Como um EPC solar reduziu os custos de falha de arco CC em 35% com a caixa combinadora Soutya AFCI

Histórico do cliente

Empresa de médio porte de EPC solar com sede em Stuttgart, Alemanha, projeta e instala sistemas fotovoltaicos comerciais em telhados em toda a Europa. Com um portfólio de 80 MW sob contratos de O&M de longo prazo, a empresa atende fábricas, centros logísticos e operadores de armazenamento refrigerado. Cada projeto varia de 500 kW a 2 MW, e a empresa é responsável pela construção e manutenção contínua.

A equipe de O&M da empresa tem lidado com um número crescente de desarmes de inversores e eventos térmicos causados ​​por falhas de arco CC. Conectores envelhecidos, desgaste dos fios e terminações soltas nos circuitos das cordas foram os principais culpados. À medida que a carteira se expandia, o custo da manutenção reativa começou a corroer as margens de lucro.

O desafio: falhas de arco CC não detectadas

As falhas de arco CC são perigosas porque se sustentam sem consumir corrente suficiente para acionar um fusível ou disjuntor padrão. Nas caixas combinadoras existentes da empresa, foram instalados apenas fusíveis de string e protetores contra surtos. Eles forneciam proteção contra sobrecorrente e surtos, mas não conseguiam detectar falhas de arco em série que ocorrem em cabos danificados ou conexões soltas.

As consequências foram tangíveis. Nos 12 meses anteriores ao projeto, a equipe respondeu a 14 disparos de inversores que foram atribuídos a conectores danificados. Cada viagem exigia uma visita ao local, exames de imagens térmicas e inspeção manual de cada conexão na cadeia. Uma única sessão de solução de problemas durou em média oito horas. Além disso, foram relatados dois quase incidentes em que um arco derreteu o isolamento de um conector, causando fumaça e risco de incêndio. O custo estimado por tal evento, se não for detectado, poderá exceder US$ 50.000 em danos a ativos e tempo de inatividade.

Por que a caixa combinadora Soutya DC AFCI?

A empresa avaliou três opções. A primeira foi adicionar módulos AFCI na entrada do inversor, mas isso apenas monitora a saída combinada de todos os strings e não consegue identificar qual string está com falha. A segunda opção era substituir todos os conectores de cabos por outros de qualidade superior, o que não resolveria a degradação futura. A terceira opção foi a caixa combinadora Soutya DC AFCI com configuração 12 em 1.

A decisão se resumiu a três vantagens principais. Primeiro, a caixa combinadora Soutya fornece detecção de falta de arco por string. Cada uma das 12 entradas é monitorizada de forma independente, pelo que uma falha é imediatamente localizada. Em segundo lugar, a unidade integra AFCI e proteção contra sobrecorrente em um gabinete, simplificando a instalação e reduzindo o número de componentes a serem inspecionados. Terceiro, está em conformidade com a UL 1699B e suporta os requisitos de design da IEC 62548, dando confiança ao EPC tanto para os mercados europeus como para os mercados de exportação.

Processo de Implementação e Aplicação

O projeto foi implantado em três conjuntos de telhados comerciais, cada um com 8 a 10 cordas. O projeto total levou seis semanas desde o planejamento até o comissionamento. As caixas combinadoras existentes foram removidas e substituídas pela caixa combinadora Soutya DC AFCI. Como o layout 12 em 1 correspondia ao roteamento de string existente, a equipe reutilizou a maior parte dos cabos CC, economizando custos de material e tempo de instalação.

Uma dificuldade típica era a adaptação em espaços confinados. A nova caixa combinadora ocupa um espaço maior do que uma unidade simples somente com fusíveis, portanto, os suportes de montagem precisavam ser ajustados em um telhado. A equipe resolveu isso usando uma placa traseira de aço inoxidável e um conduíte flexível, completando o retrofit sem alterar o layout estrutural.

Após a instalação, a equipe conectou a saída Modbus RTU ao sistema SCADA existente. A caixa combinadora transmitiu a corrente, a tensão e o status de falha de arco por string para o centro de monitoramento remoto. Os testes de comissionamento incluíram uma simulação de falha de arco, que a unidade eliminou em menos de 0,5 segundos enquanto identificava a sequência exata.

Resultados quantificáveis

• Tempo de solução de problemas reduzido em 90%:O tempo médio de resposta a falhas caiu de 8 horas para 45 minutos porque a caixa AFCI identifica imediatamente a string com falha.
• Custos de O&M reduzidos em 35%:Os três locais agora exigem menos chamadas de emergência. A economia anual chega a US$ 18.000 em todo o portfólio.
• Tempo de inatividade do inversor reduzido em 60%:Ao evitar arcos sustentados que poderiam causar desarmes do inversor, os locais sofreram 60% menos desconexões não planejadas.
• Detectou duas falhas de arco antecipadamente:Durante os primeiros 12 meses, a unidade detectou duas falhas de arco em série em seu estágio inicial, evitando possíveis incêndios e danos.

O impacto geral foi além dos números. A equipe de O&M passou do reparo reativo para a inspeção proativa. Os dados coletados da caixa combinadora permitiram programar substituições de cabos durante períodos de manutenção planejada e não em caso de emergência.

Depoimento do cliente

"A caixa combinadora Soutya DC AFCI deu à nossa equipe a capacidade de identificar um conector com falha antes que se tornasse um incêndio. O alarme por string e o registro de dados mudaram a forma como gerenciamos nosso portfólio fotovoltaico."

Lições e recomendações

1. Coloque a detecção de falta de arco no nível da string. A detecção no nível do inversor não consegue localizar falhas e deixa longos cabos CC desprotegidos.
2. Combine monitoramento com proteção. Uma caixa combinadora que relata a corrente e o status por string cria dados acionáveis ​​para manutenção preditiva.
3. Orçamento para treinamento. Os sintomas de falha de arco diferem dos eventos de sobrecorrente e os técnicos precisam entender a tecnologia para responder.

Se a empresa executasse este projeto novamente, eles instalariam caixas Soutya AFCI em todos os novos projetos desde o início, em vez de fazer o retrofit. A padronização da configuração 12 em 1 simplificaria o estoque de peças de reposição e tornaria o diagnóstico remoto mais consistente em todos os locais.

Referências

1. UL 1699B:2018 Proteção de circuito fotovoltaico (PV) CC contra falha de arco.Link
2. IEC 62548:2016 Matrizes fotovoltaicas (PV) — Requisitos de projeto.Link
3. IEC 60364-7-712:2017 Instalações elétricas de baixa tensão — Parte 7-712: Sistemas de fornecimento de energia solar fotovoltaica.Link