Los disyuntores de caja moldeada de CC de Soutya reducen el tiempo de inactividad solar en un 35 %

Una planta fotovoltaica de 50 MW en el suroeste de Estados Unidos reemplazó 120 disyuntores antiguos por disyuntores de caja moldeada de CC de Soutya. El resultado: una reducción del 35 % en el tiempo de inactividad no programado, una caída en la tasa de fallas de los interruptores del 4,2 % al 0,8 % y un ahorro anual en mantenimiento de más de $60 000.

¿Cuál era la situación operativa en la instalación solar?

La instalación opera 24 bloques solares, cada uno de los cuales alimenta una estación de conversión de CC a CA de 2 MW. Su sistema de protección de CC original consistía en disyuntores miniatura no listados por UL instalados durante la construcción. Después de 14 años en el ambiente desértico, los interruptores mostraron signos visibles de estrés térmico y varios se habían disparado durante las operaciones de limpieza de rutina cuando la alta humedad creó vías de fuga.

Los gerentes de las plantas estaban bajo presión para aumentar la disponibilidad de energía del 98,2% a más del 99% como parte de un acuerdo de compra de energía. Cada viaje no planificado significaba una pérdida de generación y cada visita de reemplazo requería un cierre completo de la cadena.

¿Qué desafíos causó el antiguo sistema de protección de CC?

Durante los 12 meses anteriores, la planta registró 47 fallas relacionadas con interruptores. El problema más común era el disparo molesto bajo sobrecorriente transitoria, provocado por fallas de cadenas adyacentes. Cuando se abrió un único interruptor aguas arriba, siete cadenas aguas abajo se apagaron. El equipo de mantenimiento dedicó un promedio de 3,5 horas por evento, incluido el recorrido por el sitio de 200 acres.

Los interruptores más antiguos también carecían de una indicación clara de fallo. Los técnicos tuvieron que quitar las cubiertas y utilizar cámaras infrarrojas para identificar qué unidad se había abierto. En dos incidentes, un disyuntor que se disparó se volvió a cerrar por error mientras aún existía la falla aguas abajo, lo que dañó la caja combinadora y un inversor.

Los repuestos empezaban a escasear y el proveedor original había descontinuado el modelo. La planta contaba con 40 unidades de varias marcas diferentes, pero ninguna coincidía con el tamaño existente, por lo que cada reconstrucción requería modificaciones en los paneles.

¿Por qué la planta eligió los disyuntores de caja moldeada de CC de Soutya?

El equipo de ingeniería evaluó tres opciones de reemplazo: disyuntores de CA con clasificaciones de CC de un distribuidor local, unidades reacondicionadas del fabricante original y la línea DC MCCB de Soutya. Los disyuntores híbridos de CA a CC tenían capacidades de interrupción más bajas y no pasaron la prueba de cortocircuito interno de la planta a 10 kA. Las unidades reacondicionadas tenían una garantía de 90 días y no abordaban el patrón de viajes molestos.

El disyuntor de caja moldeada de CC de Soutya fue seleccionado después de una prueba en paralelo en dos cadenas. El producto cumplió con los requisitos de UL 489 y ofreció un voltaje operativo nominal de 1000 V CC con una capacidad de interrupción de 25 kA, cómodamente por encima de la corriente de falla máxima disponible de 12 kA en el sitio. Los interruptores también presentaban una bandera de disparo visual y contactos auxiliares para monitoreo remoto, que ningún otro candidato ofrecía a un precio comparable.

La decisión también estuvo influenciada por la voluntad de Soutya de brindar soporte de ingeniería de aplicaciones y una garantía de piezas sin lugar a dudas de 5 años.

¿Cómo se implementó el Soutya DC MCCB?

El programa de reemplazo duró ocho semanas en cinco subestaciones. El proyecto se dividió en cinco fases:

• Fase 1: Estudio de campo y etiquetado de las 120 posiciones de los interruptores.
• Fase 2: Instalación de dos paneles en el bloque 7 y prueba de carga de 48 horas.
• Fase 3: Despliegue completo hasta los bloques 7 y 8, dejando una cuerda en los viejos interruptores como control.
• Fase 4: El reemplazo de los bloques restantes después de la comparación de control mostró una reducción de fallas de 4:1.
• Fase 5: Capacitación de dos electricistas de planta en diagnóstico de disparo y procedimientos de reemplazo.

El principal desafío técnico fue adaptar los carriles de montaje existentes de la caja combinadora. Las dimensiones compactas de Soutya coincidían con el diseño del carril DIN estándar, pero las orejetas de las barras colectoras eran ligeramente más grandes. La planta utilizó un adaptador de cobre personalizado suministrado por Soutya, y el tiempo de instalación por interruptor fue en promedio de 27 minutos, lo que incluyó apretar las orejetas y aplicar pasta antioxidante.

¿Qué resultados logró la instalación?

Después de instalar el interruptor final, la planta realizó un seguimiento del rendimiento durante nueve meses. El tiempo de inactividad no programado por fallas de interruptores de CC se redujo de 11,6 horas por mes a 0,8 horas por mes, una reducción del 35 % en el tiempo de inactividad total de la planta cuando se normalizó según la estacionalidad. La tasa de fallo de los interruptores disminuyó del 4,2% anual al 0,8%.

Los costos de mantenimiento se redujeron en $60,000 por año, impulsados ​​por menos visitas al sitio y la eliminación de la reserva de repuestos. La planta devolvió los martillos viejos sin usar a un revendedor por 7.000 dólares. La disponibilidad de energía mejoró al 99,4%, lo que generó una bonificación de rendimiento de 150.000 dólares por parte del comprador de energía.

Los contactos auxiliares permitieron que el sistema SCADA de la planta mostrara un interruptor abierto en tiempo real. Dispatch ahora puede enviar un electricista a la cadena correcta, lo que reduce el tiempo promedio de diagnóstico de 35 minutos a 6 minutos.

¿Qué dijo el gerente de mantenimiento de la planta?

"Esperábamos una tasa de disparos más baja, pero no esperábamos que los diagnósticos fueran tan claros. El indicador de disparo y el contacto remoto permitieron a nuestros operadores del panel ver la posición exacta sin salir de la sala de control. Redujeron nuestro tiempo de respuesta a una fracción de lo que era", dijo el gerente de mantenimiento eléctrico.

¿Qué lecciones pueden aprender otros operadores?

Tres puntos de este proyecto se aplican a cualquier instalación con equipos de protección de CC obsoletos:

• Verifique la capacidad de interrupción real en el voltaje máximo de su sistema. No es lo mismo un disyuntor de 25 kA a 1000 V CC que uno de 25 kA a 500 V CC.
• Utilice un reemplazo gradual y mantenga dos o tres cadenas en el equipo antiguo como grupo de control. Datos comparables de la planta mostraron el resultado en cuatro semanas.
• Invierta en disyuntores con contactos auxiliares. La señal de estado remota se amortizó sola al eliminar el tiempo de patrullaje y al evitar un cierre erróneo después de un viaje.

Si el proyecto se repitiera, el gerente habría pedido martillos de repuesto adicionales para cubrir un segundo sitio en lugar de vender las unidades antiguas. "Subestimamos nuestra confianza en los martillos Soutya y queremos estandarizar la planta hermana", señaló.

Referencias

• UL 489 Ed. 14-2025 - Disyuntores de caja moldeada, interruptores de caja moldeada y gabinetes para disyuntores
• Estudio de simulación sobre el proceso de movimiento del arco de disyuntores miniatura de CC, DOI: 10.1063/5.0174184