Lähde: iaeimagazine.org
Lightningin täydellinen myrsky tuhoamiseen on aurinkokentällä. Aurinkopaneelien suuret - ja usein paljastettu ja eristetty - Sijainti tekevät ylijännitesuojauksesta kriittisen, jotta se kestäisi elinkaarensa.
Salama on ilmakehän sähköinen purkaus. Kun salama iskee, tulipalot ovat alttiita tapahtumaan energian vapautumisen vuoksi. Nimbus -pilvissä (sadepilvet) on sähkövaraus, ja niiden kertyminen luo ilman ionisaation. Maan ja Nimbus -pilvien välissä olevan ilman ionisaatio luo purkauksen pilvistä maahan. Nimbus -pilvet aiheuttavat suurimmat nousut, koska ne tuottavat salamaa.
Epäsuorat salaman iskut ovat tuhoisia. Anekdoottiset havainnot salamakehityksestä ovat yleensä huono indikaattori salaman tasolle - indusoimat ylikuorut PV -taulukossa1. Epäsuorat salaman iskut voivat helposti vahingoittaa PV -laitteiden arkaluontoisia komponentteja, joilla on usein korkeat kustannukset vaurioituneiden komponenttien korjaamiseen tai vaihtamiseen ja vaikuttavat PV -järjestelmän luotettavuuteen1. Ylijännite riippuu kunkin PV -järjestelmän ja johdotusten asennusolosuhteista.
PV -järjestelmät paljastetaan suurissa avoimissa tiloissa, tyypillisesti peltoilla tai rakennusten yläosissa. Tällaisten avoimien kenttien kerääntyneet latautuneet sadepilvet ovat taipumus vapauttaa varaus salaman muodossa. Kun tämä tapahtuu, jännitteen nousu todennäköisesti tapahtuu. Mitä laajempi kenttä on, sitä todennäköisemmin tuhoaminen tapahtuu.
Elektroniset laitteet voidaan helposti vaurioitua katastrofaalisen vikaantumisen pisteeseen. Jos lisäys tapahtuu, kun henkilöstö on läsnä, se vaarantaa myös heidän turvallisuutensa. Epäsuorat salaman iskut voivat olla kohtalokkaita, jos henkilö on 60 metrin päässä salaman iskun pisteestä [2]. Kun PV -järjestelmä sijaitsee teollisella sivustolla, yritystoiminnot ja laitteet ovat myös vaarassa. Inverterit ovat kalliita, mutta teollisuussovelluksissa vielä kalliimpi vika on seisokkien kustannukset.
Kun salama iskee aurinko -PV -järjestelmään, se aiheuttaa indusoidun ohimenevän virran ja jännitteen aurinkoenergian PV -järjestelmälangassa. Nämä ohimenevät virrat ja jännitteet ilmestyvät laitepäätteisiin ja aiheuttavat todennäköisesti eristys- ja dielektriset viat aurinkoenergian sähkö- ja elektroniikkakomponenteissa, kuten PV -paneelit, invertterin, ohjaus- ja viestintälaitteet2, samoin kuin rakennuksen asennuksen laitteet3. Taulukkokotelossa, invertterissä ja MPPT -laitteessa (enimmäismäärän Point Point Tracker) -laitteella on korkein vikapiste.
Korkean energian estämiseksi elektroniikan läpi ja aiheuttaen PV -järjestelmän suuria jännitevaurioita, jännitekoruilla on oltava polku maaperään. Tätä varten kaikkien johtavien pintojen tulisi olla suoraan maadoitettuja ja kaikki johdotukset, jotka saapuvat ja poistuvat järjestelmästä (kuten Ethernet -kaapelit ja AC -verkkovirta) kytketään maadoitettuna ylijännitesuojauslaitteen (SPD) kautta.
Jokaiselle taulukko -laatikon jouset, rekombintiruudun ja tasavirtayhteyden jokaiselle jousille tarvitaan SPD.
Ylityssuojauslaitteiden luokitukset
SPD: t tarjoavat suojan nousun aiheuttamilta vaarilta.
UL 1449 [4] määrittelee tyypin 1, tyypin 2 ja tyypin 3 SPDS:
Tyyppi 1:Yksi portti, pysyvästi kytkettyjä SPD: itä, paitsi watt - tunnin mittarin pistorasiakotelot, jotka on tarkoitettu palvelulaitteiden ylikuormituslaitteen toissijaisen asennuksen ja limakalvon puolen välillä, samoin kuin latauspuolen, mukaan lukien watt - tunnin mittarikoteloiden ja muovatut tapaukset. Tyypin 1 SPD: t käytettäväksi PV -järjestelmissä voidaan kytkeä PV -taulukon ja pääpalvelun katkaisun väliin.
Tyyppi 2:Pysyvästi kytkettyjä SPD: itä, jotka on tarkoitettu asennettavaksi huoltolaitteiden ylivirtalaitteen kuormituspuolelle; mukaan lukien SPD: t, jotka sijaitsevat haarapaneelissa ja valetuissa koteloissa. IMAX -arvo on suurin yksittäinen purkausvirta, jota edustaa 8/20 µs: n aaltomuoto, jota SPD voi tukea.
Tyyppi 3:Käyttöpiste, joka on asennettu vähimmäisjohtimen pituuteen 10 metrin päässä sähköpalvelun paneelista käyttöpisteeseen, esimerkiksi johdolla kytketty, suora pistoke - IN, pistorasiatyyppi ja SPD: t, jotka on asennettu suojattuihin käyttölaitteisiin. Etäisyys (10 metriä) ei ole kapellimestareita, joita on varustettu SPD: n kiinnittämiseen tai joita käytetään.
Tyypin 1 SPD: t suojaavat suoralta salaman iskuilta, ja niille on tunnusomaista 10/350 µs virran aalto. Tyypin 1 SPD: tä käytetään keskihyökkäyksissä.
Tyypin 2 SPD: t suojaavat epäsuorilta salamalakoilta, joille on ominaista 8/20 µS -aaltomuodot. 8/20 µs: n aaltomuoto tarkoittaa, että lakko on 8 µs: n nousuaika ja kesto yhdeksi - -huipulle 20 µs. Tyyppi 2 SPD estä ylijännitteen leviämisen sähköasennuksiin ja laitteisiin. Ne suojaavat myös Lightningin sähkömagneettiselta vaikutukselta, joka etenee johdossa.
Jokaisessa MPPT: ssä tulisi käyttää tyyppiä 2 SPD: tä ja merkkijonon inverttereiden ja taulukkojen sisällä.
Laatikot, joissa esiintyy nousua, ovat yleensä vaurioituneet epäsuorista iskuista. Se ei ole vain materiaalin ja korkeuden tyyppi, vaan myös muoto, joka vaikuttaa esineen kykyyn houkutella salaman iskuja. Jos laatikon tai materiaalin muodolla on taipumus houkutella salaman iskuja, tyypin 1 SPD tai salaman sauva tulisi käyttää.
Korkeus, terävät muodot ja eristäminen ovat hallitsevia ominaisuuksia, jotka määrittävät missä salaman iskut. Se on myytti, että metalli houkuttelee salamaa. On kuitenkin tärkeää huomata, että riippumatta siitä, missä PV -maatila sijaitsee, tai läheisten esineiden muoto, SPD: t ovat välttämättömiä jokaiselle PV
Surge Protection -laitteiden valinta ja asennus PV -järjestelmiin
PV -järjestelmillä on ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka vaativat siksi SPD: n käyttöä, jotka on erityisesti suunniteltu PV -järjestelmille.
PV -järjestelmissä on korkea DC -järjestelmän jännitteet 1500 volttia saakka. Niiden enimmäisvoimapiste toimii vain muutamassa prosenttipisteessä järjestelmän oikosulkuvirran alapuolella.
PV -järjestelmän ja sen asennuksen oikean SPD -moduulin määrittämiseksi sinun on tiedettävä:
salaman pyöreä flash -tiheys;
järjestelmän käyttölämpötila;
järjestelmän jännite;
järjestelmän oikosulkuvirtaluokitus;
aaltomuodon taso, jota on suojattava vastaan (epäsuora tai suora salama); ja
nimellisvapausvirta.
Asennuksen SPD -vaatimukset, jotka on suojattu ulkoisella salamasuojausjärjestelmällä (LPS), riippuvat LPS: n valitusta luokasta ja siitä, onko LPS: n ja PV: n asennuksen välinen erotusetäisyys eristetty vai ei - eristetty [4]. IEC 62305-3 Yksityiskohtaisesti ulkoisen LPS: n erotusetäisyysvaatimukset.
Suojavaikutuksen saamiseksi SPD: n jännitesuojaustason (ylös) tulisi olla 20 % pienempi kuin järjestelmän päätelaitteiden dielektrinen lujuus.
On tärkeää käyttää SPD: tä, jolla on oikosulku, joka kestää suuremman kuin aurinkoaryhmän merkkijonon oikosulkuvirta, johon SPD on kytketty. DC -lähdössä toimitetulla SPD: llä on oltava tasavirta MCOV, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin paneelin enimmäisvoläheinen järjestelmäjännite.
Kun salama iskee kohtaan A (katso kuva 1), aurinko -PV -paneeli ja invertteri ovat todennäköisesti vaurioituneet. Vain invertteri vaurioituu, jos salaman isku pisteessä B kuitenkin, invertteri on kuitenkin tyypillisesti PV -järjestelmän kallein komponentti, minkä vuoksi oikea SPD on välttämätöntä valita ja asentaa oikein sekä AC- että DC -viivoihin. Mitä lähempänä lakko on invertterissä, sitä vaurioituneempi invertteri on.
Kuva 1.Salaman lakko.
SPDS aurinkosähköjärjestelmien tasavirtapuolelle
PV -lähteillä on hyvin erilaiset virran ja jännitteen ominaisuudet kuin perinteisillä tasavirtalähteillä: niillä on ei - lineaarinen ominaisuus ja ne aiheuttavat pitkään - sytytetyn kaaren termin pysyvyys. Siksi PV -virran lähteet eivät vain vaadi suurempia PV -kytkimiä ja PV -sulakkeita, vaan myös katkaisin ylivoiman suojalaitteelle, joka on mukautettu tähän ainutlaatuiseen luonteeseen ja joka pystyy selviytymään PV -virroista.
DC -puolelle asennetut SPD: t on aina suunniteltava DC -sovelluksiin. SPD: n käyttö virheellisellä vaihtovirta- tai tasavirtapuolella on vaarallinen vikaolosuhteissa.
Kun SPD: tä käytetään tasavirtapuolella, niitä on käytettävä myös vaihtovirtapuolella mahdollisten erojen vuoksi.
SPDS vaihtovirtapuolelle
Surge -suojaus on yhtä tärkeä vaihtovirtapuolelle kuin DC -puolelle. Varmista, että SPD on suunniteltu erityisesti vaihtovirtapuolelle.
Optimaalisen suojauksen saavuttamiseksi SPD on mitoitettu erityisesti järjestelmään. Oikea valinta takaa parhaan suojan pisin elinaika.
AC -puolella useita inverttereitä voidaan kytkeä samaan SPD: hen, jos niillä on sama ruudukkoyhteys.
Asennus
SPD: t on aina asennettava ylävirtaan laitteista, joita he aikovat suojata. NFPA 780 12.4.2.1 sanoo, että aurinkopaneelin tasavirtalähtöön on annettava lisäyssuojaus positiivisesta maahan ja negatiiviseen maahan, yhdistelmä- ja rekombinerasiassa useille aurinkopaneeleille ja invertterin AC -ulostulossa.
SPD: n oikea asennus riippuu kolmesta arvosta, jotka ovat:
Suurin jatkuva käyttöjännite: Jännite, jonka SPD aktivoituu.
Jännitteensuojaustaso: Laitteiden ylijännitteen on oltava korkeampi kuin SPD: n jännitesuojaustaso.
Nimellisvapausvirta: Aaltomuodon huippuarvo (tyypin 2 SPD: n 8/20 µs), että SPD pystyy kestämään toistuvien nousun jälkeen.
Kaapelit
PV -järjestelmien kaapelit pidennetään usein pitkien matkojen yli, jotta ne voivat saavuttaa ruudukkoyhteyspisteen. Pitkiä kaapelin pituuksia ei kuitenkaan koskaan suositella, ja PV -järjestelmät ovat kaukana poikkeuksesta.
Tämä johtuu siitä, että kentän - perustuvan ja suoritetun sähköhäiriön vaikutus, joka johtuu salaman purkauksista, kasvaa suhteessa kaapelin pituuksien ja johtimen silmukoihin. Kun tapahtuu ohimenevä ylijännite, kaikki induktiivinen jännitepisarat kytkentäkaapeleissa voivat heikentää SPD: n suojaavaa vaikutusta. Tämä tapahtuu vähemmän todennäköisesti, jos kaapelit reititetään mahdollisimman lyhyeksi.
Ylijännite on merkittävä vaikutus kaapelihäiriöön, ja jokainen kaapelin impulssi edistää kaapelin eristyslujuuden heikkenemistä.
Jos aalto injektoidaan jalustaan - yksin PV
DC -puolelle asennettavien SPD -arvojen sijainti ja määrä riippuvat aurinkopaneelien ja invertterin välisestä kaapelin pituudesta (katso taulukko 1). Jos pituus on alle 10 metriä, niin vain yksi SPD on välttämätön ja SPD on asennettava samaan läheisyyteen kuin invertteri. Jos kaapelin pituus on yli 10 metriä, asenna sitten yksi SPD invertterin läheisyyteen ja toinen SPD ruutuun, joka on lähellä aurinkopaneelia.
Reittikaapelit siten, että vältetään suuret kapellisilmurit. AC- ja DC -linjat ja tietolinjat on reitittävä yhdessä potentiaalisten sitoutumisjohtimien kanssa koko reittiä pitkin varmistaakseen, että kapellisilmuria ei muodosteta reitittämästä useiden merkkijonojen yli tai kun invertteri kytketään ruudukkoyhteyteen.
Taulukko 1.SPD -valinta.
Kuinka yhdistää SPD: t inverttereihin
PV -maatilat koostuvat erittäin herkistä laitteista, jotka tarvitsevat laajaa suojaa. Koska PV -maatilat luovat tasavirta (DC) -tehoa, invertterit (jotka ovat välttämättömiä tämän tehon muuntamiseksi tasavirta AC: ksi) ovat olennainen osa niiden sähkötuotantoa. Valitettavasti invertterit eivät ole vain erittäin alttiita salamalakoille, vaan ne ovat uskomattoman kalliita.
NFPA 780,Standardi salamasuojausjärjestelmien asentamiselle, kohdassa 12.4.2.3 vaatii lisävarusteen lisävarustetun tulon lisätietoja, jos järjestelmän invertteri on yli 30 metrin päässä lähimmistä yhdistelmä- tai rekombineraatikosta.
Asenna SPD sulakkeiden ja invertterin väliin, jos on merkkijono -suojaajia (kuten sulakkeet, tasavirtakatkaisijat tai merkkijono -diodeja) [katso kuva 2].
Kuva 2.SPD on oikein ja väärin kytketty invertteriin merkkijono -suojaimien kanssa.
SPD: n yhdistäminen, kun invertteri on integroidulla sulakerasialla, varmista, että sisäiset sulakkeet ohitetaan ja että ulkoiset merkkijono -sulakkeet on kytketty (katso kuva 3). SPD: t on asennettava invertterin ulkopuolelle ja NEMA -tyypille - 3 R -kotelo tai korkeampi, jos se on ulkokäyttö.
Merkkijono -invertterit tulee asentaa mahdollisimman lähelle merkkijonoja. SPD -kaapelien, jotka muodostavat yhteyden L+/L - -verkkoon, ja SPD: n päätelohkon ja maapallon väylän välissä on oltava alle 2,5 metriä. Mitä lyhyemmät yhteyskaapelit, sitä tehokkaammat ja kustannukset - tehokas suoja on.
Yhdistä merkkijono ennen invertteria ja kytke ne SPD: hen toisiinsa liittymiskohdassa.
SPD -yhdistelmät tulisi suunnitella jokaiselle tulolle, kun invertterissä on useita MPP -seurantalaitteita. Jokaisessa tulossa on käytettävä SPD: tä, joka on sulatettu merkkijono diodilla.
Kuva 3.SPD, joka on kytketty invertteriin integroidulla sulakerasialla
Johtopäätös
Aurinkosähkölaitteiden käyttäminen ilman asianmukaista ylijännitesuojaa on enemmän kuin riskialtista liiketoimintaa - se on holtiton.
Jotta aurinkokunta olisi vihreämmän maailman tulevaisuus, ne on suojattava. Salaman esiintyminen on pysäyttämätöntä ja siten suoja on välttämätöntä.
Photosholtic Systemsin haavoittuvuus salamalakkeille - Sekä suora että epäsuora - tarkoittaa, että ne on rakennettava luotettavalla ja asianmukaisesti asennetulla ylijännityssuojauksella.
