิทธิภาพที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ระดับสาธารณูปโภค ปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจ:

• รายการ UL 489 สำหรับการใช้งาน DC สูงถึง 1,000 Vdc ช่วยให้มั่นใจในการปฏิบัติตามข้อกำหนดและความปลอดภัย
• ความสามารถในการขัดจังหวะสูง (25 kA ที่ 1,000 Vdc) เหมาะสำหรับกระแสฟอลต์ระดับสตริง
• การตั้งค่าทริปความร้อนและแม่เหล็กที่ปรับได้เพื่อให้ตรงกับการกำหนดค่าสตริงเฉพาะ
• ขนาดกะทัดรัดทำให้สามารถติดตั้งเพิ่มเติมโดยตรงในโครงเหล็กที่มีอยู่โดยไม่ต้องดัดแปลงใดๆ
• การชดเชยอุณหภูมิโดยรอบช่วยลดการสะดุดในสภาวะทะเลทรายที่ร้อนจัด

ทีมงานได้ทำการทดสอบนำร่องกับเครื่องผสมสองเครื่องก่อนการใช้งานเต็มรูปแบบ เบรกเกอร์ Soutya กำจัดทริปที่น่ารำคาญทั้งหมดในระหว่างการทดลองใช้ 2 เดือน ในขณะที่บล็อกฟิวส์ที่มีอยู่ในสายคู่ขนานยังคงระเบิดต่อไป

กระบวนการดำเนินการ

โครงการติดตั้งเพิ่มเติมใช้เวลา 3 สัปดาห์และครอบคลุมกล่องรวม 48 กล่องบนบล็อกอินเวอร์เตอร์สามบล็อก ขั้นตอนการดำเนินการ:

1. การตรวจสอบและการทำแผนที่– ระบุวงจรย่อย DC ทั้งหมด และบันทึกพิกัดฟิวส์และขนาดสายเคเบิลที่มีอยู่
2. การเลือกเบรกเกอร์– เส้นโค้งการเดินทางที่เลือกและพิกัดปัจจุบันสำหรับแต่ละสายโดยอิงตาม Isc ของโมดูลและความขยายของสายเคเบิล
3. การติดตั้ง– แทนที่ตัวยึดฟิวส์ด้วย Soutya DC MCCB โดยใช้บัสบาร์และชุดดึงที่มีอยู่ เวลาทดแทนเฉลี่ยต่อตัวรวมคือ 1.5 ชั่วโมง
4. การทดสอบ– ตรวจสอบการประสานงานการเดินทางโดยการฉีดกระแสทดสอบที่เอาต์พุตของ Combiner ปรับการตั้งค่าแม่เหล็กเพื่อหลีกเลี่ยงการสะดุดสะดุดจากตัวเก็บประจุอินเวอร์เตอร์
5. เอกสารประกอบ– อัปเดตไดอะแกรมบรรทัดเดียวและติดป้ายกำกับเบรกเกอร์แต่ละตัวพร้อมการตั้งค่าการเดินทาง

ความท้าทายหลักคือการประสานงานการตั้งค่าเบรกเกอร์กับข้อกำหนดการตัดการเชื่อมต่อ DC ของอินเวอร์เตอร์ สายไฟหลายสายมีกระแสพุ่งสูงผิดปกติในระหว่างการสตาร์ทเครื่องในตอนเช้า ส่งผลให้เบรกเกอร์สะดุดทันที วิธีแก้ไขคือตั้งค่าเกณฑ์การเดินทางของแม่เหล็กให้สูงกว่าจุดสูงสุดที่วัดได้ 30% ซึ่งต้องใช้เครื่องมือวัดในสถานที่ เมื่อปรับแล้ว จะไม่เกิดการเดินทางที่น่ารำคาญอีกต่อไป

ผลลัพธ์เชิงปริมาณ

หลังจากดำเนินการกับ Soutya DC MCCB เป็นเวลา 6 เดือน:

• การปิดระบบที่ไม่ได้กำหนดไว้ลดลง 60%– จาก 12 รายการต่อไตรมาสเป็น 4.8 โดยการปิดระบบที่เหลือเกิดจากเหตุการณ์ภายนอก เช่น ไฟฟ้าขัดข้อง
• เวลาแก้ไขข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยลดลงจาก 45 นาทีเป็น 15 นาที– ด้วยธงการเดินทางที่มองเห็นได้ของเบรกเกอร์และตัวบ่งชี้สถานะท้องถิ่น
• ประหยัดค่าบำรุงรักษารายปีได้ 28,000 ดอลลาร์– ยกเลิกการเปลี่ยนฟิวส์ (ฟิวส์ 1,200 ตัวต่อปี ในราคาตัวละ 8 ดอลลาร์) และลดชั่วโมงการทำงานลง 200 ชั่วโมงต่อปี
• เหตุการณ์ Arc-flash ลดลงเหลือศูนย์– เปรียบเทียบกับเหตุการณ์เล็กๆ สองเหตุการณ์ต่อปีก่อนการปรับปรุงใหม่

ความพร้อมใช้ของโรงงานโดยรวมดีขึ้นจาก 98.2% เป็น 99.4% ทำให้การผลิตพลังงานต่อปีเพิ่มขึ้น 580 MWh ซึ่งคิดเป็นมูลค่ากว่า 58,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ในอัตรา PPA

คำรับรองจากลูกค้า

"เบรกเกอร์ Soutya มอบความน่าเชื่อถือในระดับที่เราไม่คิดว่าจะเป็นไปได้ในฝั่ง DC เราเคยกลัวความร้อนในฤดูร้อนเพราะนั่นคือช่วงที่เบรกเกอร์แบบเก่าทั้งหมดจะสะดุด ตอนนี้เราเดินผ่านกล่อง Combiner และดูตัวบ่งชี้สีเขียวทุกที่ ระยะเวลาคืนทุนสำหรับชุดติดตั้งเพิ่มนี้อยู่ที่ต่ำกว่า 8 เดือน" – ผู้จัดการฝ่ายปฏิบัติการโรงงาน

บทเรียนและคำแนะนำ

สำหรับผู้ประกอบการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์รายอื่นที่กำลังพิจารณาการอัพเกรดที่คล้ายกัน:

1. วัดกระแสไหลเข้าจริง– การใช้ข้อมูลของผู้ผลิตในการตั้งค่าการตัดการทำงานอาจล้มเหลวได้หากความยาวของสายเคเบิลหรือคุณลักษณะของโมดูลแตกต่างกัน การทดสอบนอกสถานที่คุ้มค่ากับการลงทุน
2. วางแผนการติดฉลากและการเก็บบันทึก– ด้วยเบรกเกอร์แบบปรับได้ สิ่งสำคัญคือต้องบันทึกการตั้งค่าเฉพาะสำหรับแต่ละยูนิต เพื่อลดความซับซ้อนในการแก้ไขปัญหาในอนาคต
3. พิจารณาการลดอุณหภูมิโดยรอบ– แม้ว่าเบรกเกอร์ Soutya จะชดเชยอุณหภูมิ แต่ต้องแน่ใจว่าตู้มีการระบายอากาศเพียงพอในบริเวณที่มีความร้อนสูง

โปรเจ็กต์นี้แสดงให้เห็นว่าการอัพเกรดเป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ DC แบบขึ้นรูปที่ทันสมัยจาก Soutya สามารถสร้าง ROI ได้อย่างรวดเร็ว พร้อมทั้งปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพการดำเนินงาน

อ้างอิง

1.UL 489 เอ็ด 14-2025 – เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเคสแบบขึ้นรูป สวิตช์แบบเคสแบบหล่อ และเปลือกหุ้มเซอร์กิตเบรกเกอร์ ANSI เว็บสโตร์

2. UL 1699B:2018 – การป้องกันวงจรไฟฟ้ากระแสตรงอาร์กฟอลต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) เลือกซื้อมาตรฐาน UL