Corrigen fallos en los inversores de una planta fotovoltaica en Sudáfrica mediante Análisis de Causa Raíz

Una planta fotovoltaica de 95 MW ubicada en Sudáfrica y propiedad de una IPP con presencia en varios mercados comenzó a sufrir fallos recurrentes en sus inversores. Entre los años 2022 y 2023, la planta fotovoltaica experimentó más de 130 fallos relacionados con los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) dentro de las unidades reemplazables en campo (FRU), según ha compartido Kiwa PI Berlin con pv magazine.

Estos fallos en los inversores no solo estaban afectando a la producción de energía, sino que también estaban suponiendo un incremento de los costes operativos debido a la necesidad de reparaciones y reemplazos constantes. Kiwa PI Berlin fue contratada para llevar a cabo un análisis de causa raíz (RCA), una herramienta desarrollada por la empresa para detectar fallos en los inversores. Las causas raíz abarcan un espectro de problemas que van desde placas de circuito impreso defectuosas y fallos de comunicación hasta algoritmos de conmutación defectuosos, control MPPT deficiente y deficiencias en componentes, sensores y prácticas de operación y mantenimiento. El objetivo: identificar las causas subyacentes y aportar recomendaciones prácticas para solucionar los problemas y prevenir futuras ocurrencias.

Análisis de Causa Raíz (RCA)

Los IGBT son componentes críticos de los inversores solares, ya que permiten la conversión de la corriente continua (CC) generada en los módulos fotovoltaicos a la corriente alterna (CA) de la red eléctrica. Asegurar un correcto funcionamiento de estos componentes es primordial para evitar fallos catastróficos, como explosiones o sobrecalentamientos que pueden afectar gravemente a la operatividad de las plantas.

Ante este escenario, se adoptó un enfoque integral que combinó un análisis en dos pasos:

• Análisis técnico: En esta fase, Kiwa PI Berlin revisó toda la documentación técnica proporcionada por el cliente, incluyendo datos del Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA), informes previos de incidencias y manuales de usuario. Este proceso involucró el uso de herramientas avanzadas de análisis de datos y modelado predictivo, y se procesaron y analizaron grandes volúmenes de datos operativos y de mantenimiento para identificar tendencias y anomalías que podrían haber contribuido a los fallos de los inversores.

• Análisis presencial: El equipo de ingenieros realizó distintas visitas a las plantas fotovoltaicas para inspeccionar físicamente las condiciones de los inversores, evaluar el entorno y entrevistar a los operadores. Durante estas visitas, se recogieron datos detallados sobre las condiciones ambientales, la infraestructura de los inversores y las acciones tomadas durante los incidentes. También se realizaron mediciones de las conmutaciones de los IGBTs para detectar anomalías. Además, se tomaron fotografías y se documentaron las observaciones para un análisis más profundo.

Identificación de las causas

El RCA reveló varios factores que contribuían a los fallos de los IGBT:

1. Defectos en los FRUs: En uno de los tipos de las unidades de reemplazo de campo (FRU) se detectaron anomalías durante la conmutación de los IGBTs. Estas anomalías no siempre estaban fuera del rango seguro de operación del IGBT, por lo que los FRUs podían operar durante meses correctamente. Pero cuando las condiciones ambientales empeoraban, hacían que los IGBTs operaran fuera de rango, provocando catastróficas consecuencias.

2. Condiciones ambientales adversas: Las condiciones climáticas extremas, combinadas con un mantenimiento inadecuado (ventiladores defectuosos, pernos sueltos, etc.), exacerbaron los problemas de los inversores. Factores como la acumulación de polvo y suciedad en los componentes eléctricos también contribuyeron a los fallos.

3. Defectos de fabricación: Algunos componentes presentaban problemas de fabricación que afectaban su rendimiento y durabilidad. Estos defectos se manifestaban en forma de fallos prematuros y recurrentes en los IGBT.

Soluciones implementadas

A partir de estos hallazgos, desde Kiwa PI Berlin se proporcionaron una serie de recomendaciones específicas para eliminar los fallos y mejorar la operatividad de las plantas fotovoltaicas:

• Mejoras en el mantenimiento: Se implementó un programa de mantenimiento más riguroso y regular para asegurar que todos los componentes operaran dentro de sus parámetros óptimos, incluyendo la correcta operación de los ventiladores y la limpieza de los componentes. Estos nuevos protocolos de mantenimiento incluyen la limpieza regular de componentes sensibles, el monitoreo continuo del estado de los inversores y la revisión periódica de los sistemas de enfriamiento para detectar problemas antes de que se conviertan en fallos críticos.

• Optimización de FRU: Se trabajó en estrecha colaboración con el fabricante para mejorar el FRU haciéndolo más robusto y fiable. Se eliminaron los defectos previamente identificados pudiendo garantizar un mejor rendimiento y fiabilidad a largo plazo.

• Monitoreo continuo: Se recomendó la integración de sistemas avanzados de SCADA para el monitoreo en tiempo real de los inversores y la identificación temprana de posibles fallos. Esto incluye la instalación de sensores adicionales y la implementación de software de monitoreo que permita una supervisión en tiempo real de los parámetros operativos.

Garikoitz Sarriegi, Senior PM en Kiwa PI Berlin, ha dicho a pv magazine que «las plantas han logrado una reducción significativa en los fallos de sus inversores y una mejora notable en la operatividad y el rendimiento».

Popular content

Hay 12 proyectos de almacenamiento por más de 1.100 MW en evaluación ambiental en MITECO

22 noviembre 2024 A estos hay que sumar la planta de almacenamiento de energía ST Palmosilla, de 200 MW en Cádiz, y ST Asturias 1, de 230 MW y PB Navegantes 33, de 65 M...