太陽光発電所が 1000V DC コンバイナ ボックス 2 入力 1 出力アイソレータを使用してストリング故障リスクを 60% 削減した方法

顧客の背景

米国南西部の中規模の太陽光発電所運営者は、50 MW の太陽光発電設備を管理しています。この施設では 1,500V DC ストリングを使用していますが、従来のインフラストラクチャのため、コンバイナー ボックスは 1,000V DC で動作します。このサイトには 200 を超えるコンバイナー ボックスがあり、それぞれが複数の文字列を処理します。メンテナンス チームは、頻繁に発生するアイソレーターの故障やアークフラッシュ事故に悩まされ、計画外のダウンタイムや安全上の危険を引き起こしていました。

既存のコンバイナーボックスの課題

既存のコンバイナー ボックスでは、手動による絶縁が必要なロータリー スイッチが使用されていました。技術者はメンテナンス中に上流のインバータをオフにする必要があり、毎月最大 2% の発電損失が発生しました。絶縁スイッチも繰り返し使用すると劣化し、接触抵抗が発生して過熱することがありました。昨年、5 つのボックスで軽度のアークフラッシュ現象が発生し、技術者 1 名が負傷しました (重傷ではない)。時代遅れの設計にはアーク障害検出機能が欠けており、筐体は屋外の粉塵や湿気の侵入に対する最新の IP65 規格を満たしていませんでした。

オペレーターは、スイッチを別のサプライヤーのより高い定格のユニットに交換しようとしましたが、取り付けの問題と、既存の 2-in-1-out 構成 (2 つの入力ストリング、1 つの出力) との互換性の問題により、遅延が発生しました。アイソレータが統合された競合他社の結合ボックスは、全負荷時の 1,000V における DC 電圧定格が不十分なため、6 か月以内に故障しました。

Soutya 1000V DC コンバイナー ボックス 2 In 1 Out アイソレーターを選ぶ理由

技術チームは 3 つのベンダーを評価しました。 Soutya の製品は 2 つの理由で傑出していました。アイソレータ スイッチは 32 A の連続電流で 1,000 V DC までテストされ、サイトのストリングあたり 25 A の要件を超えていました。このボックスは、ラベル付き端子を備えた真の 2-in-1-out 構成を提供し、取り付けエラーを減らしました。 IP65 定格のエンクロージャと内蔵の DC アーク障害保護 (UL 1699B に準拠) は安全上の懸念に対処し、ユニットには IEC 61643-11 に準拠した 1,000V DC 定格のサージ保護装置が含まれており、雷による過渡現象から保護します。

この決定は、Soutya の 5 年間の保証と現地の在庫状況にも影響されました。ユニットあたりの価格は、同様の仕様を持つ最も近い競合他社よりも 15% 安かったです。

実装プロセス

このプロジェクトでは、2 か月かけて 50 台の老朽化した結合ボックスを交換しました。各交換作業には、電源の切断、配線の移設、テストを含め、2 人チームで 2 時間かかりました。 iso-intor 設計により、上流のシャットダウンを行わずに、迅速なロックアウト/タグアウト手順が可能になりました。課題の 1 つは、既存の導管レイアウトが新しいボックスのノックアウトと一致していないことでした。チームは、新しい穴をあけるのではなく、フレキシブルコンジットアダプタを使用して、エンクロージャの IP 定格を維持しました。設置後、各ボックスの絶縁抵抗と極性がテストされました。典型的な問題は端子ネジの緩みでしたが、Soutya の指示に従って 5 Nm に設定されたトルク ドライバーを使用することで解決されました。試運転段階では障害は発生しませんでした。

定量化可能な結果

6 か月の運用後:

• 計画外のダウンタイムは 60% 減少し、月あたり 12 時間から 5 時間未満になりました。
• スイッチ交換の減少により、メンテナンスコストが年間 8,000 ドル削減されました。
• 手動停止によるエネルギー生成損失は 1.5% 減少し、年間 12,000 ドルの収益が増加しました。
• アークフラッシュ事件は完全に止まりました。安全性に関する事象は報告されていません。
• 安定したストリング電圧により部分的なシェーディング損失が減少したため、インバータ効率が 0.3% 向上しました。

50 ユニットの全体的な回収期間は 11 か月でした。

お客様の声

「Soutya コンバイナー ボックスに切り替えるのは簡単でした。内蔵のアイソレーターと SPD のおかげで、昨夏の雷雨の際の火災の可能性から私たちを救ってくれました。当社の技術者はより安全に感じられ、定期的なメンテナンスのために半日の生産を失うことはなくなりました。」 — 施設運営マネージャー

教訓と推奨事項

1. 隔離の安全性を優先する:既存の 1,000V DC システムの場合は、アークフラッシュのリスクを軽減するために、アイソレータが統合された結合ボックスにアップグレードしてください。 Soutya ユニットの負荷遮断定格は、電流が流れても安全な切断を保証します。
2. サージ保護を含める:雷の少ない地域でも、SPD はスイッチング過渡現象による累積的な損傷を防ぎます。このボックス内の IEC 61643-11 準拠の SPD は、すでに 2 回のサージを障害なく吸収しています。
3. 互換性を早期に確認してください。適合性、ノックアウト、電線管コネクターをテストするためのサンプルを注文してください。フレキシブルコンジットを使用した現場での適応は軽微でしたが、エンジニアからの事前承認が必要でした。

参考資料: IEC 62548:2016 太陽光発電 (PV) アレイ – 設計要件 (結合器ボックスの配線と過電流保護に関するセクション)。 IEC 61643-11:2011 低電圧サージ保護装置 (パート 11、PV 用 DC SPD を対象)。 UL 1699B:2018 太陽光発電 (PV) DC アーク故障回路保護 (結合器ボックスのアーク故障検出用)。