Cómo una granja solar redujo el riesgo de falla de la cadena en un 60 % con un aislador de salida 2 en 1 de caja combinadora de CC de 1000 V

Antecedentes del cliente

Un operador de granja solar de tamaño mediano en el suroeste de Estados Unidos gestiona una instalación fotovoltaica de 50 MW. La instalación utiliza cadenas de 1500 VCC, pero debido a la infraestructura heredada, las cajas combinadoras funcionan a 1000 VCC. El sitio cuenta con más de 200 cajas combinadoras, cada una de las cuales maneja múltiples cadenas. El equipo de mantenimiento tuvo que lidiar con frecuentes fallas en los aisladores e incidentes de arco eléctrico, lo que provocó tiempos de inactividad no planificados y riesgos para la seguridad.

Desafíos con las cajas combinadoras existentes

Las cajas combinadoras existentes utilizaban interruptores giratorios que requerían aislamiento manual. Los técnicos tuvieron que apagar los inversores aguas arriba durante el mantenimiento, lo que provocó pérdidas de generación de hasta el 2% mensual. Los interruptores de aislamiento también se degradaron después de un uso repetido, lo que provocó una resistencia de contacto que provocó un sobrecalentamiento. El año pasado, cinco cajas sufrieron eventos menores de arco eléctrico, hiriendo a un técnico (no grave). El diseño obsoleto carecía de detección de fallas de arco y el gabinete no cumplía con los últimos estándares IP65 para el ingreso de polvo y humedad en exteriores.

El operador intentó reemplazar los interruptores con unidades de mayor calificación de un proveedor diferente, pero los problemas de instalación y la incompatibilidad con la configuración existente de 2 en 1 (dos cadenas de entrada, una salida) causaron retrasos. La caja combinadora de un competidor con aislador integrado falló en seis meses debido a una tensión nominal de CC inadecuada a 1000 V bajo carga completa.

¿Por qué el aislador de salida 2 en 1 de la caja combinadora de CC de 1000 V Soutya?

El equipo técnico evaluó a tres proveedores. El producto de Soutya se destacó por dos razones: el interruptor aislador se probó a 1000 V CC a 32 A de corriente continua, superando el requisito de 25 A por cadena del sitio. La caja ofrecía una verdadera configuración 2 en 1 con terminales etiquetados, lo que reduce los errores de instalación. El gabinete con clasificación IP65 y la protección contra fallas de arco de CC incorporada (que cumple con UL 1699B) abordaron los problemas de seguridad. La unidad incluía un dispositivo de protección contra sobretensiones con clasificación para 1000 VCC según IEC 61643-11, que protege contra transitorios inducidos por rayos.

La decisión también estuvo influenciada por la garantía de 5 años de Soutya y la disponibilidad de stock local. El precio por unidad era un 15% más bajo que el del competidor más cercano con especificaciones similares.

Proceso de implementación

El proyecto reemplazó 50 cajas combinadoras obsoletas en dos meses. Cada reemplazo tomó dos horas para un equipo de dos personas, incluida la desenergización, la transferencia de cableado y las pruebas. El diseño del iso-intor permitió un procedimiento rápido de bloqueo/etiquetado sin cierre aguas arriba. Un desafío fue que el diseño de los conductos existentes no se alineaba con los orificios ciegos de la nueva caja; El equipo utilizó adaptadores de conductos flexibles en lugar de cortar nuevos orificios, preservando la clasificación IP del gabinete. Después de la instalación, se probó la resistencia de aislamiento y la polaridad de cada caja. Un problema típico eran los tornillos de los terminales flojos, lo que se resolvió usando un destornillador dinamométrico ajustado a 5 Nm según las instrucciones de Soutya. No se produjeron fallos durante la fase de puesta en marcha.

Resultados cuantificables

Después de seis meses de funcionamiento:

• El tiempo de inactividad no planificado se redujo en un 60 %, de 12 horas por mes a menos de 5 horas.
• Los costos de mantenimiento disminuyeron en $8,000 al año debido a la reducción de los reemplazos de interruptores.
• La pérdida de generación de energía por paradas manuales cayó un 1,5%, añadiendo 12.000 dólares de ingresos al año.
• Los incidentes de arco eléctrico cesaron por completo; no se informaron eventos de seguridad.
• La eficiencia del inversor mejoró un 0,3% porque el voltaje constante de la cadena redujo las pérdidas parciales de sombreado.

El período total de recuperación de la inversión para las 50 unidades fue de 11 meses.

Testimonio del cliente

"Cambiar a la caja combinadora Soutya fue una obviedad. El aislador incorporado y el SPD nos salvaron de un posible incendio el verano pasado durante una tormenta eléctrica. Nuestros técnicos se sienten más seguros y ya no perdemos medio día de producción por mantenimiento de rutina". — Gerente de Operaciones de Instalaciones

Lecciones y recomendaciones

1. Priorizar la seguridad del aislamiento:Para los sistemas existentes de CC de 1000 V, actualice a cajas combinadoras con aisladores integrados para reducir el riesgo de arco eléctrico. La capacidad de ruptura de carga de la unidad Soutya garantiza una desconexión segura bajo corriente.
2. Incluye protección contra sobretensiones:Incluso en áreas con poca iluminación, los SPD evitan daños acumulativos por transitorios de conmutación. El SPD que cumple con IEC 61643-11 en esta caja ya ha absorbido dos sobretensiones sin fallar.
3. Verifique la compatibilidad con anticipación:Solicite muestras para probar el ajuste, los orificios ciegos y los conectores de conductos. La adaptación en campo con conducto flexible fue menor pero requirió la aprobación previa de los ingenieros.

Referencias: IEC 62548:2016 Conjuntos fotovoltaicos (PV): requisitos de diseño (sección sobre cableado de caja combinadora y protección contra sobrecorriente). IEC 61643-11:2011 Dispositivos de protección contra sobretensiones de baja tensión (parte 11, que cubre los SPD de CC para fotovoltaica). UL 1699B:2018 Protección de circuitos fotovoltaicos (PV) contra fallas de arco de CC (para detección de fallas de arco en cajas combinadoras).