Wie ein Solarpark das Risiko von Stringausfällen mit einem 1000-V-DC-Combiner-Box-2-In-1-Out-Isolator um 60 % reduzierte

Kundenhintergrund

Ein mittelgroßer Solarparkbetreiber im Südwesten der USA verwaltet eine 50-MW-PV-Anlage. Die Anlage verwendet 1.500-V-Gleichstromstränge, aber aufgrund der alten Infrastruktur werden die Generatorkästen mit 1.000 V Gleichstrom betrieben. Der Standort verfügt über mehr als 200 Combiner-Boxen, die jeweils mehrere Strings verarbeiten. Das Wartungsteam hatte mit häufigen Isolatorausfällen und Lichtbogenvorfällen zu kämpfen, was zu ungeplanten Ausfallzeiten und Sicherheitsrisiken führte.

Herausforderungen mit vorhandenen Combiner-Boxen

Vorhandene Anschlusskästen verwendeten Drehschalter, die eine manuelle Trennung erforderten. Techniker mussten während Wartungsarbeiten vorgeschaltete Wechselrichter abschalten, was zu Erzeugungsverlusten von bis zu 2 % pro Monat führte. Auch die Isolationsschalter verschlechterten sich nach wiederholtem Gebrauch, was zu Kontaktwiderständen führte, die zu Überhitzung führten. Im vergangenen Jahr kam es in fünf Kästen zu leichten Lichtbogenereignissen, bei denen ein Techniker (nicht schwerwiegend) verletzt wurde. Dem veralteten Design fehlte die Erkennung von Lichtbogenfehlern, und das Gehäuse erfüllte nicht die neuesten IP65-Standards für das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit im Freien.

Der Betreiber versuchte, die Schalter durch höherwertige Einheiten eines anderen Anbieters zu ersetzen, aber die Montageprobleme und die Inkompatibilität mit der bestehenden 2-in-1-out-Konfiguration (zwei Eingangsstränge, ein Ausgang) führten zu Verzögerungen. Der Generatoranschlusskasten eines Mitbewerbers mit integriertem Isolator fiel innerhalb von sechs Monaten aus, da die DC-Spannung bei 1.000 V unter Volllast nicht ausreichte.

Warum der Soutya 1000V DC Combiner Box 2 In 1 Out Isolator?

Das technische Team bewertete drei Anbieter. Das Produkt von Soutya zeichnete sich aus zwei Gründen aus: Der Trennschalter wurde auf 1.000 V DC bei 32 A Dauerstrom getestet und übertraf damit die Anforderungen des Standorts von 25 A pro Strang. Die Box bot eine echte 2-in-1-out-Konfiguration mit beschrifteten Anschlüssen, wodurch Installationsfehler reduziert wurden. Das IP65-Gehäuse und der integrierte DC-Lichtbogenschutz (entsprechend UL 1699B) berücksichtigten Sicherheitsbedenken. Das Gerät verfügte über einen Überspannungsschutz für 1.000 V DC gemäß IEC 61643-11, der vor blitzbedingten Spannungsspitzen schützt.

Die Entscheidung wurde auch durch die 5-Jahres-Garantie von Soutya und die lokale Lagerverfügbarkeit beeinflusst. Der Preis pro Einheit war 15 % niedriger als beim nächsten Konkurrenten mit ähnlichen Spezifikationen.

Implementierungsprozess

Das Projekt ersetzte innerhalb von zwei Monaten 50 in die Jahre gekommene Generatoranschlusskästen. Jeder Austausch dauerte für ein Zwei-Personen-Team zwei Stunden, einschließlich Freischalten, Verkabelung und Prüfung. Das Iso-Intor-Design ermöglichte einen schnellen Lockout/Tagout-Vorgang ohne vorgeschaltete Abschaltung. Eine Herausforderung bestand darin, dass das vorhandene Leitungslayout nicht mit den Aussparungen des neuen Kastens übereinstimmte. Das Team verwendete flexible Kabelkanaladapter, anstatt neue Löcher zu schneiden, wodurch die IP-Schutzart des Gehäuses erhalten blieb. Nach der Installation wurde jede Box auf Isolationswiderstand und Polarität geprüft. Ein typisches Problem waren lockere Anschlussschrauben – gelöst durch die Verwendung eines Drehmomentschlüssels, der gemäß den Anweisungen von Soutya auf 5 Nm eingestellt war. Während der Inbetriebnahmephase sind keine Störungen aufgetreten.

Quantifizierbare Ergebnisse

Nach sechs Monaten Betrieb:

• Die ungeplanten Ausfallzeiten sanken um 60 %, von 12 Stunden pro Monat auf unter 5 Stunden.
• Die Wartungskosten sanken um 8.000 US-Dollar pro Jahr, da weniger Schalter ausgetauscht werden mussten.
• Die Verluste bei der Energieerzeugung durch manuelle Abschaltungen gingen um 1,5 % zurück, was zu einem Umsatzzuwachs von 12.000 US-Dollar pro Jahr führte.
• Die Lichtbogenvorfälle hörten vollständig auf; Es wurden keine Sicherheitsvorfälle gemeldet.
• Der Wirkungsgrad des Wechselrichters verbesserte sich um 0,3 %, da eine konstante String-Spannung Teilverschattungsverluste reduzierte.

Die gesamte Amortisationszeit für die 50 Einheiten betrug 11 Monate.

Kundenreferenz

„Der Wechsel zum Soutya-Kombinationskasten war ein Kinderspiel. Der eingebaute Isolator und die SPD haben uns letzten Sommer während eines Gewitters vor einem möglichen Brand bewahrt. Unsere Techniker fühlen sich sicherer und wir verlieren nicht mehr einen halben Produktionstag für routinemäßige Wartungsarbeiten.“ — Facility Operations Manager

Lektionen und Empfehlungen

1. Priorisieren Sie die Isolationssicherheit:Bei bestehenden 1.000-V-Gleichstromsystemen sollten Sie ein Upgrade auf Anschlusskästen mit integrierten Isolatoren durchführen, um das Risiko von Lichtbögen zu verringern. Die Lasttrennleistung der Soutya-Einheit gewährleistet eine sichere Trennung unter Strom.
2. Überspannungsschutz einschließen:Selbst in blitzarmen Gebieten verhindern SPDs kumulative Schäden durch Schalttransienten. Das IEC 61643-11-konforme SPD in dieser Box hat bereits zwei Überspannungen ohne Ausfall absorbiert.
3. Überprüfen Sie frühzeitig die Kompatibilität:Bestellen Sie Muster zum Testen von Passform, Ausbrechöffnungen und Leitungsanschlüssen. Die bauseitige Anpassung mit flexiblen Leitungen war geringfügig, erforderte jedoch die vorherige Genehmigung der Ingenieure.

Referenzen: IEC 62548:2016 Photovoltaik (PV)-Arrays – Designanforderungen (Abschnitt über die Verkabelung des Anschlusskastens und den Überstromschutz). IEC 61643-11:2011 Niederspannungs-Überspannungsschutzgeräte (Teil 11, deckt DC-SPDs für PV ab). UL 1699B:2018 Photovoltaik (PV) DC-Lichtbogenschutz (zur Erkennung von Lichtbogenfehlern in Anschlusskästen).