El portafusibles de CC de 1500 V reduce el tiempo de inactividad de la planta solar en un 60 %

¿Cuáles fueron los antecedentes del cliente?

Una planta de energía solar de 50 MW en el suroeste de Estados Unidos opera más de 200.000 módulos fotovoltaicos conectados a través de cajas combinadoras de cadenas. La planta entró en funcionamiento hace 8 años y se ha enfrentado a tasas cada vez mayores de fallas en sus sistemas de protección de fusibles, durante los meses pico de verano, cuando las temperaturas ambiente superan los 45°C.

¿Qué desafíos enfrentaron?

Los portafusibles originales estaban clasificados para 1000 V CC. A medida que la planta se expandió, los voltajes de las cadenas alcanzaron los 1500 V CC para reducir las pérdidas en los cables. Los portafusibles más antiguos no podían soportar el voltaje más alto, lo que provocaba frecuentes fallas de arco en condiciones de sobrecarga. Las imágenes térmicas revelaron temperaturas de contacto superiores a 110 °C a la corriente nominal. La planta experimentó un promedio de 12 cortes relacionados con fusibles por mes, cada uno de los cuales requirió 4 horas para diagnosticarlo y reemplazarlo. Esto resultó en costos de mantenimiento mensuales de $15,000 y una pérdida de ingresos de generación de $8,000 por corte.

Se evaluaron soluciones alternativas, incluidos disyuntores de CC y reemplazos de fusibles electrónicos. Los disyuntores ofrecían problemas de selectividad a 1500 V y costaban 250 dólares por unidad, mientras que los fusibles electrónicos introducían modos de falla en los circuitos de detección.

¿Por qué eligieron el portafusibles CC de 1500 V de Soutya?

El equipo de selección probó los portafusibles de 1500 V de tres fabricantes. El modelo de Soutya pasó la prueba de aumento de temperatura actual nominal del 150 % con un margen de 15 °C por encima del límite. Sus contactos plateados mantuvieron la resistencia de contacto por debajo de 0,5 mΩ después de 500 operaciones mecánicas. El diseño del gabinete IP65 permitió la instalación en exteriores sin impermeabilización adicional. El cumplimiento de IEC 60269-1:2020 para fusibles de bajo voltaje y UL 1699B:2018 para protección contra fallas de arco de CC dio confianza al equipo de ingeniería. El precio unitario de 45 dólares era un 10% más bajo que el del competidor más cercano.

¿Cómo se implementó el producto?

La planta reemplazó 520 portafusibles en 65 cajas combinadoras de cadenas. El proyecto duró 2 semanas y contó con un equipo de 5 electricistas. Los pasos clave incluyeron:

• Desconectar todas las cadenas y verificar el voltaje cero usando un multímetro de 1500 V.
• Retirar portafusibles viejos e inspeccionar las barras colectoras en busca de corrosión.
• Instalación de nuevos soportes Soutya con una llave dinamométrica calibrada ajustada a los 6 N·m especificados.
• Realización de pruebas de resistencia de aislamiento (megóhmetro de 500V) en cada caja combinadora.
• Reenergizar cuerdas y registrar temperaturas en estado estable durante 24 horas.

El principal desafío fue el reducido espacio para el cableado dentro de las cajas combinadoras. El equipo utilizó puentes trenzados de cobre flexibles para mantener un radio de curvatura mínimo, una solución que documentaron para futuros mantenimientos.

¿Qué resultados cuantificables se lograron?

• Los cortes relacionados con fusibles se redujeron de 12 por mes a 2 por mes, una reducción del 60 %.
• Los costos de mantenimiento mensuales cayeron de $15,000 a $5,000, ahorrando $120,000 al año.
• Los ingresos de generación perdidos por el tiempo de inactividad se redujeron de $8,000 a $1,300 por mes.
• Las imágenes térmicas después de 6 meses mostraron todas las conexiones por debajo de 70°C a plena carga.
• No se reportaron incidentes por fallas de arco en 18 meses de operación.

La disponibilidad general de la planta mejoró del 98,2% al 99,4%, aumentando la producción anual de energía en 540 MWh.

¿Qué dijo el cliente?

El gerente de mantenimiento de la planta comentó: "El cambio a los portafusibles de 1500 V de Soutya resolvió un problema crónico de confiabilidad. Ya no nos preocupa que el calor del verano cause fallas en los fusibles, y el ahorro de costos justificó la actualización en 9 meses". El ingeniero eléctrico añadió: "El diseño compacto hizo que el reequipamiento fuera más fácil de lo esperado. Hemos estandarizado estos soportes para todas las ampliaciones futuras".

¿Qué lecciones pueden aprender otros clientes?

1. Verifique las clasificaciones de voltaje cuidadosamente.Los portafusibles clasificados para 1000 V nunca deben usarse en sistemas de 1500 V, incluso con corrientes más bajas. La capacidad de extinción del arco depende de la tensión.
2. Mida la resistencia de contacto durante la instalación.Una línea de base inferior a 0,5 mΩ garantiza una confiabilidad a largo plazo. Utilice un microóhmetro para obtener lecturas precisas.
3. Plan de gestión térmica.En ambientes de alta temperatura, reduzca la potencia del portafusibles según las curvas del fabricante. El soporte Soutya permite una corriente nominal del 100 % hasta 50 °C sin reducción de potencia.

Si comenzara el proyecto nuevamente, el equipo realizaría un escaneo térmico de todas las conexiones existentes antes del reemplazo para identificar posibles puntos calientes que podrían corregirse simultáneamente.

Referencias

• CEI 60269-1. Fusibles de baja tensión - Parte 1: Requisitos generales [S]. 2020.
• UL 1699B:2018 Protección de circuitos fotovoltaicos (PV) contra fallas de arco de CC.
• IEC 62606:2013 Requisitos generales para dispositivos de detección de fallas de arco (AFDD).