Forrás: iaeimagazine.org
A Lightning tökéletes vihar a pusztításhoz a napenergián található. A napelemek nagy -, és gyakran kitéve és izolált - helyszínt kritikussá teszik a túlfeszültség -védelem szempontjából, hogy az élettartamát megtartsa.
A villám egy elektromos kisülés a légkörben. A villámcsapások során a tüzek hajlamosak az energia felszabadulása miatt. A Nimbus felhők (esőfelhők) elektromos töltésűek, és felhalmozódásuk a levegő ionizációját eredményezi. A talaj és a Nimbus felhők között lévő levegő ionizációja a felhőkből a földre történő kisülést eredményez. A Nimbus felhők okozják a legnagyobb hullámokat, mert ezek az, ami villámot generál.
A közvetett villámcsapások pusztítóak. A villám aktivitásával kapcsolatos anekdotikus megfigyelések általában a villám szintjének rossz mutatója - A PV -tömbökben kiváltott túlváltozások1- A közvetett villámcsapások könnyen károsíthatják a PV berendezések érzékeny alkatrészeit, amelyek gyakran magas költségekkel járnak a sérült alkatrészek javításában vagy cseréjében, és befolyásolják a PV rendszer megbízhatóságát1- A túlfeszültség az egyes PV -rendszerek beállítási feltételeitől és a vezetékektől függ.
A PV rendszerek nagy nyitott terekben vannak kitéve, általában mezőkön vagy épületek tetején. Az ilyen nyitott mezőkön felhalmozódó feltöltött esőfelhők hajlamosak a töltést villám formájában felszabadítani. Amikor ez megtörténik, valószínűleg feszültség -túlfeszültség történik. Minél kiterjedtebb a mező, annál valószínűbb a pusztítás.
Az elektronikus berendezések a túlfeszültségek katasztrofális meghibásodásaig könnyen megsérülhetnek. Ha egy túlfeszültség esetén bármilyen személyzet jelen van, akkor az is veszélyezteti biztonságát. A közvetett villámcsapások végzetesek lehetnek, ha a személy 60 lábon belül van a villámcsapás pontjától [2]. Ha egy PV -rendszer található egy ipari helyszínen, az üzleti műveletek és a berendezések szintén Jeopardy -ban vannak. Az inverterek drágák, de ipari alkalmazásokhoz még drágább kudarc a leállás költsége.
Amikor a villám egy napelemes PV rendszert sztrájkol, akkor indukált átmeneti áramot és feszültséget okoz a napelemes PV rendszer huzalhurkokban. Ezek az átmeneti áramok és feszültségek megjelennek a berendezések terminálján, és valószínűleg szigetelést és dielektromos hibákat okoznak a napelemes elektromos és elektronikai alkatrészek, például a PV panelek, az inverter, a vezérlő és a kommunikációs berendezések között.2, valamint az épület telepítésének eszközei3- A tömbdoboz, az inverter és az MPPT (Maximum Power Point Tracker) eszköznek a legmagasabb a meghibásodási pontja.
Annak megakadályozása érdekében, hogy a nagy energia áthaladjon az elektronikán, és nagyfeszültségű károsodást okozjon a PV -rendszerben, a feszültség túlfeszültségének a földre kell kerülniük. Ehhez az összes vezetőképes felületet közvetlenül meg kell őrizni, és az összes vezetéket, amely belép és kilép a rendszerbe (például Ethernet kábelek és AC hálózat), a túlfeszültség -védelmi eszközön (SPD) a földre kell csatlakoztatni.
SPD -re van szükség a tömbdobozon belüli karakterláncok minden csoportjához, a rekombiner dobozhoz, valamint a DC leválasztáshoz.
Túlfeszültség -védelmi eszköz osztályozások
Az SPD -k védelmet nyújtanak a hullámok által okozott veszélyek ellen.
UL 1449 [4] meghatározza az 1., a 2. és a 3. típusú SPDS -t:
1. típusú:Egy port, véglegesen csatlakoztatott SPD -k, kivéve a Watt - órás méteres aljzatházakat, amelyeket a szerviz -transzformátor másodlagos és a szolgáltató berendezések túláram -eszközének vonali oldala között kell felszerelni, valamint a terhelési oldalt, beleértve a Watt- órás méteres aljzat -burkolatot és a formázott esetet, hogy telepítsük a külsőt. Az 1. típusú SPD -k a PV rendszerekben történő használatra csatlakoztathatók a PV -tömb és a fő szolgáltatás leválasztása között.
2. típus:Véglegesen csatlakoztatott SPD -ket, amelyeket a szervizfelszerelés terhelési oldalára szántak, túláram -eszköz; beleértve az ág panelen található SPD -ket és az öntött tok SPD -ket. Az IMAX érték a maximális egy kisülési áram, amelyet egy 8/20 µS hullámforma képvisel, amelyet az SPD képes támogatni.
3. típus:Használati pont SPD -k, a minimális vezetékhosszon 10 méterre az elektromos szerviz paneltől a felhasználási pontig, például a kábel csatlakoztatva, a közvetlen dugó - in, a tartálytípus és az SPD -ket, amelyeket a védett felhasználó berendezéshez telepítettek. A távolság (10 méter) kizárja azokat a vezetékeket, amelyeket az SPD -k rögzítéséhez használnak vagy használnak.
Az 1. típusú SPD -k védik a közvetlen villámcsapások ellen, és 10/350 µs áramhullámmal jellemzik őket. Az 1. típusú SPD -ket a központi inverterekben használják.
A 2. típusú SPD -k védik a közvetett villámcsapások ellen, amelyeket 8/20 µs hullámformák jellemeznek. A 8/20 µS hullámforma azt jelenti, hogy a sztrájk 8 µs emelkedési ideje és egy - fél csúcs 20 µs. A 2. típusú SPD -k megakadályozzák a túlfeszültség elterjedését az elektromos berendezésekbe és a berendezésekbe. Megvédik a villám elektromágneses hatását is, amely a huzalon belüli túlfeszültséget terjeszt.
A 2. típusú SPD -t kell használni minden MPPT -n, valamint a karakterlánc -inverterekben és tömbdobozokban.
A dobozok, ahol a hullámok fordulnak elő, általában a közvetett sztrájkoktól sérülnek. Nem csak az anyag és a magasság típusa, hanem az a forma is, amely befolyásolja az objektum azon képességét, hogy villámcsapást vonzzon. Ha a doboz vagy az anyag alakja hajlamos a villámcsapások vonzására, akkor 1. típusú SPD -t vagy villámrúdot kell használni.
A magasság, a hegyes alakzatok és az elszigeteltség a domináns tulajdonságok, amelyek meghatározzák, hogy a villámok hol sztrájkolnak. Ez egy mítosz, hogy a fém vonzza a villámot. Fontos azonban megjegyezni, hogy függetlenül attól, hogy hol található a PV -farm, vagy a közeli tárgyak alakja, az SPD -k elengedhetetlenek minden PV rendszerhez, mivel a közvetlen és közvetett sztrájkok iránti érzékenységük rejlik.
Túlfeszültségvédő eszköz kiválasztása és telepítése a PV rendszerekhez
A PV rendszerek egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek ezért SPD -k használatát igénylik, amelyeket kifejezetten a PV rendszerekhez terveztek.
A PV rendszerek magas egyenáramú rendszer feszültséggel rendelkeznek, akár 1500 voltig. A maximális teljesítménypontjuk csak néhány százalékban működik a rendszer rövidzárlata alatt.
A PV rendszer és annak telepítésének megfelelő SPD moduljának meghatározásához tudnia kell:
a villám kerek villanás sűrűsége;
a rendszer működési hőmérséklete;
a rendszer feszültsége;
a rendszer rövidzárlati aktuális besorolása;
a hullámforma szintje, amelyet védeni kell (közvetett vagy közvetlen villám); és
A névleges kisülési áram.
A külső villámvédelmi rendszer (LPS) által védett telepítés SPD követelményei az LPS kiválasztott osztályától és az LPS és a PV telepítés közötti elválasztási távolságtól függnek, vagy nem - izoláltak -e [4]. Az IEC 62305-3 részletezi a külső LPS elválasztási távolsági követelményeit.
A védőhatás érdekében az SPD feszültségvédelmi szintjének (UP) 20 % -kal alacsonyabbnak kell lennie, mint a rendszer terminál berendezésének dielektromos szilárdságának.
Fontos, hogy olyan SPD -t használjon, amelynek rövidzárlata ellenáll az áramnak, mint a napelemes tömb karakterlánc rövidzárlati árama, amelyhez az SPD csatlakozik. A DC kimeneten megadott SPD -nek DC MCOV -nak kell lennie, vagy annál nagyobb, mint a panel maximális fotovoltaikus rendszer feszültsége.
Amikor a villámcsapás az A ponton (lásd az 1. ábrát), a napelemes PV panel és a frekvenciaváltó valószínűleg megsérül. Csak a frekvenciaváltó sérül, ha a villámcsapás a B ponton azonban a frekvenciaváltó általában a legdrágább alkatrész a PV -rendszerben, ezért elengedhetetlen a megfelelő SPD megfelelő kiválasztása és telepítése mind az AC, mind a DC vonalakon. Minél közelebb van a sztrájk az inverterhez, annál sérültebb lesz a frekvenciaváltó.
1. ábra.Villám sztrájk helye.
SPDS a fotovoltaikus rendszerek DC oldalához
A PV források nagyon eltérő áram- és feszültségjellemzőkkel rendelkeznek, mint a hagyományos DC források: nem - lineáris tulajdonsággal rendelkeznek, és hosszú - A meggyulladt ívek kitartását okozzák. Ezért a PV áramforrások nemcsak nagyobb PV -kapcsolókat és PV biztosítékokat igényelnek, hanem a túlfeszültség -védőeszköz elválasztóját is, amely ehhez az egyedi természethez igazodik, és képes megbirkózni a PV -áramokkal.
A DC oldalra telepített SPD -ket mindig kifejezetten DC alkalmazásokhoz kell tervezni. Az SPD használata a helytelen AC vagy DC oldalon hibás körülmények között veszélyes.
Ha az SPD -ket a DC oldalán használják, akkor azokat az AC oldalon is használni kell a potenciális különbségek miatt.
SPDS az AC oldalra
A túlfeszültség -védelem ugyanolyan fontos az AC oldal számára, mint a DC oldalán. Győződjön meg arról, hogy az SPD kifejezetten az AC oldalra van tervezve.
Az optimális védelem érdekében az SPD -t kifejezetten a rendszer számára kell méretezni. A megfelelő kiválasztás a leghosszabb élettartammal garantálja a legjobb védelmet.
Az AC oldalán több inverter csatlakoztatható ugyanahhoz az SPD -hez, ha ugyanazzal a rácscsatlakozással rendelkezik.
Telepítés
Az SPD -ket mindig fel kell szerelni az olyan eszközöktől, amelyeket meg fognak védeni. Az NFPA 780 12.4.2.1 azt mondja, hogy a napelemes panel DC kimenetén kell biztosítani a túlfeszültség -védelmet a Pozitívtól a talajtól a talajig, a kombinátorban és a rekombiner dobozban több napelemhez, valamint az inverter AC kimenetén.
Az SPD megfelelő telepítése három értékre támaszkodik, amelyek:
Maximális folyamatos működési feszültség: Az a feszültség, amelyet az SPD aktivál.
Feszültségvédelmi szint: A berendezés túlfeszültség -kategóriájának magasabbnak kell lennie, mint az SPD feszültségvédelmi szintjén.
Névleges kisülési áram: A hullámforma csúcsértéke (8/20 µs a 2. típusú SPD -k esetében), amelyet az SPD képes ellenállni az ismétlődő hullámok után.
Kábelek
A PV rendszerekben lévő kábeleket gyakran nagy távolságokon terjednek ki, hogy elérjék a rács csatlakozási pontját. A hosszú kábelhosszok azonban soha nem ajánlottak, és a PV rendszerek messze nem vannak kivétel.
Ennek oka az, hogy a - alapú és elvégzett elektromos interferencia hatása, amelyet a villámkibocsátások okoznak, a kábelhossz és a vezetékhurok növekedésével kapcsolatban növekszik. Ha átmeneti túlfeszültség következik be, a csatlakozó kábelek bármilyen induktív feszültségcsökkenése gyengítheti az SPD védőhatását. Ez kevésbé valószínű, hogy akkor fordul elő, ha a kábeleket a lehető legrövidebbre irányítják.
A túlfeszültség feszültsége jelentősen hozzájárul a kábel meghibásodásához, és a kábel minden impulzusához hozzájárul a kábel szigetelési szilárdságának romlásához.
Ha egy túlfeszültséget injektálnak egy - önmagában PV rendszer (egy rendszer, amely messze van az energiahálózattól), akkor a napelemes villamos energia, például az orvosi berendezések vagy a vízellátás által üzemeltetett berendezések megszakadhatnak.
A DC oldalra telepítendő SPD -k helye és mennyisége a napelemek és az inverter közötti kábel hosszától függ (lásd az 1. táblázatot). Ha a hossza kevesebb, mint 10 méter, akkor csak egy SPD -re van szükség, és az SPD -t ugyanabban a környéken kell felszerelni, mint a frekvenciaváltó. Ha a kábel hossza több mint 10 méter, akkor telepítsen egy SPD -t a frekvenciaváltó közelében, valamint egy második SPD -t a napelemhez közeli dobozba.
Útvonalak a kábelek oly módon, hogy elkerüljék a nagy karmesterhurkokat. Az AC és DC vonalakat és az adatvonalakat az quotential ragasztóvezetőkkel együtt kell irányítani a teljes út mentén, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a vezetőhurkok ne kerüljenek át több karakterláncra, vagy ha az invertert a rácscsatlakozáshoz csatlakoztatják.
1. táblázat.SPD kiválasztás.
Hogyan lehet kombinálni az SPD -ket az inverterekkel
A PV -gazdaságok nagyon érzékeny berendezésekből állnak, amelyek kiterjedt védelmet igényelnek. Mivel a PV -gazdaságok közvetlen áramot teremtenek (DC), az inverterek (amelyek szükségesek ahhoz, hogy ezt az energiát DC -ről AC -ra konvertálják) alapvető elemei az elektromos termelésükhöz. Sajnos az inverterek nemcsak nagyon érzékenyek a villámcsapásokra, hanem hihetetlenül drágák is.
NFPA 780,A villámvédelmi rendszerek telepítésére vonatkozó szabvány, 12.4.2.3 -ban további SPD -ket igényelnek a frekvenciaváltó DC bemenetén, ha a rendszer -inverter több mint 30 méterre van a legközelebbi kombináltól vagy a rekombiner doboztól.
Szerelje be az SPD -t a biztosítékok és a frekvenciaváltó között, ha vannak karakterlánc -védők (például biztosítékok, DC megszakítók vagy karakterlánc -diódák) [lásd a 2. ábrát].
2. ábra.SPD helyesen és helytelenül csatlakoztatva az inverterhez karakterlánc -védőkkel.
Az SPD csatlakoztatásához, ha van egy inverter egy integrált biztosítékdobozral, ellenőrizze, hogy a belső biztosítékok megkerüljék, és hogy a külső karakterlánc -biztosítékok csatlakozódjanak (lásd a 3. ábrát). Az SPD -ket a frekvenciaváltón kívül kell felszerelni, és egy - 3 r házat vagy annál magasabb néma típusú típusú alkalmazást kell felállítani, ha kültéri alkalmazás.
A karakterlánc -invertereket a lehető legközelebb kell felszerelni a húrokhoz. Az L+/L - hálózathoz kapcsolódó SPD kábelek, valamint az SPD terminálblokkja és a földi buszrár között kevesebb, mint 2,5 méternek kell lennie. Minél rövidebb a csatlakozási kábelek, annál hatékonyabb és költség - hatékony a védelem.
Az inverterekhez, amelyekben csak egy MPP -nyomkövetővel rendelkezik, kombinálja a karakterláncot a frekvenciaváltó előtt, és csatlakoztassa azokat az SPD -hez az összekapcsolás pontján.
Az SPD kombinációkat minden egyes bemenetre meg kell tervezni, amikor az inverter több MPP -nyomkövetővel rendelkezik. SPD -t kell használni minden olyan bemenethez, amelyet egy karakterlánc -diódával összeolvadnak.
3. ábra.SPD csatlakoztatva az inverterhez integrált biztosítékdoboztal
Következtetés
A fotovoltaikus berendezések megfelelő túlfeszültség -védelem nélkül történő üzemeltetése több, mint a kockázatos üzleti -.
Ahhoz, hogy a napelemes rendszerek a zöldebb világ jövőjévé váljanak, meg kell védeni őket. A villám előfordulása megállíthatatlan, és így elengedhetetlen a védelem.
A fotovoltaikus rendszerek sebezhetősége a villámcsapásokkal szemben - Mind közvetlen, mind közvetett - azt jelenti, hogy megbízható és megfelelően beépített túlfeszültség -védelemmel kell őket építeni.
