Soutya DC-stroomonderbrekers met gegoten behuizing verminderen de downtime van zonne-energie met 35%

Een fotovoltaïsche installatie van 50 MW in het zuidwesten van de Verenigde Staten verving 120 verouderde stroomonderbrekers door Soutya DC-stroomonderbrekers met gegoten behuizing. Het resultaat: een vermindering van 35% in ongeplande stilstand, een daling van het uitvalpercentage van onderbrekers van 4,2% naar 0,8% en een jaarlijkse onderhoudsbesparing van meer dan $60.000.

Wat was de operationele situatie bij de zonne-energiefaciliteit?

De faciliteit exploiteert 24 zonneblokken, die elk een DC-naar-AC-conversiestation van 2 MW voeden. Het oorspronkelijke DC-beveiligingssysteem bestond uit niet-UL-gecertificeerde miniatuuronderbrekers die tijdens de bouw waren geïnstalleerd. Na 14 jaar in de woestijn vertoonden de brandbrekers zichtbare tekenen van thermische spanning, en verschillende waren struikelden tijdens routinematige schoonmaakwerkzaamheden, toen de hoge luchtvochtigheid lekkages veroorzaakte.

Plantmanagers stonden onder druk om de beschikbaarheid van energie te verhogen van 98,2% naar boven 99% als onderdeel van een stroomafnameovereenkomst. Elke ongeplande reis betekende verloren energie, en elk vervangingsbezoek vereiste een volledige uitschakeling van de reeks.

Welke uitdagingen heeft het oude DC-beveiligingssysteem veroorzaakt?

Gedurende de afgelopen twaalf maanden heeft de fabriek 47 storingen in verband met de stroomonderbreker geregistreerd. Het meest voorkomende probleem was het hinderlijk uitschakelen onder tijdelijke overstroom, veroorzaakt door aangrenzende stringfouten. Toen een enkele stroomopwaartse breker openging, werden zeven stroomafwaartse snaren donker. Het onderhoudsteam besteedde gemiddeld 3,5 uur per evenement, inclusief reizen over het 200 hectare grote terrein.

De oudere onderbrekers hadden ook geen duidelijke foutindicatie. Technici moesten de deksels verwijderen en infraroodcamera's gebruiken om te identificeren welke eenheid was geopend. Bij twee incidenten werd een geactiveerde onderbreker per ongeluk opnieuw gesloten terwijl de stroomafwaartse fout nog steeds bestond, waardoor de combinerbox en één omvormer beschadigd raakten.

Reserveonderdelen werden schaars en de oorspronkelijke leverancier had het model stopgezet. De fabriek had 40 eenheden van verschillende merken op voorraad, maar geen enkele kwam overeen met de bestaande footprint, dus voor elke herbouw waren paneelaanpassingen nodig.

Waarom heeft de fabriek gekozen voor DC-stroomonderbrekers van Soutya?

Het technische team evalueerde drie vervangingsopties: AC-stroomonderbrekers met DC-specificaties van een lokale distributeur, gereviseerde units van de oorspronkelijke fabrikant en de DC MCCB-lijn van Soutya. De AC-naar-DC hybride onderbrekers hadden een lager onderbrekingsvermogen en slaagden niet voor de interne kortsluittest van de fabriek bij 10 kA. Gereviseerde eenheden hadden een garantie van 90 dagen en hielden geen rekening met het hinderlijke reispatroon.

De DC-stroomonderbreker met gegoten behuizing van Soutya werd geselecteerd na een test naast elkaar op twee snaren. Het product voldeed aan de eisen van UL 489 en bood een nominale bedrijfsspanning van 1000 V DC met een onderbrekingsvermogen van 25 kA, ruim boven de maximaal ter plaatse beschikbare foutstroom van 12 kA. De stroomonderbrekers waren ook voorzien van een visuele uitschakelvlag en hulpcontacten voor bewaking op afstand, die geen enkele andere kandidaat voor een vergelijkbare prijs bood.

De beslissing werd ook beïnvloed door de bereidheid van Soutya om technische ondersteuning bij de toepassing te bieden en een garantie van vijf jaar zonder vragen over onderdelen.

Hoe werd de Soutya DC MCCB ingezet?

Het vervangingsprogramma besloeg acht weken verspreid over vijf onderstations. Het project werd opgedeeld in vijf fasen:

• Fase 1: Veldonderzoek en labeling van alle 120 brekerposities.
• Fase 2: Installatie van twee panelen op blok 7 en een belaste test van 48 uur.
• Fase 3: Volledige uitrol naar blok 7 en 8, met één string over op de oude onderbrekers als controle.
• Fase 4: Vervanging van de resterende blokken na de controlevergelijking toonde een reductie van het aantal storingen van 4:1.
• Fase 5: Training van twee elektriciens van installaties in tripdiagnostiek en vervangingsprocedures.

De belangrijkste technische uitdaging was het aanpassen van de bestaande montagerails van de aansluitdoos. De compacte afmetingen van Soutya kwamen overeen met de standaard DIN-railindeling, maar de railaansluitingen waren iets groter. De fabriek maakte gebruik van een op maat gemaakte koperen adapter geleverd door Soutya, en de installatietijd per onderbreker bedroeg gemiddeld 27 minuten, inclusief het aandraaien van de nokken en het aanbrengen van anti-oxidantpasta.

Welke resultaten heeft de faciliteit bereikt?

Nadat de laatste breker was geïnstalleerd, volgde de fabriek de prestaties gedurende negen maanden. De ongeplande downtime als gevolg van defecten aan DC-onderbrekers daalde van 11,6 uur per maand naar 0,8 uur per maand, een vermindering van 35% in de totale downtime van de fabriek, wanneer genormaliseerd voor seizoensinvloeden. Het uitvalpercentage van de onderbreker daalde van 4,2% per jaar naar 0,8%.

De onderhoudskosten daalden met $60.000 per jaar, als gevolg van minder bezoeken ter plaatse en het wegvallen van de voorraad reserveonderdelen. De fabriek bracht de ongebruikte oude stroomonderbrekers voor $ 7.000 terug naar een wederverkoper. De beschikbaarheid van energie verbeterde tot 99,4%, wat leidde tot een prestatiebonus van $150.000 van de energiekoper.

Dankzij de hulpcontacten kon het SCADA-systeem van de fabriek in realtime een open onderbreker weergeven. De centrale kan nu een elektricien naar de juiste string sturen, waardoor de gemiddelde diagnosetijd wordt teruggebracht van 35 minuten naar 6 minuten.

Wat zei de onderhoudsmanager van de fabriek?

"We hadden een lager uitschakelpercentage verwacht, maar we hadden niet verwacht dat de diagnostiek zo schoon zou zijn. Dankzij de uitschakelvlag en het contact op afstand kunnen onze paneloperators de exacte positie zien zonder de controlekamer te verlaten. Het bracht onze responstijd terug tot een fractie van wat het was", aldus de hoofd elektriciteitsonderhoud.

Welke lessen kunnen andere operators leren?

Drie punten uit dit project zijn van toepassing op elke faciliteit met verouderde DC-beveiligingsapparatuur:

• Controleer de werkelijke onderbrekingscapaciteit bij uw maximale systeemspanning. Een onderbreker met een nominaal vermogen van 25 kA bij 1000 V DC is niet hetzelfde als een onderbreker met een nominaal vermogen van 25 kA bij 500 V DC.
• Gebruik een gefaseerde vervanging en houd als controlegroep twee of drie snaren aan de oude apparatuur. Vergelijkbare gegevens van de fabriek lieten binnen vier weken het resultaat zien.
• Investeer in stroomonderbrekers met hulpcontacten. Het statussignaal op afstand betaalde zichzelf terug door de patrouilletijd te elimineren en door per ongeluk hersluiten na een reis te voorkomen.

Als het project zou worden herhaald, zou de manager extra reservebrekers hebben besteld om een ​​tweede locatie te dekken dan de oude eenheden te verkopen. "We hebben onderschat hoezeer we de Soutya-brekers zouden vertrouwen en de zusterfabriek willen standaardiseren", merkte hij op.

Referenties

• UL 489 Ed. 14-2025 - Stroomonderbrekers met gegoten behuizing, schakelaars met gegoten behuizing en behuizingen voor stroomonderbrekers
• Simulatiestudie naar het boogbewegingsproces van DC-miniatuurstroomonderbrekers, DOI: 10.1063/5.0174184