เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบขึ้นรูป Soutya DC ลดการหยุดทำงานของพลังงานแสงอาทิตย์ลง 35%

โรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาด 50 เมกะวัตต์ในเขตตะวันตกเฉียงใต้ของอเมริกาได้เปลี่ยนเบรกเกอร์เก่าจำนวน 120 ตัวเป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบหล่อ Soutya DC ผลลัพธ์: เวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้กำหนดไว้ลดลง 35% อัตราความล้มเหลวของเบรกเกอร์ลดลงจาก 4.2% เป็น 0.8% และประหยัดค่าบำรุงรักษารายปีได้มากกว่า 60,000 ดอลลาร์

สถานการณ์การดำเนินงานที่โรงงานพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

โรงงานแห่งนี้มีแผงโซลาร์เซลล์ 24 แผง โดยแต่ละบล็อกป้อนสถานีแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 2 เมกะวัตต์ ระบบป้องกัน DC ดั้งเดิมประกอบด้วยเบรกเกอร์ขนาดเล็กที่ไม่อยู่ในรายการ UL ซึ่งติดตั้งระหว่างการก่อสร้าง หลังจากอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบทะเลทรายเป็นเวลา 14 ปี เบรกเกอร์แสดงสัญญาณความเครียดจากความร้อนที่มองเห็นได้ และเบรกเกอร์หลายตัวสะดุดระหว่างการทำความสะอาดตามปกติเมื่อความชื้นสูงทำให้เกิดเส้นทางการรั่วไหล

ผู้จัดการโรงงานอยู่ภายใต้แรงกดดันในการเพิ่มความพร้อมด้านพลังงานจาก 98.2% เป็นสูงกว่า 99% ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงซื้อขายไฟฟ้า การเดินทางโดยไม่ได้วางแผนทุกครั้งหมายถึงการสูญเสียรุ่น และการเยี่ยมทดแทนแต่ละครั้งจำเป็นต้องปิดระบบทั้งหมด

ระบบป้องกัน DC แบบเก่าก่อให้เกิดความท้าทายอะไรบ้าง

ในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมา โรงงานบันทึกความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับเบรกเกอร์ 47 ครั้ง ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคือการสะดุดที่น่ารำคาญภายใต้กระแสไฟเกินชั่วคราว ซึ่งเกิดจากข้อผิดพลาดของสตริงที่อยู่ติดกัน เมื่ออัพสตรีมเบรกเกอร์ตัวเดียวเปิดขึ้น สายดาวน์สตรีมทั้งเจ็ดสายก็มืดลง ทีมบำรุงรักษาใช้เวลาเฉลี่ย 3.5 ชั่วโมงต่อกิจกรรม รวมถึงการเดินทางข้ามพื้นที่ 200 เอเคอร์

เบรกเกอร์รุ่นเก่ายังขาดข้อบ่งชี้ข้อบกพร่องที่ชัดเจน ช่างเทคนิคต้องถอดฝาครอบออกและใช้กล้องอินฟราเรดเพื่อระบุว่าเครื่องใดเปิดอยู่ ในเหตุการณ์สองครั้ง เบรกเกอร์ที่สะดุดถูกปิดใหม่อย่างผิดพลาดในขณะที่ยังมีข้อผิดพลาดดาวน์สตรีมอยู่ ส่งผลให้กล่อง Combiner และอินเวอร์เตอร์หนึ่งตัวเสียหาย

อะไหล่เริ่มหายาก และซัพพลายเออร์รายเดิมก็เลิกผลิตโมเดลนี้ไป โรงงานแห่งนี้จัดเก็บสินค้าไว้ 40 ยูนิตจากแบรนด์ต่างๆ มากมาย แต่ไม่มีแบรนด์ใดที่ตรงกับพื้นที่ที่มีอยู่ ดังนั้น การสร้างใหม่ทุกครั้งจึงจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนแผง

เหตุใดโรงงานจึงเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบขึ้นรูป Soutya DC

ทีมวิศวกรได้ประเมินทางเลือกในการเปลี่ยน 3 แบบ ได้แก่ เบรกเกอร์ AC ที่มีพิกัด DC จากผู้จัดจำหน่ายในพื้นที่ ชุดปรับสภาพใหม่จากผู้ผลิตดั้งเดิม และกลุ่มผลิตภัณฑ์ DC MCCB ของ Soutya เบรกเกอร์ไฮบริดแบบ AC-to-DC มีความสามารถในการขัดจังหวะต่ำกว่า และไม่ผ่านการทดสอบการลัดวงจรภายในของโรงงานที่ 10 kA หน่วยที่ปรับสภาพใหม่มีการรับประกัน 90 วัน และไม่ได้แก้ไขรูปแบบการเดินทางที่น่ารำคาญ

เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบขึ้นรูป DC ของ Soutya ได้รับเลือกหลังจากการทดลองแบบเคียงข้างกันกับสายสองสาย ผลิตภัณฑ์นี้เป็นไปตามข้อกำหนด UL 489 และมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานพิกัด 1000 V DC ที่มีความสามารถในการตัดกระแสไฟที่ 25 kA ซึ่งสูงกว่ากระแสไฟฟ้าขัดข้องสูงสุด 12 kA ที่ไซต์งานได้อย่างสบายๆ เบรกเกอร์ยังนำเสนอธงแสดงการเดินทางและหน้าสัมผัสเสริมสำหรับการตรวจสอบระยะไกล ซึ่งไม่มีตัวเลือกอื่นใดให้ในราคาที่เทียบเคียงได้

การตัดสินใจดังกล่าวยังได้รับอิทธิพลจากความตั้งใจของ Soutya ที่จะให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมการใช้งาน และการรับประกันชิ้นส่วนเป็นเวลา 5 ปีโดยไม่มีข้อกังขา

Soutya DC MCCB ถูกนำไปใช้งานอย่างไร

โปรแกรมทดแทนครอบคลุมระยะเวลาแปดสัปดาห์ในสถานีย่อยห้าแห่ง โครงการแบ่งออกเป็นห้าขั้นตอน:

• ระยะที่ 1: การสำรวจภาคสนามและการติดฉลากตำแหน่งเบรกเกอร์ทั้งหมด 120 ตำแหน่ง
• ระยะที่ 2: การติดตั้งแผงสองแผงบนบล็อก 7 และการทดสอบโหลด 48 ชั่วโมง
• ระยะที่ 3: การเปิดตัวบล็อก 7 และ 8 อย่างเต็มรูปแบบ โดยเหลือสายหนึ่งเส้นบนเบรกเกอร์เก่าเป็นตัวควบคุม
• ระยะที่ 4: การเปลี่ยนบล็อกที่เหลือหลังจากการเปรียบเทียบกลุ่มควบคุมพบว่ามีการลดความล้มเหลวลง 4:1
• ระยะที่ 5: การฝึกอบรมช่างไฟฟ้าโรงงาน 2 คนเกี่ยวกับการวินิจฉัยการเดินทางและขั้นตอนการเปลี่ยนทดแทน

ความท้าทายทางเทคนิคหลักคือการปรับรางยึดกล่องรวมที่มีอยู่ ขนาดที่กะทัดรัดของ Soutya ตรงกับรูปแบบราง DIN มาตรฐาน แต่ตัวเชื่อมบัสบาร์มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย โรงงานใช้อะแดปเตอร์ทองแดงแบบกำหนดเองที่ Soutya จัดหาให้ และเวลาในการติดตั้งต่อเบรกเกอร์เฉลี่ยอยู่ที่ 27 นาที ซึ่งรวมถึงการบิดตัวเชื่อมและการทาสารต่อต้านอนุมูลอิสระ

สิ่งอำนวยความสะดวกได้รับผลลัพธ์อะไรบ้าง?

หลังจากติดตั้งเบรกเกอร์ขั้นสุดท้าย โรงงานจะติดตามประสิทธิภาพเป็นเวลาเก้าเดือน เวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้กำหนดไว้จากความล้มเหลวของเบรกเกอร์ DC ลดลงจาก 11.6 ชั่วโมงต่อเดือนเป็น 0.8 ชั่วโมงต่อเดือน ซึ่งช่วยลดเวลาหยุดทำงานของโรงงานทั้งหมดลง 35% เมื่อปรับให้เป็นมาตรฐานตามฤดูกาล อัตราความล้มเหลวของเบรกเกอร์ลดลงจาก 4.2% ต่อปีเป็น 0.8%

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลดลง 60,000 เหรียญสหรัฐต่อปี โดยได้แรงหนุนจากการเยี่ยมชมสถานที่น้อยลงและการกำจัดสต๊อกอะไหล่ โรงงานส่งคืนเบรกเกอร์เก่าที่ไม่ได้ใช้ให้กับตัวแทนจำหน่ายในราคา 7,000 ดอลลาร์ ความพร้อมใช้ของพลังงานดีขึ้นเป็น 99.4% ซึ่งทำให้ได้รับโบนัสประสิทธิภาพ 150,000 ดอลลาร์จากผู้ซื้อไฟฟ้า

หน้าสัมผัสเสริมช่วยให้ระบบ SCADA ของโรงงานสามารถแสดงเบรกเกอร์แบบเปิดได้แบบเรียลไทม์ ขณะนี้ Dispatch สามารถส่งช่างไฟฟ้าไปยังสายที่ถูกต้อง ช่วยลดเวลาการวินิจฉัยโดยเฉลี่ยจาก 35 นาทีเหลือ 6 นาที

ผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาของโรงงานพูดอะไร?

"เราคาดหวังอัตราการเดินทางที่ต่ำกว่า แต่เราไม่ได้คาดหวังว่าการวินิจฉัยจะสะอาดขนาดนี้ ธงการเดินทางและการติดต่อระยะไกลช่วยให้ผู้ควบคุมแผงควบคุมของเราเห็นตำแหน่งที่แน่นอนโดยไม่ต้องออกจากห้องควบคุม มันลดเวลาตอบสนองของเราลงเหลือเพียงเศษเสี้ยวของที่เป็นอยู่" ผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาไฟฟ้ากล่าว

ผู้ปฏิบัติงานรายอื่นสามารถเรียนรู้บทเรียนอะไรได้บ้าง

ประเด็นสามประการจากโครงการนี้ใช้กับสิ่งอำนวยความสะดวกใดๆ ที่มีอุปกรณ์ป้องกัน DC ที่เสื่อมสภาพ:

• ตรวจสอบความสามารถในการขัดจังหวะตามจริงที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของระบบ เบรกเกอร์พิกัดที่ 25 kA ที่ 1,000 V DC ไม่เหมือนกับเบรกเกอร์พิกัดที่ 25 kA ที่ 500 V DC
• ใช้การเปลี่ยนตามเฟสและเก็บสายสองหรือสามสายไว้ในอุปกรณ์เก่าเป็นกลุ่มควบคุม ข้อมูลเปรียบเทียบจากโรงงานแสดงผลลัพธ์ภายในสี่สัปดาห์
• ลงทุนในเบรกเกอร์ที่มีหน้าสัมผัสเสริม สัญญาณสถานะระยะไกลจ่ายเองโดยกำจัดเวลาลาดตระเวนและป้องกันการปิดใหม่โดยไม่ได้ตั้งใจหลังการเดินทาง

หากโครงการถูกทำซ้ำ ผู้จัดการจะสั่งเบรกเกอร์สำรองเพิ่มเติมเพื่อครอบคลุมพื้นที่ที่สองมากกว่าการขายยูนิตเก่าทิ้ง "เราประเมินต่ำไปว่าเราจะไว้วางใจเครื่องสกัด Soutya ได้อย่างไร และต้องการสร้างมาตรฐานให้กับโรงงานในเครือ" เขากล่าว

อ้างอิง

• UL 489 เอ็ด 14-2025 - เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเคสขึ้นรูป สวิตช์แบบเคสแบบขึ้นรูป และเปลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์
• การศึกษาการจำลองกระบวนการเคลื่อนที่ส่วนโค้งของเซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็กแบบ DC, DOI: 10.1063/5.0174184