690V AC కాంబినర్ బాక్స్ 4 ఇన్ 1 అవుట్‌లో సోలార్ ప్లాంట్ యొక్క AC-సైడ్ ఫాల్ట్‌లను 78% తగ్గించడం ఎలా

దక్షిణ యూరప్‌లోని వాణిజ్య-స్థాయి సోలార్ అసెట్ ఆపరేటర్ పన్నెండు సైట్‌లలో 85 MW గ్రౌండ్-మౌంటెడ్ PV సామర్థ్యాన్ని నిర్వహిస్తుంది. ప్రతి సైట్ 690 V AC అవుట్‌పుట్ చేసే హై-పవర్ స్ట్రింగ్ ఇన్వర్టర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. అప్‌గ్రేడ్ చేయడానికి ముందు, నాలుగు ఇన్వర్టర్‌లు మరియు స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ మధ్య AC-సైడ్ కనెక్షన్ మొత్తం ప్లాంట్‌లో అత్యంత వైఫల్యానికి గురయ్యే పాయింట్. సౌత్య 690V AC కాంబినర్ బాక్స్ 4 ఇన్ 1 అవుట్‌తో రీట్రోఫిట్ చేసిన తర్వాత, ఆపరేటర్ ఆరు నెలల్లో AC-సైడ్ ఫాల్ట్ డౌన్‌టైమ్‌ను 78% తగ్గించారు.

కస్టమర్ యొక్క నేపథ్యం మరియు కార్యాచరణ పరిస్థితి ఏమిటి?

కంపెనీ 2017 మరియు 2020 మధ్య నిర్మించిన అనేక 5 MW నుండి 10 MW PV ప్లాంట్‌లను నిర్వహిస్తోంది. ప్రతి ప్లాంట్‌లో, నాలుగు ఇన్వర్టర్‌ల సమూహాలు మీడియం-వోల్టేజ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లోకి ప్రవేశించే ముందు ప్రత్యేక జంక్షన్ బాక్స్‌లు మరియు వ్యక్తిగత స్విచ్‌గేర్ ద్వారా 690 V ACని అందజేస్తాయి.

వృద్ధాప్య వైరింగ్ మరియు నాన్-ఇంటిగ్రేటెడ్ రక్షణ పరికరాలు విశ్వసనీయత సమస్యగా మారాయి. ప్లాంట్‌లలో ఒక చిన్న O&M బృందం సిబ్బందిని కలిగి ఉంది మరియు AC-వైపు సమస్యను నిర్ధారించడానికి సగటు సమయం సగం రోజుకు మించిపోయింది. ప్రాంతం తక్కువ ఫీడ్-ఇన్-టారిఫ్ విండోలకు మారడంతో, యజమానికి కిలోవాట్-గంటకు అధిక లభ్యత మరియు తక్కువ సేవా ఖర్చు అవసరం.

సరిగ్గా వారి AC-సైడ్ వైరింగ్‌ను పునరావృత అడ్డంకిగా మార్చింది ఏమిటి?

రెట్రోఫిట్‌కు ముందు, ప్రతి ఇన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ ప్రత్యేక అచ్చు-కేస్ బ్రేకర్‌లు, బోల్ట్-ఆన్ సర్జ్ అరెస్టర్‌లు మరియు టెర్మినల్ బ్లాక్‌లతో కూడిన జెనరిక్ 690 V AC జంక్షన్ బాక్స్‌కు వెళ్లింది. ఈ పెట్టెలు సమాన దశ అంతరాన్ని లేదా తగినంత వేడి వెదజల్లడాన్ని అందించలేదు. మూడు ప్రధాన రూపాల్లో లోపాలు సంభవించాయి:

• 690 V ఫీడర్‌లపై వదులుగా ఉండే టెర్మినల్స్ వేడెక్కడం మరియు అడపాదడపా ట్రిప్పింగ్‌కు కారణమయ్యాయి.
• అరెస్టర్‌లు సరైన టైప్-2 సమన్వయం లేకుండా అమర్చబడ్డాయి, కాబట్టి మెరుపు-ప్రేరిత ట్రాన్సియెంట్‌లు ఇన్వర్టర్ పవర్ స్టేజ్‌లను ఒక సంవత్సరంలో రెండుసార్లు దెబ్బతీశాయి.
• ఒక ఇన్వర్టర్‌పై నిర్వహణకు లైవ్ ఎన్‌క్లోజర్ తెరవాల్సిన అవసరం ఉన్నందున, కార్మికులు మొత్తం నాలుగు-ఇన్వర్టర్ సమూహాన్ని మూసివేయవలసి వచ్చింది, ఒక్కో ప్లాంట్‌కు గంటకు దాదాపు $920 ఉత్పత్తి నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది.

ఈ AC-వైపు వైఫల్యాల యొక్క మొత్తం వార్షిక వ్యయం-రిపేర్ మెటీరియల్స్, లేబర్ మరియు కోల్పోయిన ఆదాయంతో సహా-10 MW సైట్‌కు $23,000.

సౌత్య 690V AC కాంబినర్ బాక్స్ 4 ఇన్ 1 అవుట్‌ని ఎందుకు ఎంచుకోవాలి?

ఆపరేటర్ మూడు ప్రత్యామ్నాయాలను సమీక్షించారు: స్థానిక ప్యానెల్ బిల్డర్ నుండి ప్రామాణిక AC పంపిణీ బోర్డులు, కమర్షియల్ ఫ్యూజ్డ్ డిస్‌కనెక్ట్‌లు మరియు సౌత్యా బాక్స్. IEC 61643-11కి అవసరమైన టైప్-2 సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ పరీక్షల్లో ఉత్తీర్ణత సాధించిన 690 V AC స్విచ్‌బోర్డ్‌ను ప్యానెల్ బిల్డర్ డెలివరీ చేయలేకపోయారు. ఫ్యూజ్డ్ డిస్‌కనెక్ట్‌లు దిగువ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌తో సరైన షార్ట్-సర్క్యూట్ సమన్వయాన్ని కలిగి లేవు.

సౌత్యా 690V AC కాంబినర్ బాక్స్ 4 ఇన్ 1 అవుట్ ప్రస్తుతం ఉన్న ఎలక్ట్రికల్ టోపోలాజీకి సరిగ్గా సరిపోలింది. ఇది నాలుగు ఇన్‌పుట్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌లు మరియు ఒకే అవుట్‌పుట్ బ్రేకర్‌తో నాలుగు 690 V AC ఇన్‌పుట్‌లను ఒక రక్షిత అవుట్‌పుట్‌లో విలీనం చేస్తుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరం IEC 61643-11 ప్రకారం రేట్ చేయబడింది మరియు ఎన్‌క్లోజర్ లేఅవుట్ కేబులింగ్ మరియు లైవ్ బస్‌బార్‌ల కోసం ప్రత్యేక కంపార్ట్‌మెంట్లను అందిస్తుంది. ఇది మునుపటి స్విచ్‌గేర్‌తో పోలిస్తే అవసరమైన పాదముద్రను 60% కంటే ఎక్కువ తగ్గించింది.

బహుళ సైట్‌లలో పరిష్కారం ఎలా అమలు చేయబడింది?

ఇన్‌స్టాలేషన్ ప్రాజెక్ట్ నాలుగు నెలల్లో మూడు దశల్లో నడిచింది. అత్యధిక ఫాల్ట్ హిస్టరీ ఉన్న ప్లాంట్‌ను పైలట్ సైట్‌గా టీమ్ ఎంపిక చేసింది.

ప్రధాన దశలు:

1. ఒక నాలుగు-ఇన్వర్టర్ సమూహం యొక్క AC వైపు డీ-శక్తివంతం చేయబడింది మరియు ఇప్పటికే ఉన్న ఎన్‌క్లోజర్‌ను తీసివేయబడింది.
2. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ దగ్గర ఇప్పటికే ఉన్న యూనిస్ట్రట్ ఫ్రేమ్‌పై సౌత్యా బాక్స్‌ను అమర్చారు.
3. ఇన్వర్టర్‌ల నుండి నాలుగు 185 mm² కాపర్ కేబుల్‌లు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌కు ఒక 300 mm² కేబుల్‌ను ముగించారు.
4. ఇన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ రక్షణకు సరిపోయేలా ఇన్‌పుట్ బ్రేకర్ రేటింగ్‌లు కాన్ఫిగర్ చేయబడింది మరియు SPDని 690 V AC సిస్టమ్ వోల్టేజ్‌కి సెట్ చేయండి.
5. మానిటరింగ్ అవుట్‌పుట్‌ను RS485కి అప్పగించారు మరియు ప్లాంట్ SCADAకి వ్యతిరేకంగా ట్రిప్ థ్రెషోల్డ్‌లను తనిఖీ చేసారు.

ఒక సాధారణ ఇబ్బంది ఏమిటంటే, నాలుగు ఇన్వర్టర్‌ల నుండి ఇప్పటికే ఉన్న అవుట్‌పుట్ కేబుల్‌లు వేర్వేరు పొడవులను కలిగి ఉంటాయి మరియు వేర్వేరు ట్రే మార్గాల్లో ఉంటాయి. అది కొద్దిగా అసమతుల్యమైన లైన్ ఇంపెడెన్స్‌లకు కారణమైంది. ప్రతి సమూహంలో బస్‌బార్ ఈక్వలైజర్ లింక్‌లను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం మరియు కేబుల్ పొడవులను కత్తిరించడం దీనికి పరిష్కారం; ఒక రోజు పూర్తి-లోడ్ ఆపరేషన్ తర్వాత టెర్మినల్ ఉష్ణోగ్రత ఏకరీతిగా ఉంటుంది.

మొక్క ఏ కొలవగల ఫలితాలను సాధించింది?

మొదటి ఇన్‌స్టాలేషన్ తర్వాత ఆరు నెలల తర్వాత, ఆపరేటర్ పైలట్ సైట్‌ను దాని చారిత్రక పనితీరుతో పోల్చారు:

• AC-సైడ్ ఫాల్ట్ ఫ్రీక్వెన్సీ సంవత్సరానికి పన్నెండు సంఘటనల నుండి మూడు కంటే తక్కువకు పడిపోయింది, ఇది 75% తగ్గింపు.
• 690 V AC లోపాల నుండి షెడ్యూల్ చేయని పనికిరాని సమయం 78% పడిపోయింది, ఇది సంవత్సరానికి ఒక ఇన్వర్టర్ సమూహానికి 11.5 అదనపు గంటల పూర్తి-లోడ్ ఆపరేషన్‌ను సూచిస్తుంది.
• కోల్పోయిన ఉత్పత్తితో సహా AC-వైపు వైఫల్యం యొక్క వార్షిక వ్యయం 10 MW ప్లాంట్‌కు $21,000 నుండి $5,500కి తగ్గింది.
• ప్రతి ఇన్వర్టర్ సమూహానికి ఇన్‌స్టాలేషన్ సమయం రెండు పూర్తి రోజుల నుండి నాలుగు గంటలకు పడిపోయింది, ఒక్కో సైట్‌కు శ్రమలో $1,600 ఆదా అవుతుంది.
• నిర్వహణ కోసం ఒకే ఇన్వర్టర్ యొక్క ఐసోలేషన్‌కు మొత్తం సమూహాన్ని మూసివేయడం అవసరం లేదు; సమూహం 75% సామర్థ్యంతో ఆన్‌లైన్‌లో ఉంటుంది.

ప్లాంట్ మేనేజర్ ఏం చెప్పారు?

ఆపరేటర్ యొక్క ప్లాంట్ ఇంజినీరింగ్ మేనేజర్ ప్రభావాన్ని వివరించాడు: "సౌత్య 690V AC కాంబినర్ బాక్స్ 690 వోల్ట్ల వద్ద మేము కలిగి ఉన్న చెత్త థర్మల్ మరియు సర్జ్ వైఫల్యాలను తొలగించింది. పన్నెండు నెలల్లో, మేము ఒక ఫీడర్ టెర్మినల్‌ను మళ్లీ బిగించలేదు మరియు ఈ మొత్తం బ్లాక్‌లో ఉత్పత్తిని ఆపకుండా ఒక ఇన్వర్టర్‌ను వేరు చేయవచ్చు."

ఈ రెట్రోఫిట్ నుండి ఇతర పారిశ్రామిక మరియు సోలార్ ఆపరేటర్లు ఏమి నేర్చుకోవచ్చు?

ఈ కేసు అసలు మొక్కకు మాత్రమే పరిమితం కాకుండా అనేక పాఠాలను సూచిస్తుంది.

• AC-సైడ్ ప్రొటెక్షన్ అనేది DC-సైడ్ స్ట్రింగ్ ప్రొటెక్షన్ లాగానే స్పెసిఫికేషన్ రిగార్‌కు అర్హమైనది. IEC 61643-11 టైప్-2 పరీక్షించిన SPDలు మరియు IEC 62548 అర్రే డిజైన్ పద్ధతులు AC అవుట్‌పుట్‌పై ప్రతిబింబించాలి.
• పూర్తి 4-ఇన్-1-అవుట్ కాంబినర్ బాక్స్ భౌతిక స్థలం స్థిరంగా ఉన్న రెట్రోఫిట్ ప్లాంట్‌లలో ఇన్‌స్టాలేషన్ లేబర్ మరియు తప్పులను కనుగొనే సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• పెట్టెను ఎంచుకునే ముందు, కేబుల్ పొడవు, ఇన్సులేషన్ మరియు ట్రే రూటింగ్‌ను తనిఖీ చేయండి; సమాన నిరోధించే ఇంపెడెన్స్ హాట్‌స్పాట్ ప్రమాదాన్ని తగ్గిస్తుంది.

ఆపరేటర్ ప్రాజెక్ట్‌ను పునరావృతం చేస్తే, అది ప్రారంభ బ్యాచ్‌లో ఒక స్పేర్ బాక్స్‌ను ఆర్డర్ చేస్తుంది మరియు కమీషన్ సమయంలో థర్మల్ ఇమేజింగ్ స్కాన్‌లను నిర్వహిస్తుంది, ఎందుకంటే ఆ స్కాన్‌లు చివరి టెర్మినల్ చెక్‌లను మరియు ట్రేస్ చేయగలవు. కంపెనీ తన పాత 10 MW ప్లాంట్‌లకు అదే 690V AC కాంబినర్ బాక్స్‌ను వర్తింపజేసింది మరియు పూర్తి 85 MW పోర్ట్‌ఫోలియోలో అదే లభ్యత మెరుగుదలని ఆశిస్తోంది.

పరిశ్రమ సూచనలు:

• IEC 62548:2016 ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) శ్రేణులు — డిజైన్ అవసరాలు. (మూలం: https://webstore.iec.ch/publication/62548)
• IEC 61643-11:2011 లో-వోల్టేజ్ సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ డివైజ్‌లు — పార్ట్ 11: తక్కువ-వోల్టేజ్ పవర్ సిస్టమ్‌లకు కనెక్ట్ చేయబడిన SPDలు. (మూలం: https://webstore.iec.ch/publication/61643-11)