Le porte-fusible DC 1 500 V réduit les temps d'arrêt des centrales solaires de 60 %

Quel était le parcours du client ?

Une centrale solaire de 50 MW située dans le sud-ouest des États-Unis exploite plus de 200 000 modules photovoltaïques connectés via des boîtiers de combinaison de chaînes. L'usine est entrée en service il y a 8 ans et a été confrontée à des taux de défaillance croissants de ses systèmes de protection par fusibles, pendant les mois d'été les plus élevés, lorsque les températures ambiantes dépassent 45°C.

À quels défis ont-ils été confrontés ?

Les porte-fusibles d'origine étaient conçus pour 1 000 V CC. Au fur et à mesure de l'expansion de l'usine, les tensions des chaînes ont atteint 1 500 V CC pour réduire les pertes dans les câbles. Les anciens porte-fusibles ne pouvaient pas supporter une tension plus élevée, ce qui entraînait de fréquents défauts d'arc en cas de surcharge. L'imagerie thermique a révélé des températures de contact supérieures à 110°C au courant nominal. L'usine a connu en moyenne 12 pannes liées aux fusibles par mois, chacune nécessitant 4 heures pour être diagnostiquée et remplacée. Cela a entraîné des coûts de maintenance mensuels de 15 000 $ et une perte de revenus de production de 8 000 $ par panne.

Des solutions alternatives ont été évaluées, notamment des disjoncteurs CC et le remplacement de fusibles électroniques. Les disjoncteurs présentaient des problèmes de sélectivité à 1 500 V et coûtaient 250 $ l'unité, tandis que les fusibles électroniques introduisaient des modes de défaillance dans les circuits de détection.

Pourquoi ont-ils choisi le porte-fusible DC 1 500 V de Soutya ?

L'équipe de sélection a testé les porte-fusibles 1 500 V de trois fabricants. Le modèle de Soutya a réussi le test d'augmentation de température actuelle de 150 % avec une marge de 15 °C au-dessus de la limite. Ses contacts plaqués argent maintenaient une résistance de contact inférieure à 0,5 mΩ après 500 opérations mécaniques. La conception du boîtier IP65 permet une installation en extérieur sans protection supplémentaire contre les intempéries. La conformité à la norme CEI 60269-1:2020 pour les fusibles basse tension et à la norme UL 1699B:2018 pour la protection contre les défauts d'arc CC a donné confiance à l'équipe d'ingénierie. Le prix unitaire de 45 $ était inférieur de 10 % à celui du concurrent le plus proche.

Comment le produit a-t-il été mis en œuvre ?

L'usine a remplacé 520 porte-fusibles dans 65 boîtiers de combinaison de chaînes. Le projet a duré 2 semaines avec une équipe de 5 électriciens. Étapes clés incluses :

• Débranchez toutes les chaînes et vérifiez la tension nulle à l'aide d'un multimètre de 1 500 V.
• Retrait des anciens porte-fusibles et inspection des barres omnibus pour déceler la corrosion.
• Installation de nouveaux supports Soutya avec une clé dynamométrique calibrée réglée à 6 N·m spécifié.
• Réalisation de tests de résistance d'isolement (mégohmmètre 500V) sur chaque boîtier de mixage.
• Redynamisation des cordes et enregistrement des températures stables pendant 24 heures.

Le principal défi résidait dans l’espace de câblage exigu à l’intérieur des boîtiers de raccordement. L'équipe a utilisé des cavaliers flexibles en tresse de cuivre pour maintenir un rayon de courbure minimum, une solution qu'elle a documentée pour une maintenance future.

Quels résultats quantifiables ont été obtenus ?

• Les pannes liées aux fusibles sont passées de 12 par mois à 2 par mois, soit une réduction de 60 %.
• Les coûts d'entretien mensuels sont passés de 15 000 $ à 5 000 $, soit une économie de 120 000 $ par an.
• La perte de revenus de production due aux temps d'arrêt est passée de 8 000 $ à 1 300 $ par mois.
• L'imagerie thermique après 6 mois a montré toutes les connexions en dessous de 70°C à pleine charge.
• Aucun incident de défaut d'arc n'a été signalé en 18 mois d'exploitation.

La disponibilité globale de l'usine s'est améliorée de 98,2 % à 99,4 %, augmentant la production annuelle d'énergie de 540 MWh.

Qu'a dit le client ?

Le responsable de la maintenance de l'usine a commenté : « Le passage aux porte-fusibles 1 500 V de Soutya a résolu un problème de fiabilité chronique. Nous ne nous inquiétons plus de la chaleur estivale provoquant des pannes de fusibles, et les économies de coûts ont justifié la mise à niveau en 9 mois. L'ingénieur électricien a ajouté : "La conception compacte a rendu la mise à niveau plus facile que prévu. Nous avons standardisé ces supports pour toutes les extensions futures."

Quelles leçons les autres clients peuvent-ils tirer ?

1. Vérifiez soigneusement les tensions nominales.Les porte-fusibles évalués à 1 000 V ne doivent jamais être utilisés dans des systèmes à 1 500 V, même à des courants plus faibles. La capacité d'extinction de l'arc dépend de la tension.
2. Mesurez la résistance de contact pendant l'installation.Une ligne de base inférieure à 0,5 mΩ garantit une fiabilité à long terme. Utilisez un micro-ohmmètre pour des lectures précises.
3. Plan de gestion thermique.Dans les environnements à température ambiante élevée, déclassez le porte-fusible en fonction des courbes du fabricant. Le support Soutya permet un courant nominal de 100 % jusqu'à 50°C sans déclassement.

En cas de redémarrage du projet, l'équipe effectuerait une analyse thermique de toutes les connexions existantes avant leur remplacement afin d'identifier les points chauds potentiels qui pourraient être corrigés simultanément.

Références

• CEI 60269-1. Fusibles basse tension - Partie 1 : Exigences générales [S]. 2020.
• UL 1699B : 2018 Protection des circuits photovoltaïques (PV) contre les défauts d'arc CC.
• CEI 62606 : 2013 Exigences générales relatives aux dispositifs de détection de défauts d'arc (AFDD).