कैसे एक वाणिज्यिक पीवी इंस्टालर डीसी एएफसीआई कंबाइनर बॉक्स के साथ आर्क-फॉल्ट डाउनटाइम को 85% तक कम कर देता है

ग्राहक पृष्ठभूमि

एरिज़ोना में स्थित एक क्षेत्रीय वाणिज्यिक सौर ईपीसी कंपनी, गोदामों और वितरण केंद्रों के लिए छत और जमीन पर लगे पीवी सिस्टम में माहिर है। कंपनी प्रति वर्ष लगभग 25 मेगावाट स्थापित करती है, जिसमें सामान्य परियोजनाएं 500 किलोवाट से 3 मेगावाट तक होती हैं। उनके ग्राहक लॉजिस्टिक्स ऑपरेटर और कोल्ड-स्टोरेज प्रदाता हैं जिन्हें न्यूनतम बिजली रुकावट के साथ विश्वसनीय सौर संपत्ति की आवश्यकता होती है।

स्टैंडर्ड कंबाइनर बॉक्स और इन्वर्टर-लेवल एएफसीआई के साथ चुनौतियाँ

वर्षों तक, इंस्टॉलर ने केवल फ़्यूज़ और डीसी डिस्कनेक्ट के साथ मानक डीसी कंबाइनर बॉक्स का उपयोग किया। आर्क फॉल्ट सुरक्षा को इन्वर्टर स्तर पर नियंत्रित किया गया था, लेकिन इससे दो आवर्ती समस्याएं पैदा हुईं। सबसे पहले, इन्वर्टर-स्तर का पता लगाने से यह पता नहीं चल सका कि किस स्ट्रिंग या कंबाइनर बॉक्स में खराबी थी, जिससे कर्मचारियों को छत पर प्रत्येक कनेक्टर की जांच करने के लिए मजबूर होना पड़ा। दूसरा, इनवर्टर ने ग्रिड स्विचिंग और इन्वर्टर स्टार्टअप के दौरान गलत ट्रिप उत्पन्न की, जिससे पूरा एरे बंद हो गया।

सबसे गंभीर घटना में कंबाइनर बॉक्स के अंदर एक ढीला कनेक्टर शामिल था जिसने एक श्रृंखला आर्क दोष पैदा किया। थर्मल निरीक्षण द्वारा इसे पकड़ने से पहले चाप कई हफ्तों तक सुलगता रहा। उस घटना के कारण आग लग गई और छह-अंकीय दायित्व का दावा शुरू हो गया। ईपीसी टीम को पता था कि उन्हें स्रोत के करीब आर्क फॉल्ट सुरक्षा की आवश्यकता है, लेकिन मौजूदा कॉम्बिनर बॉक्स पर बाहरी एएफसीआई मॉड्यूल को फिर से लगाना महंगा और जटिल था। प्रत्येक मॉड्यूल को इन्वर्टर के साथ अलग वायरिंग, बाड़े और समन्वय की आवश्यकता होती है।

सौत्या 12-इन-1-आउट डीसी एएफसीआई कंबाइनर बॉक्स क्यों?

कंपनी ने तीन विकल्पों का मूल्यांकन किया: केवल इन्वर्टर-स्तरीय एएफसीआई के साथ जारी रखना, बाहरी एएफसीआई मॉड्यूल जोड़ना, या एक एकीकृत डीसी एएफसीआई कंबाइनर बॉक्स पर स्विच करना। बाहरी मॉड्यूल यूएल 1699बी आवश्यकताओं को पूरा करते थे, लेकिन प्रति कॉम्बिनर $2,000 से अधिक जोड़े गए और प्रति यूनिट कई घंटों तक इंस्टॉलेशन बढ़ाया गया। एकीकृत सौत्या बॉक्स में 12 स्ट्रिंग इनपुट, प्रति-स्ट्रिंग आर्क फॉल्ट डिटेक्शन, ओवरकरंट सुरक्षा और एक बाड़े में एक सर्ज सुरक्षात्मक उपकरण शामिल है। इसे यूएल 1699बी में सूचीबद्ध किया गया था और 600 वीडीसी और 1200 वीडीसी सिस्टम वोल्टेज को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो कंपनी के मानक परियोजना विनिर्देशों से मेल खाता था।

यह निर्णय स्थापना अर्थशास्त्र और सिस्टम विश्वसनीयता पर आधारित था। साउथ्या बॉक्स के साथ, चालक दल को केवल यूनिट को माउंट करने, स्ट्रिंग लीड को कनेक्ट करने और एएफसीआई थ्रेशोल्ड पैरामीटर सेट करने की आवश्यकता थी। किसी बाहरी मॉड्यूल या अतिरिक्त बाड़ों की आवश्यकता नहीं थी। एकीकृत डिज़ाइन ने समाप्ति बिंदुओं की संख्या को भी कम कर दिया, जिससे भविष्य में आर्क दोषों का खतरा कम हो गया। 1.2 मेगावाट की छत परियोजना पर फील्ड परीक्षण ने इंजीनियरिंग टीम को आश्वस्त किया कि उत्पाद वास्तविक परिस्थितियों में काम करेगा।

कार्यान्वयन प्रक्रिया

पायलट प्रोजेक्ट एक रेफ्रिजरेटेड वितरण केंद्र पर 1.2 मेगावाट की छत वाली सरणी थी। स्थापना दो सप्ताह में हुई, जिसमें 24 साउथ्या डीसी एएफसीआई कंबाइनर बॉक्स छत पर वितरित किए गए। प्रत्येक बॉक्स में केंद्रीय इन्वर्टर को एक आउटपुट फ़ीड के साथ 12 स्ट्रिंग्स मिलती हैं।

• साइट की तैयारी और स्थापना: कंबाइनर बॉक्स बाहरी दीवारों के पास पहले से स्थापित स्ट्रट रैक पर लगाए गए थे। सरणियों से डीसी वायरिंग को ग्रंथियों में खींच लिया गया और इनपुट टर्मिनलों पर समाप्त कर दिया गया।
• एएफसीआई विन्यास: इंस्टॉलर ने अंतर्निहित डीआईपी स्विच और एक वोल्टेज मीटर का उपयोग करके प्रत्येक चैनल की आर्क फॉल्ट डिटेक्शन थ्रेशोल्ड सेट की है। स्व-परीक्षण फ़ंक्शन ने उपद्रव बंद किए बिना सभी 12 इनपुटों पर आर्क डिटेक्शन सर्किट को सत्यापित किया।
• इन्वर्टर के साथ समन्वय: प्रत्येक कंबाइनर बॉक्स का आउटपुट इन्वर्टर की डीसी बस से जुड़ा था। एएफसीआई ट्रिप सिग्नल को इन्वर्टर के रिमोट स्टॉप इनपुट से जोड़ा गया था, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि इन्वर्टर खराबी के 0.5 सेकंड के भीतर बंद हो गया - यूएल 1699बी में 2-सेकंड की आवश्यकता से दोगुने से भी अधिक।
• चालू: ऊर्जावान करने के बाद, चालक दल ने एक कैलिब्रेटेड आर्क जनरेटर का उपयोग करके मैनुअल आर्क फॉल्ट सिमुलेशन की एक श्रृंखला का प्रदर्शन किया। सभी 24 बक्सों ने आर्क्स का पता लगाया और ट्रिप सिग्नल को सही ढंग से रिले किया।

एकमात्र कठिन कदम एएफसीआई ट्रिप सिग्नल को पुराने इन्वर्टर मॉडल के साथ एकीकृत करना था जिसमें समर्पित शटडाउन इनपुट का अभाव था। टीम ने ट्रिप रिले को इन्वर्टर के डीसी डिस्कनेक्ट स्विच कंट्रोलर से जोड़कर इसे हल किया, एक संशोधन में प्रति इन्वर्टर 30 मिनट का समय लगा। यह एक बार का इंजीनियरिंग परिवर्तन था और इससे शेष स्थापना पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा।

मात्रात्मक परिणाम

ऑपरेशन के पूरे एक साल के बाद, पायलट सिस्टम ने कंपनी के पिछले कॉम्बिनर बॉक्स डिज़ाइन की तुलना में मापनीय सुधार किए।

• आर्क-फ़ॉल्ट-संबंधित डाउनटाइम 85% गिरा- प्रति तिमाही औसतन 12 घंटे से लेकर 2 घंटे से कम तक। अकेले इन्वर्टर स्टार्टअप से झूठी यात्राओं को खत्म करने से प्रति तिमाही 8 घंटे का डाउनटाइम बच गया।
• दो वास्तविक चाप दोषों का पता लगाया गया और उन्हें अलग किया गया- एक जंग लगे एमसी4 कनेक्टर के कारण और एक ढीला टर्मिनल स्क्रू के कारण। दोनों घटनाओं को थर्मल क्षति होने से पहले ही पकड़ लिया गया था, जिससे संभावित मरम्मत और देयता लागत में अनुमानित $50,000 को रोका जा सका।
• झूठी यात्रा दर प्रति वर्ष 5 से घटकर 1 हो गई. एकल झूठी यात्रा एक असामान्य उपयोगिता ग्रिड वोल्टेज घटना के दौरान हुई, और रीसेट में 10 मिनट लगे।
• प्रति कंबाइनर बॉक्स की स्थापना का समय 40% कम हो गया- 4 घंटे से 2.5 घंटे तक - क्योंकि चालक दल को अब अलग-अलग एएफसीआई उपकरण और जंक्शन बॉक्स स्थापित करने की आवश्यकता नहीं थी।

क्लाइंट ने अपनी अगली तीन परियोजनाओं पर समान कॉम्बिनर बॉक्स डिज़ाइन के रोलआउट को मंजूरी दे दी, जिसकी कुल क्षमता 4 मेगावाट है।

ग्राहक प्रशंसापत्र

"सौत्या एएफसीआई कंबाइनर बॉक्स ने हमारे डिजाइनों से जटिलता की एक परत हटा दी। इसने एक आर्क दोष पकड़ लिया जिसे इन्वर्टर ने कभी नहीं देखा, और कमीशनिंग सरल थी। हमने अपने सभी वाणिज्यिक प्रतिष्ठानों के लिए इस बॉक्स पर मानकीकरण किया है।" - वरिष्ठ विद्युत अभियंता

सबक और सिफ़ारिशें

• आर्क फॉल्ट सुरक्षा कंबाइनर स्तर पर होती है, इन्वर्टर पर नहीं।एक छोटे से बाड़े में कई समाप्ति के कारण कंबाइनर बॉक्स श्रृंखला चाप दोषों के लिए सबसे अधिक जोखिम वाला जंक्शन बिंदु हैं। वहां पता लगाने से त्वरित प्रतिक्रिया और बेहतर समस्या निवारण मिलता है।
• एकीकृत एएफसीआई कुल सिस्टम लागत को कम करता है।भले ही साउथ्या बॉक्स की कीमत एक मानक कॉम्बिनर बॉक्स से 30% अधिक है, बाहरी एएफसीआई मॉड्यूल को हटाने और इंस्टॉलेशन श्रम को कम करने से प्रति बॉक्स लगभग 1,000 डॉलर की शुद्ध बचत होती है। 20 बक्सों वाली 1 मेगावाट की परियोजना के लिए, 20,000 डॉलर की बचत होगी।
• कमीशनिंग और स्व-परीक्षण महत्वपूर्ण हैं।सरणी को सक्रिय करने से पहले एएफसीआई व्यवहार को सत्यापित करें। इसके अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए कि यूएल 1699बी और एनईसी 690.12 आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए शटडाउन पर्याप्त है, इन्वर्टर के साथ ट्रिप लॉजिक का समन्वय करें।
• यदि परियोजना पर दोबारा गौर किया जाए, तो टीम एएफसीआई स्थिति की दूरस्थ निगरानी जोड़ेगी।यह और भी तेजी से गलती स्थानीयकरण को सक्षम करेगा और तकनीशियनों को अनावश्यक रूप से छत पर चढ़ने से रोकेगा।

संदर्भ

• यूएल 1699बी:2018 फोटोवोल्टिक (पीवी) डीसी आर्क-फॉल्ट सर्किट संरक्षण
• आईईसी 62548:2016 फोटोवोल्टिक (पीवी) सरणियाँ - डिज़ाइन आवश्यकताएँ
• एनईसी 690.12 इमारतों पर पीवी सिस्टम का त्वरित शटडाउन (एनएफपीए 70)