Os disjuntores em caixa moldada DC Soutya reduzem o tempo de inatividade solar em 35%

Uma usina fotovoltaica de 50 MW no sudoeste americano substituiu 120 disjuntores antigos por disjuntores em caixa moldada CC Soutya. O resultado: uma redução de 35% no tempo de inatividade não programado, uma queda na taxa de falha do disjuntor de 4,2% para 0,8% e economia anual de manutenção de mais de US$ 60.000.

Qual era a situação operacional na instalação solar?

A instalação opera 24 blocos solares, cada um alimentando uma estação de conversão CC para CA de 2 MW. Seu sistema de proteção CC original consistia em disjuntores miniatura não listados pela UL instalados durante a construção. Após 14 anos no ambiente desértico, os disjuntores apresentavam sinais visíveis de estresse térmico e vários deles tropeçaram durante operações de limpeza de rotina, quando a alta umidade criou caminhos de vazamento.

Os gestores das fábricas estavam sob pressão para aumentar a disponibilidade de energia de 98,2% para mais de 99% como parte de um acordo de compra de energia. Cada viagem não planejada significava perda de geração e cada visita de substituição exigia um desligamento completo da cadeia.

Que desafios o antigo sistema de proteção DC causou?

Durante os 12 meses anteriores, a planta registrou 47 falhas relacionadas a disjuntores. O problema mais comum era o disparo indesejado sob sobrecorrente transitória, desencadeado por faltas em strings adjacentes. Quando um único disjuntor a montante foi aberto, sete cordas a jusante ficaram escuras. A equipe de manutenção gastou em média 3,5 horas por evento, incluindo viagens pelo local de 200 acres.

Os disjuntores mais antigos também careciam de indicação clara de falha. Os técnicos tiveram que retirar as tampas e usar câmeras infravermelhas para identificar qual unidade havia sido aberta. Em dois incidentes, um disjuntor que desarmou foi religado por engano enquanto a falta a jusante ainda existia, danificando a caixa combinadora e um inversor.

As peças sobressalentes estavam se tornando escassas e o fornecedor original havia descontinuado o modelo. A fábrica estocava 40 unidades de diversas marcas diferentes, mas nenhuma correspondia à área ocupada existente, portanto, cada reforma exigia modificações no painel.

Por que a fábrica escolheu os disjuntores em caixa moldada CC Soutya?

A equipe de engenharia avaliou três opções de substituição: disjuntores CA com classificações CC de um distribuidor local, unidades recondicionadas do fabricante original e a linha CC MCCB da Soutya. Os disjuntores híbridos CA-CC tinham capacidades de interrupção mais baixas e falharam no teste de curto-circuito interno da planta em 10 kA. As unidades recondicionadas tinham garantia de 90 dias e não abordavam o padrão de viagens incômodas.

O disjuntor em caixa moldada CC da Soutya foi selecionado após um teste lado a lado em duas cadeias. O produto atendeu aos requisitos da UL 489 e ofereceu uma tensão operacional nominal de 1.000 V CC com capacidade de interrupção de 25 kA, confortavelmente acima da corrente de falha máxima disponível de 12 kA no local. Os disjuntores também apresentavam um sinalizador visual de disparo e contatos auxiliares para monitoramento remoto, que nenhum outro candidato forneceu a um preço comparável.

A decisão também foi influenciada pela disposição da Soutya em fornecer suporte de engenharia de aplicação e uma garantia inquestionável de 5 anos para peças.

Como o Soutya DC MCCB foi implantado?

O programa de substituição durou oito semanas em cinco subestações. O projeto foi dividido em cinco fases:

• Fase 1: Levantamento de campo e etiquetagem de todas as 120 posições dos disjuntores.
• Fase 2: Instalação de dois painéis no bloco 7 e teste de carga de 48 horas.
• Fase 3: Implementação completa para os blocos 7 e 8, com uma corda deixada nos disjuntores antigos como controle.
• Fase 4: Substituição dos blocos restantes após a comparação de controle mostrou uma redução de falhas de 4:1.
• Fase 5: Treinamento de dois eletricistas da planta em diagnósticos de disparo e procedimentos de substituição.

O principal desafio técnico foi adaptar os trilhos de montagem da caixa combinadora existentes. As dimensões compactas do Soutya correspondiam ao layout padrão do trilho DIN, mas os terminais do barramento eram um pouco maiores. A planta utilizou um adaptador de cobre personalizado fornecido pela Soutya, e o tempo de instalação por disjuntor foi em média de 27 minutos, o que incluiu o torque dos terminais e a aplicação de pasta antioxidante.

Que resultados o mecanismo alcançou?

Após a instalação do disjuntor final, a planta acompanhou o desempenho durante nove meses. O tempo de inatividade não programado devido a falhas de disjuntores CC caiu de 11,6 horas por mês para 0,8 horas por mês, uma redução de 35% no tempo total de inatividade da planta quando normalizado para sazonalidade. A taxa de falha do disjuntor diminuiu de 4,2% anualmente para 0,8%.

Os custos de manutenção caíram US$ 60.000 por ano, impulsionados por menos visitas ao local e pela eliminação do estoque de peças sobressalentes. A fábrica devolveu os rompedores antigos não utilizados a um revendedor por US$ 7.000. A disponibilidade de energia melhorou para 99,4%, o que gerou um bônus de desempenho de US$ 150.000 por parte do comprador de energia.

Os contatos auxiliares permitiram que o sistema SCADA da planta mostrasse um disjuntor aberto em tempo real. O despacho agora pode enviar um eletricista para a cadeia correta, reduzindo o tempo médio de diagnóstico de 35 minutos para 6 minutos.

O que disse o gerente de manutenção da planta?

"Esperávamos uma taxa de disparo mais baixa, mas não esperávamos que os diagnósticos fossem tão claros. O sinalizador de disparo e o contato remoto permitiram que nossos operadores de painel vissem a posição exata sem sair da sala de controle. Isso reduziu nosso tempo de resposta para uma fração do que era", disse o gerente de manutenção elétrica.

Que lições outros operadores podem aprender?

Três pontos deste projeto se aplicam a qualquer instalação com equipamentos de proteção CC antigos:

• Verifique a capacidade real de interrupção na tensão máxima do sistema. Um disjuntor classificado para 25 kA a 1000 V CC não é o mesmo que um disjuntor classificado para 25 kA a 500 V CC.
• Use uma substituição faseada e mantenha duas ou três cordas no equipamento antigo como grupo de controle. Dados comparáveis ​​da planta mostraram o resultado em quatro semanas.
• Invista em disjuntores com contatos auxiliares. O sinal de status remoto se pagou eliminando o tempo de patrulha e evitando religamento equivocado após um disparo.

Se o projeto fosse repetido, o gestor teria encomendado disjuntores sobressalentes adicionais para cobrir um segundo local, em vez de vender as unidades antigas. “Subestimamos o quanto confiaríamos nos rompedores Soutya e quereríamos padronizar a fábrica irmã”, observou ele.

Referências

• UL 489Ed. 14-2025 - Disjuntores em Caixa Moldada, Chaves em Caixa Moldada e Gabinetes de Disjuntores
• Estudo de simulação do processo de movimento de arco de disjuntores miniatura DC, DOI: 10.1063/5.0174184