태양광 발전소가 1000V DC 결합기 박스 2 In 1 Out 절연체를 사용하여 스트링 고장 위험을 60% 감소시킨 방법

고객 배경

미국 남서부의 중간 규모 태양광 발전소 운영업체는 50MW PV 설치를 관리합니다. 이 시설은 1,500V DC 스트링을 사용하지만 레거시 인프라로 인해 결합기 박스는 1,000V DC에서 작동합니다. 이 사이트에는 200개가 넘는 결합 상자가 있으며 각각은 여러 문자열을 처리합니다. 유지 관리 팀은 잦은 절연체 고장과 아크 플래시 사고로 인해 계획되지 않은 가동 중지 시간과 안전 위험이 발생하는 데 어려움을 겪었습니다.

기존 결합기 박스의 과제

기존 결합기 박스는 수동 절연이 필요한 회전식 스위치를 사용했습니다. 기술자들은 유지보수 중에 업스트림 인버터를 꺼야 했고, 이로 인해 월별 최대 2%의 발전 손실이 발생했습니다. 또한 반복 사용 후 절연 스위치의 성능이 저하되어 접촉 저항이 발생하여 과열이 발생했습니다. 지난 해에는 5개의 상자에서 경미한 아크 플래시 사건이 ​​발생하여 기술자 1명이 부상을 입었습니다(심각하지 않음). 오래된 설계에는 아크 결함 감지 기능이 부족했으며 인클로저는 실외 먼지 및 습기 유입에 대한 최신 IP65 표준을 충족하지 못했습니다.

운영자는 스위치를 다른 공급업체의 더 높은 등급의 장치로 교체하려고 시도했지만 장착 문제 및 기존 2-in-1-out 구성(2개의 입력 스트링, 1개의 출력)과의 비호환성으로 인해 지연이 발생했습니다. 절연체가 통합된 경쟁사의 결합기 박스는 최대 부하 시 1,000V에서 DC 전압 정격이 부적절하여 6개월 이내에 고장났습니다.

Soutya 1000V DC 결합기 상자 2 In 1 Out 절연체가 필요한 이유는 무엇입니까?

기술팀은 3개의 공급업체를 평가했습니다. Soutya의 제품은 두 가지 이유로 두각을 나타냈습니다. 절연체 스위치는 현장의 스트링당 요구 사항인 25A를 초과하는 32A 연속 전류에서 1,000V DC로 테스트되었습니다. 이 상자는 라벨이 붙은 단자가 있는 진정한 2-in-1-out 구성을 제공하여 설치 오류를 줄였습니다. IP65 등급 엔클로저와 내장형 DC 아크 결함 보호(UL 1699B 충족)는 안전 문제를 해결했습니다. 이 장치에는 IEC 61643-11에 따라 1,000V DC 등급의 서지 보호 장치가 포함되어 번개로 인한 과도 전류로부터 보호합니다.

이 결정은 Soutya의 5년 보증 및 현지 재고 가용성에도 영향을 받았습니다. 비슷한 사양의 가장 가까운 경쟁사보다 대당 가격이 15% 저렴했다.

구현 프로세스

이 프로젝트는 두 달에 걸쳐 노후된 결합기 상자 50개를 교체했습니다. 전원 차단, 배선 이동 및 테스트를 포함하여 2인조 팀이 교체할 때마다 2시간이 걸렸습니다. iso-intor 설계를 통해 업스트림 종료 없이 빠른 잠금/태그아웃 절차가 가능했습니다. 한 가지 과제는 기존 도관 레이아웃이 새 상자의 녹아웃과 일치하지 않는다는 것입니다. 팀은 새 구멍을 뚫는 대신 유연한 도관 어댑터를 사용하여 인클로저의 IP 등급을 유지했습니다. 설치 후 각 상자의 절연 저항과 극성을 테스트했습니다. 일반적인 문제는 느슨한 단자 나사였습니다. 이는 Soutya의 지침에 따라 5Nm으로 설정된 토크 드라이버를 사용하여 해결되었습니다. 시운전 단계에서는 오류가 발생하지 않았습니다.

정량화 가능한 결과

6개월 작동 후:

• 계획되지 않은 다운타임이 월 12시간에서 5시간 미만으로 60% 감소했습니다.
• 스위치 교체 횟수 감소로 인해 유지 관리 비용이 연간 8,000달러 감소했습니다.
• 수동 가동 중단으로 인한 에너지 생산 손실은 1.5% 감소하여 연간 12,000달러의 수익을 추가했습니다.
• 아크플래시 사고는 완전히 중단되었습니다. 보고된 안전사고가 없습니다.
• 일관된 스트링 전압으로 부분 셰이딩 손실이 감소하여 인버터 효율이 0.3% 향상되었습니다.

50개 단위에 대한 전체 투자 회수 기간은 11개월이었습니다.

고객 평가

"Soutya 컴바이너 박스로 전환하는 것은 당연한 일이었습니다. 내장된 아이솔레이터와 SPD는 지난 여름 번개 폭풍이 닥쳤을 때 잠재적인 화재로부터 우리를 구했습니다. 우리 기술자들은 더 안전하다고 느꼈고 우리는 더 이상 일상적인 유지 관리를 위해 반나절의 생산 시간을 낭비하지 않습니다." — 시설 운영 관리자

교훈과 권고사항

1. 격리 안전 우선순위:기존 1,000V DC 시스템의 경우 절연체가 통합된 결합 박스로 업그레이드하여 아크 플래시 위험을 줄이세요. Soutya 장치의 부하 차단 등급은 전류 하에서 안전한 연결 해제를 보장합니다.
2. 서지 보호 포함:낙뢰가 낮은 지역에서도 SPD는 과도 전류 전환으로 인한 누적 손상을 방지합니다. 이 상자에 포함된 IEC 61643-11 규격 SPD는 이미 2개의 서지를 오류 없이 흡수했습니다.
3. 호환성을 조기에 확인하십시오.적합성, 녹아웃 및 도관 커넥터를 테스트하기 위해 샘플을 주문하십시오. 유연한 도관을 사용한 현장 적응은 미미했지만 엔지니어의 사전 승인이 필요했습니다.

참고 자료: IEC 62548:2016 태양광(PV) 어레이 – 설계 요구 사항(결합기 박스 배선 및 과전류 보호에 대한 섹션). IEC 61643-11:2011 저전압 서지 보호 장치(11부, PV용 DC SPD 포함). UL 1699B:2018 광전지(PV) DC 아크 결함 회로 보호(결합기 박스의 아크 결함 감지용).