Porta-fusível DC 1500V reduz o tempo de inatividade da planta solar em 60%

Qual era o histórico do cliente?

Uma usina de energia solar de 50 MW no sudoeste dos Estados Unidos opera mais de 200.000 módulos fotovoltaicos conectados através de caixas combinadoras de strings. A planta entrou em operação há 8 anos e tem enfrentado taxas crescentes de falhas em seus sistemas de proteção por fusíveis, durante os meses de pico do verão, quando as temperaturas ambientes excedem 45°C.

Que desafios eles enfrentaram?

Os porta-fusíveis originais foram classificados para 1000V DC. À medida que a planta se expandiu, as tensões dos strings atingiram 1.500 Vcc para reduzir as perdas nos cabos. Os porta-fusíveis mais antigos não conseguiam suportar tensões mais altas, levando a freqüentes falhas de arco sob condições de sobrecarga. A imagem térmica revelou temperaturas de contato superiores a 110°C na corrente nominal. A planta passou por uma média de 12 interrupções relacionadas a fusíveis por mês, cada uma exigindo 4 horas para diagnóstico e substituição. Isso resultou em custos mensais de manutenção de US$ 15.000 e perda de receita de geração de US$ 8.000 por interrupção.

Foram avaliadas soluções alternativas, incluindo disjuntores CC e substituições de fusíveis eletrônicos. Os disjuntores ofereciam problemas de seletividade em 1.500 V e custavam US$ 250 por unidade, enquanto os fusíveis eletrônicos introduziam modos de falha nos circuitos de detecção.

Por que eles escolheram o porta-fusível DC 1500V da Soutya?

A equipe de seleção testou porta-fusíveis de 1500V de três fabricantes. O modelo de Soutya passou no teste de aumento de temperatura atual nominal de 150% com uma margem de 15°C acima do limite. Seus contatos folheados a prata mantiveram a resistência de contato abaixo de 0,5 mΩ após 500 operações mecânicas. O design do gabinete IP65 permitiu a instalação externa sem proteção adicional contra intempéries. A conformidade com a IEC 60269-1:2020 para fusíveis de baixa tensão e UL 1699B:2018 para proteção contra arco elétrico CC deu confiança à equipe de engenharia. O preço unitário de US$ 45 foi 10% menor que o do concorrente mais próximo.

Como o produto foi implementado?

A fábrica substituiu 520 porta-fusíveis em 65 caixas combinadoras de strings. O projeto durou 2 semanas com uma equipe de 5 eletricistas. Principais etapas incluídas:

• Desconectando todas as strings e verificando a tensão zero usando um multímetro com classificação de 1500V.
• Removendo porta-fusíveis antigos e inspecionando barramentos quanto a corrosão.
• Instalação de novos suportes Soutya com uma chave dinamométrica calibrada definida para os 6 N·m especificados.
• Realização de testes de resistência de isolamento (megôhmetro 500V) em cada caixa combinadora.
• Reenergizando cordas e registrando temperaturas em estado estacionário por 24 horas.

O principal desafio era o espaço apertado para fiação dentro das caixas combinadoras. A equipe usou jumpers trançados de cobre flexíveis para manter o raio de curvatura mínimo, uma solução que documentaram para manutenção futura.

Que resultados quantificáveis ​​foram alcançados?

• As interrupções relacionadas a fusíveis caíram de 12 por mês para 2 por mês – uma redução de 60%.
• Os custos mensais de manutenção caíram de US$ 15.000 para US$ 5.000, economizando US$ 120.000 anualmente.
• A receita de geração perdida devido ao tempo de inatividade foi reduzida de US$ 8.000 para US$ 1.300 por mês.
• A imagem térmica após 6 meses mostrou todas as conexões abaixo de 70°C em plena carga.
• Nenhum incidente de falha de arco foi relatado em 18 meses de operação.

A disponibilidade global da central melhorou de 98,2% para 99,4%, aumentando a produção anual de energia em 540 MWh.

O que o cliente disse?

O gerente de manutenção da planta comentou: "A mudança para os porta-fusíveis de 1500 V da Soutya resolveu um problema crônico de confiabilidade. Não nos preocupamos mais com o calor do verão causando falhas nos fusíveis, e a economia de custos justificou a atualização em 9 meses." O engenheiro elétrico acrescentou: "O design compacto tornou a adaptação mais fácil do que o esperado. Padronizamos esses suportes para todas as expansões futuras."

Que lições outros clientes podem aprender?

1. Verifique as classificações de tensão cuidadosamente.Os porta-fusíveis classificados para 1000 V nunca devem ser usados ​​em sistemas de 1500 V, mesmo em correntes mais baixas. A capacidade de extinção do arco depende da tensão.
2. Meça a resistência de contato durante a instalação.Uma linha de base abaixo de 0,5 mΩ garante confiabilidade a longo prazo. Use um micro-ohmímetro para leituras precisas.
3. Plano de gerenciamento térmico.Em ambientes com ambiente elevado, reduza a capacidade do porta-fusível com base nas curvas do fabricante. O suporte Soutya permite 100% da corrente nominal até 50°C sem desclassificação.

Se o projeto fosse iniciado novamente, a equipe realizaria uma verificação térmica de todas as conexões existentes antes da substituição para identificar possíveis pontos de acesso que poderiam ser corrigidos simultaneamente.

Referências

• CEI 60269-1. Fusíveis de baixa tensão - Parte 1: Requisitos gerais [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 Proteção de circuito fotovoltaico (PV) CC contra falha de arco.
• IEC 62606:2013 Requisitos gerais para dispositivos de detecção de falha de arco (AFDDs).