Как контактор переменного тока серии CJX2 помог фотоэлектрической станции сократить простои на 35%

На расширяющемся рынке фотоэлектрических (PV) систем надёжность компонентов электрического управления влияет на доступность электростанции и выработку энергии. Контактор переменного тока серии CJX2 от SINGI был внедрён на множестве коммерческих фотоэлектрических установок, чтобы решить повторяющиеся проблемы коммутации и деградацию, связанную с дугой. В этом примере из практики подробно описано, как один оператор фотоэлектрической электростанции средней мощности добился снижения незапланированных простоев на 35% после модернизации с контактором CJX2.

Почему на фотоэлектрических электростанциях часто выходят из строя контакторы?

Контакторы переменного тока в фотоэлектрических системах подвергаются особым нагрузкам: высокой температуре окружающей среды внутри шкафов инверторов, частым циклам коммутации при колебаниях в сети и длительным периодам бездействия в ночное время. Многие стандартные контакторы используют изоляционные материалы, которые разрушаются под воздействием УФ-излучения или в условиях высокой влажности, характерных для районов рядом с солнечными полями. Оператор — наземная фотоэлектрическая электростанция мощностью 50 МВт в Южной Европе — сообщал в среднем о трёх отказах контакторов в месяц, каждый из которых вызывал перерыв в работе на 2–4 часа. Расходы на замену и потерянная выручка от выработки превышали 12 000 долл. США в год на один отказ.

Первопричинами стали приваривание контактов из-за пусковых токов от нагрузки трансформатора и трещины пластикового корпуса из-за термических циклов. Электростанция пробовала альтернативные бренды, но немногие предлагали конкретные номиналы, необходимые для длительной коммутации постоянного тока в фотоэлектрических инверторах (контактор рассчитан на переменный ток, но используется в цепи переменного тока инверторов).

Что делает серию CJX2 подходящей для фотоэлектрических применений?

Контактор переменного тока серии CJX2 разработан в соответствии со стандартами IEC 60947-4-1, что обеспечивает надёжную работу при высоких электрических нагрузках. Ключевые характеристики, отвечающие потребностям фотоэлектрической электростанции, включают:

Электростанция выбрала модель CJX2-32 для выходных цепей инвертора. Дугогасительные камеры контактора включают керамические дугогасительные элементы, которые гасят дугу быстрее, снижая эрозию контактов. Материал корпуса — термопласт без галогенов со стабилизацией к УФ, выдерживающий температуру наружной оболочки до +70 °C без деформации.

Как CJX2 был интегрирован в существующие фотоэлектрические инверторы?

Монтаж выполнялся в рамках планового 48-часового окна технического обслуживания. Модернизация прошла просто благодаря идентичным установочным размерам (ширина 45 mm для CJX2-32) и стандартной защёлке для DIN-рейки. Этапы включали:

1. Отключение стороны постоянного тока инвертора согласно процедурам безопасности IEC 60364-7-712.
2. Демонтаж старых контакторов и проверка проводки на износ.
3. Монтаж контакторов CJX2 на существующие DIN-рейки; сверление не требуется.
4. Подключение напряжения катушки (230 V AC) и главных силовых кабелей; моменты затяжки согласно руководству.
5. Пусконаладка с функциональным тестом и тепловизионным контролем после 1 часа работы.

Типичной сложностью была адаптация проводки вспомогательных контактов; CJX2 предлагает до двух вспомогательных блоков NO+NC, которые устанавливаются в тот же слот, что и у прежних устройств, поэтому изменения в проводке были минимальными.

Каких измеримых улучшений удалось достичь?

После 12 месяцев эксплуатации 120 контакторов CJX2-32 в составе 40 инверторов электростанция сообщила о следующем:

• Частота отказов контакторов снизилась с 3 в месяц до полного отсутствия катастрофических отказов.
• Внеплановые простои сократились на 35 % (с 8,2 часа в месяц до 5,3 часа в месяц) — оставшиеся простои были связаны с другими компонентами.
• Годовые затраты на техническое обслуживание снизились на 18 000 долл. США (меньше запасных частей и трудозатрат).
• КПД инвертора вырос на 0,4 % благодаря меньшему сопротивлению контактов (измерено методом анализа потерь мощности).

Общая выработка электроэнергии электростанции увеличилась на 5 MWh/год, что дало дополнительный доход 750 $ по местным тарифам на поставку в сеть.

Что говорят инженеры о серии CJX2?

"После перехода на CJX2 мы не наблюдали ни одной остановки, связанной с контактором. Керамическая дугогасительная камера даёт заметную разницу – мы проверили контакты через шесть месяцев, и они показали минимальный износ. Монтаж был типа plug-and-play. Для фотоэлектрических электростанций надёжность — это всё, и этот контактор её обеспечивает." — Руководитель службы электрического обслуживания электростанции.

Часто задаваемые вопросы о фотоэлектрических контакторах

В: Могут ли контакторы CJX2 коммутировать постоянный ток на стороне инвертора?

О: CJX2 рассчитан на переменное напряжение до 660 V. Для коммутации постоянного тока SINGI рекомендует специальные контакторы постоянного тока. В данном применении контактор используется на выходе переменного тока инвертора, что соответствует его номинальной категории AC-3.

В: Каков типичный срок службы в условиях фотоэлектрической электростанции?

О: Благодаря 10 миллионам механических срабатываний и 1 миллиону электрических срабатываний в категории AC-3 контактор CJX2 может надёжно работать более 20 лет на типичной фотоэлектрической электростанции с двумя циклами в день (подключение/отключение от сети) и периодическими коммутациями.

В: Требует ли CJX2 технического обслуживания?

О: Требуется минимальное плановое обслуживание, помимо визуального осмотра каждые 6 месяцев на предмет пыли и затяжки клемм. Контактор имеет герметичную конструкцию, обеспечивающую долгий срок службы.

В: Какие напряжения катушки доступны для совместимости с существующей электростанцией?

О: Катушки доступны от 24 V до 380 V AC/DC, включая 110 V, 230 V и 400 V. На электростанции использовались катушки 230 V AC от вспомогательного питания инвертора.

Заключение

Контактор переменного тока серии CJX2 от SINGI решает критически важные проблемы надёжности на фотоэлектрических электростанциях. Высокая износостойкость, надёжное дугогашение и простота модернизации дают измеримое сокращение простоев и затрат на обслуживание. Для инженеров, стремящихся улучшить работу цепей переменного тока инверторов, CJX2 предлагает надёжное и экономически эффективное решение.

Источники:
[1] IEC 60947-4-1:2020. Низковольтное оборудование распределения и управления — Часть 4-1: Контакторы и пускатели двигателей.
[2] IEC 60364-7-712:2017. Низковольтные электроустановки — Часть 7-712: Системы электроснабжения солнечных фотоэлектрических установок.
[3] IEC 62548:2016. Фотоэлектрические (PV) массивы – Требования к проектированию.