Hoe een zonnepark het risico op stringuitval met 60% verminderde met een 1000V DC combinerbox 2 in 1 uit isolator

Achtergrond van de klant

Een middelgrote exploitant van zonneparken in het zuidwesten van de Verenigde Staten beheert een PV-installatie van 50 MW. De faciliteit maakt gebruik van strings van 1.500 V DC, maar vanwege de bestaande infrastructuur werken de combinerboxen op 1.000 V DC. De site heeft meer dan 200 combinerboxen, die elk meerdere strings verwerken. Het onderhoudsteam had te maken met frequente defecten aan de isolator en vlamboogincidenten, waardoor ongeplande stilstand en veiligheidsrisico's ontstonden.

Uitdagingen met bestaande combinerboxen

Bestaande combinerboxen gebruikten draaischakelaars die handmatige isolatie vereisten. Technici moesten tijdens onderhoud de stroomopwaartse omvormers uitschakelen, wat leidde tot maandelijkse opwekkingsverliezen tot wel 2%. De isolatieschakelaars gingen ook kapot na herhaald gebruik, waardoor contactweerstand ontstond die tot oververhitting leidde. In het afgelopen jaar kregen vijf boxen te maken met kleine vlambogen, waarbij één technicus (niet-ernstig) gewond raakte. Het verouderde ontwerp ontbeerde vlamboogdetectie en de behuizing voldeed niet aan de nieuwste IP65-normen voor het binnendringen van stof en vocht buitenshuis.

De operator probeerde schakelaars te vervangen door eenheden met een hogere rating van een andere leverancier, maar de montageproblemen en de incompatibiliteit met de bestaande 2-in-1-uit-configuratie (twee invoerreeksen, één uitvoer) veroorzaakten vertragingen. De combinerbox van een concurrent met geïntegreerde isolator viel binnen zes maanden uit vanwege een ontoereikende DC-spanning bij 1.000 V onder volledige belasting.

Waarom de Soutya 1000V DC Combiner Box 2 In 1 Out Isolator?

Het technische team heeft drie leveranciers beoordeeld. Het product van Soutya viel om twee redenen op: de isolatorschakelaar werd getest op 1.000 V DC bij een continue stroom van 32 A, waarmee de vereiste 25 A per string van de locatie werd overschreden. De box bood een echte 2-in-1-uit-configuratie met gelabelde terminals, waardoor installatiefouten werden verminderd. De behuizing met IP65-classificatie en de ingebouwde DC-boogfoutbeveiliging (die voldoet aan UL 1699B) pakten de veiligheidsproblemen aan. De unit bevatte een overspanningsbeveiligingsapparaat met een classificatie voor 1.000 V DC volgens IEC 61643-11, ter bescherming tegen door bliksem veroorzaakte transiënten.

De beslissing werd ook beïnvloed door de vijfjarige garantie van Soutya en de lokale voorraadbeschikbaarheid. De prijs per eenheid was 15% lager dan die van de naaste concurrent met vergelijkbare specificaties.

Implementatieproces

Het project verving in twee maanden tijd 50 verouderde combinerboxen. Elke vervanging duurde twee uur voor een team van twee personen, inclusief het uitschakelen van de energie, het overbrengen van de bedrading en het testen. Het iso-intor-ontwerp maakte een snelle lockout/tagout-procedure mogelijk zonder stroomopwaartse uitschakeling. Een uitdaging was dat de bestaande leidingindeling niet overeenkwam met de knock-outs van de nieuwe doos; Het team gebruikte flexibele leidingadapters en zaagde geen nieuwe gaten, waardoor de IP-classificatie van de behuizing behouden bleef. Na installatie werd elke doos getest op isolatieweerstand en polariteit. Een typisch probleem waren losse klemschroeven - opgelost door een momentsleutel te gebruiken die was ingesteld op 5 Nm volgens de instructies van Soutya. Tijdens de inbedrijfstellingsfase hebben zich geen storingen voorgedaan.

Kwantificeerbare resultaten

Na zes maanden gebruik:

• De ongeplande downtime daalde met 60%, van 12 uur per maand naar minder dan 5 uur.
• De onderhoudskosten daalden jaarlijks met $ 8.000 als gevolg van minder vervanging van schakelaars.
• Het energieopwekkingsverlies door handmatige uitschakelingen daalde met 1,5%, wat $12.000 aan inkomsten per jaar opleverde.
• De boogflitsincidenten stopten volledig; geen veiligheidsgebeurtenissen gemeld.
• Het rendement van de omvormer verbeterde met 0,3% omdat een consistente stringspanning de verliezen door gedeeltelijke schaduw verminderde.

De totale terugverdientijd voor de 50 eenheden bedroeg 11 maanden.

Klantgetuigenis

"Overstappen naar de Soutya-combinerbox was een no-brainer. De ingebouwde isolator en SPD hebben ons afgelopen zomer tijdens een onweersbui gered van een mogelijke brand. Onze technici voelen zich veiliger en we verliezen niet langer een halve dag productie voor routineonderhoud." — Facilitair Operations Manager

Lessen en aanbevelingen

1. Geef prioriteit aan isolatieveiligheid:Voor bestaande 1.000 V DC-systemen kunt u upgraden naar combinerboxen met geïntegreerde isolatoren om het risico op vlambogen te verminderen. Het lastonderbrekingsvermogen van de Soutya-unit zorgt voor een veilige ontkoppeling onder stroom.
2. Inclusief overspanningsbeveiliging:Zelfs in gebieden met weinig bliksem voorkomen SPD's cumulatieve schade door schakeltransiënten. De IEC 61643-11-compatibele SPD in deze doos heeft al twee piekspanningen zonder problemen geabsorbeerd.
3. Controleer de compatibiliteit vroeg:Bestel monsters om de pasvorm, knock-outs en leidingconnectoren te testen. De veldaanpassing met flexibele leiding was klein, maar had voorafgaande goedkeuring van ingenieurs nodig.

Referenties: IEC 62548:2016 Fotovoltaïsche (PV) arrays – Ontwerpvereisten (paragraaf over bedrading van combinerboxen en overstroombeveiliging). IEC 61643-11:2011 Beveiligingsapparaten tegen laagspanningsoverspanning (deel 11, met betrekking tot DC SPD's voor PV). UL 1699B:2018 Fotovoltaïsche (PV) DC-boogfoutcircuitbeveiliging (voor boogfoutdetectie in combinerboxen).