إجابة سريعة: كيف تختار جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) للطاقة الشمسية؟
اختر جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) للطاقة الشمسية من خلال التأكد من خمسة عناصر أولاً: أقصى جهد للدائرة المفتوحة لسلسلة الألواح الكهروضوئية، وما إذا كان التركيب يتطلب حماية من النوع 2 أو النوع 1+2، ومكان تركيب جهاز الحماية، ومدى قصر أسلاك التوصيل التي يمكن الحفاظ عليها، والمعيار أو مواصفات المشروع المطبقة.
بالنسبة لمعظم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الأسطح والأنظمة التجارية، يبدو مسار الاختيار كما يلي:
| القرار | إجابة عملية |
|---|---|
| ما هو الجهاز المطلوب في جانب التيار المستمر (PV)؟ | جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) مخصص للطاقة الشمسية، وليس جهاز حماية للتيار المتردد (AC SPD) |
| ما هو تصنيف الجهد الأكثر أهمية؟ | Ucpv، يتم اختياره ليكون أعلى من أقصى جهد للدائرة المفتوحة (Voc) لسلسلة الألواح الكهروضوئية في الطقس البارد |
| النوع 2 أم النوع 1+2؟ | النوع 2 للعديد من تطبيقات الاندفاعات الناتجة عن الحث؛ النوع 1+2 حيث يكون التعرض لتيار الصواعق أعلى |
| أين يتم تركيبه؟ | صندوق التجميع، أو مدخل التيار المستمر للمحول، أو عند طرفي مسار كابل التيار المستمر الطويل |
| ما هي المعايير المهمة؟ | IEC 61643-31 و IEC 61643-32 لأجهزة حماية التيار المستمر الكهروضوئية (SPDs)؛ و IEC 61643-11 لأجهزة الحماية من التيار المتردد |
| ما هي تفاصيل التركيب التي يتم إغفالها غالباً؟ | توصيلات جهاز الحماية من الصواعق (SPD) يجب أن تكون قصيرة ومباشرة لتقليل ارتفاع الجهد الحثي أثناء حدوث زيادة مفاجئة في التيار. |
A جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) للطاقة الشمسية هو جهاز حماية من الصواعق يتم تركيبه في جانب التيار المستمر لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وتتمثل وظيفته في الحد من الجهد الزائد العابر الناتج عن الصواعق، أو عمليات التبديل، أو تمديدات الكابلات الخارجية الطويلة، وذلك قبل وصول هذا الجهد إلى العاكس (Inverter)، أو صندوق التجميع، أو إلكترونيات المراقبة، أو غيرها من مكونات جانب التيار المستمر.
في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، لا تُعد الحماية من الصواعق مجرد ملحق في لوحة توزيع التيار المتردد. فغالباً ما يتم تركيب سلاسل الألواح الشمسية على الأسطح، أو في الأراضي المفتوحة، أو على هياكل مرتفعة، أو عبر مسارات كابلات طويلة. يمكن لموصلات التيار المستمر هذه أن تلتقط طاقة الصواعق الحثية أثناء نشاط البرق القريب حتى في حال عدم تعرض المصفوفة لصاعقة مباشرة. ولهذا السبب، فإن تصميم الحماية الكامل للطاقة الشمسية يأخذ في الاعتبار عادةً: موقع جهاز الحماية من الصواعق (SPD) لجانب التيار المستمر., موقع جهاز الحماية من الصواعق (SPD) لجانب التيار المتردد., مسارات الكابلات، والربط، والتأريض، ومستوى تحمل العاكس.
بالنسبة لمشتري VIOX ومصنعي اللوحات الكهربائية، فإن السؤال العملي بسيط: أي جهاز الحماية من ارتفاع الجهد يجب اختياره لجانب التيار المستمر (DC) في الأنظمة الكهروضوئية، وأين يجب تركيبه؟
ما هو جهاز الحماية من الصواعق (SPD) في النظام الشمسي؟
اختصار SPD يعني جهاز الحماية من ارتفاع الجهد. في النظام الشمسي، يعمل جهاز الحماية من الصواعق (SPD) على الحد من ارتفاعات الجهد قصيرة المدى عن طريق تحويل تيار الصواعق نحو الأرضي الوقائي أو نظام ربط تساوي الجهد. وهو لا يغني عن استخدام المصهرات (Fuses) أو قواطع الدائرة أو مفاتيح العزل أو التأريض السليم، بل يعمل بالتكامل معها.
في الأنظمة الكهروضوئية، يتم تقسيم أجهزة الحماية من الصواعق (SPDs) عادةً حسب الموقع:
| موقع جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) | الدور النموذجي | نوع الجهاز النموذجي |
|---|---|---|
| مصفوفة الألواح الشمسية أو صندوق تجميع السلاسل (Combiner Box) | يحد من طاقة الصواعق التي تلتقطها كابلات السلاسل الخارجية للتيار المستمر | جهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD)، عادةً من النوع 2 أو النوع 1+2 اعتماداً على مستوى التعرض للصواعق. |
| دخل التيار المستمر للعاكس | يحمي العاكس (Inverter) من اندفاعات التيار المستمر القادمة من مصفوفة الألواح الشمسية. | DC SPD |
| مخرج التيار المتردد للعاكس أو لوحة توزيع التيار المتردد. | يحد من اندفاعات التيار المتردد القادمة من الشبكة أو تمديدات التوزيع. | AC SPD (جهاز الحماية من زيادة التيار المتردد) |
| خطوط المراقبة والاتصالات. | يحمي كابلات البيانات، وRS485، والإيثرنت، والمستشعرات، أو واجهات المراقبة. | جهاز حماية من اندفاع التيار للإشارات/البيانات متوافق مع نوع الإشارة. |
القاعدة الأهم هي أن جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) يجب أن يتوافق مع الدائرة التي يحميها. مدخل التيار المستمر للألواح الشمسية يحتاج إلى جهاز حماية مصنف للتيار المستمر، ولوحة توزيع التيار المتردد تحتاج إلى جهاز حماية للتيار المتردد.
جهاز الحماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) مقابل جهاز الحماية من اندفاع التيار المتردد (AC SPD) للطاقة الشمسية: ما الفرق بينهما؟
قد تحتاج المنشأة الشمسية إلى حماية من اندفاع التيار لكل من التيار المستمر والتيار المتردد، ولكن هذه الأجهزة ليست قابلة للتبديل.
| نقطة المقارنة | جهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) للأنظمة الكهروضوئية | جهاز حماية من اندفاع التيار المتردد (AC SPD) لمخرج الطاقة الشمسية/جانب الشبكة |
|---|---|---|
| Installed on | سلاسل الألواح الكهروضوئية، صناديق التجميع، مدخل التيار المستمر للعاكس | مخرج التيار المتردد للعاكس، لوحة توزيع التيار المتردد، اللوحة الرئيسية |
| معامل الجهد الرئيسي | Ucpv أو أقصى جهد تشغيل مستمر للتيار المستمر في الأنظمة الكهروضوئية | Uc أو أقصى جهد تشغيل مستمر (MCOV) لأنظمة التيار المتردد |
| الاتجاه القياسي النموذجي | المعيار IEC 61643-31 لأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) المتصلة بجانب التيار المستمر في الأنظمة الكهروضوئية؛ والمعيار IEC 61643-32 لإرشادات الاختيار والتطبيق | المعيار IEC 61643-11 لأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) لأنظمة التيار المتردد منخفضة الجهد |
| مشكلة القوس الكهربائي والفصل | سلوك القوس الكهربائي في التيار المستمر أكثر صعوبة لعدم وجود نقطة عبور طبيعية للصفر في التيار المستمر | يمر تيار التيار المتردد بالصفر في كل دورة، مما يغير سلوك القطع |
| خطأ شائع | استخدام جهاز حماية من التيار المتردد (AC SPD) في جانب التيار المستمر (DC) للنظام الكهروضوئي | افتراض أن جهاز الحماية من التيار المتردد وحده يحمي مصفوفة الألواح الشمسية ومدخل التيار المستمر للمحول (Inverter) |
إذا كان النظام يحتوي على سلاسل كهروضوئية تغذي محولاً، فإن جهاز الحماية من التيار المتردد الموجود في لوحة التوزيع لا يحمي المحول بشكل كامل من الارتفاعات المفاجئة في الجهد التي تدخل عبر مدخل التيار المستمر. يجب تقييم الحماية في جانب التيار المستمر بشكل منفصل.
جهاز الحماية من التيار المستمر من النوع 2 مقابل النوع 1+2: أيهما تحتاج؟
يسأل معظم مشتري أنظمة الطاقة الشمسية أولاً عما إذا كانوا بحاجة إلى جهاز حماية من التيار المستمر من النوع 2 أو النوع 1+2. تعتمد الإجابة على مدى التعرض للصواعق، وتصميم النظام، ووجود نظام حماية خارجي من الصواعق، ومسارات الكابلات، ومتطلبات المشروع.
| حالة النظام الكهروضوئي الشمسي | نقطة البداية الموصى بها | Why it matters |
|---|---|---|
| أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية على الأسطح بدون حماية خارجية من الصواعق وذات تعرض متوسط | جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر من النوع 2 | الحماية من الارتفاعات المفاجئة في الجهد الناتجة عن الحث والاضطرابات العابرة الناتجة عن عمليات التبديل |
| أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التجارية على الأسطح ذات مسارات كابلات التيار المستمر الطويلة | استخدام جهاز حماية من الصواعق (SPD) من النوع 2 للتيار المستمر عند نقاط دخول التيار المستمر الرئيسية؛ مع مراعاة تعدد المواقع | زيادة طول الكابلات تزيد من مخاطر الارتفاعات المفاجئة في الجهد الناتجة عن الحث ومن مساحة الحلقة |
| مصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على الأرض في مناطق مكشوفة، أو فوق التلال، أو في الحقول المفتوحة، أو في المناطق ذات معدلات الصواعق العالية | قد يتطلب تقييم مخاطر التصميم استخدام جهاز حماية من الصواعق (SPD) من النوع 1+2 للتيار المستمر | احتمالية أعلى لدخول جزء من تيار الصاعقة إلى النظام |
| المبنى يحتوي على نظام حماية خارجي من الصواعق ولا يمكن الحفاظ على مسافة الفصل | عادة ما يتم اختيار جهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) من النوع 1+2 | قد تكون الأنظمة الكهروضوئية (PV) معرضة لمكونات تيار الصواعق |
| محطات العاكس (Inverter) ذات النطاق التجاري أو القيمة العالية | استراتيجية حماية منسقة تجمع بين النوع 1+2 والنوع 2 | وقت التوقف وتكلفة الاستبدال تبرر استخدام الحماية متعددة الطبقات |
للحصول على شرح أوسع لأدوار أجهزة النوع 1 والنوع 2 والنوع 3، راجع دليل VIOX جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) النوع 1 مقابل النوع 2 مقابل النوع 3.
ملاحظة هندسية: النوع لا يعني نفس تصنيف الجهد الكهربائي
لا يعتبر جهاز الحماية من التيار المستمر (SPD) من النوع 2 مناسباً تلقائياً لكل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. إذ لا يزال يتطلب تحديد جهد التشغيل المستمر الأقصى (Ucpv) الصحيح، وتكوين الأقطاب، وسلوك الدائرة القصيرة، وطريقة التركيب المناسبة. تتطلب مصفوفات الطاقة الشمسية بجهد 600 فولت، و1000 فولت، و1500 فولت فحوصات جهد مختلفة حتى لو كانت المشاريع الثلاثة تستخدم حماية من النوع 2.
كيفية اختيار جهد التشغيل المستمر الأقصى (Ucpv) لجهاز حماية التيار المستمر الشمسي
أهم معلمة جهد لجهاز حماية التيار المستمر الكهروضوئي هي Ucpv, ، والتي غالباً ما توصف بأنها أقصى جهد تشغيل مستمر لتطبيقات التيار المستمر الكهروضوئية. يجب أن يظل جهاز الحماية مستقراً أثناء أعلى جهد دائرة مفتوحة طبيعي لمصفوفة الطاقة الشمسية، بما في ذلك ارتفاع الجهد في الطقس البارد.
لا تختر جهاز حماية التيار المستمر بناءً على الجهد الاسمي للتيار المستمر الخاص بالعاكس (Inverter) فقط. ابدأ من أقصى جهد دائرة مفتوحة لسلسلة الألواح الشمسية.
استخدم هذا المفهوم:
Voc_max = Nseries x Voc_module_STC x [1 + |betaVoc| x (25 - Tmin)]
أين:
- Nseries = عدد الوحدات الموصلة على التوالي في كل سلسلة
- Voc_module_STC = جهد الدائرة المفتوحة للوحدة عند ظروف الاختبار القياسية
- betaVoc = معامل درجة حرارة جهد الدائرة المفتوحة (Voc) للوحدة لكل درجة مئوية، محولاً إلى صيغة عشرية
- Tmin = الحد الأدنى المتوقع لدرجة حرارة الخلية أو درجة الحرارة المحيطة للتصميم، اعتماداً على طريقة حساب المشروع
ثم اختر جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) بتصنيف جهد تشغيل (Ucpv) أعلى من الحد الأقصى المحسوب لجهد سلسلة الألواح الكهروضوئية، وذلك وفقاً لورقة بيانات جهاز الحماية ومعايير المشروع.
| فئة نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية | قائمة مختصرة لجهد أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر | تنبيه عند الاختيار |
|---|---|---|
| نظام طاقة شمسية كهروضوئية بجهد 600 فولت | فئة 600 فولت أو فئة Ucpv أعلى مناسبة | التأكد من أن جهد الدائرة المفتوحة (Voc) في الطقس البارد لا يتجاوز تصنيف جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) |
| نظام طاقة شمسية كهروضوئية بجهد 1000 فولت | فئة 1000 فولت أو فئة Ucpv أعلى مناسبة | التحقق من طول سلسلة الألواح ومعامل درجة حرارة الوحدات الكهروضوئية |
| نظام طاقة شمسية كهروضوئية بجهد 1500 فولت | فئة جهاز الحماية من التيار المتردد (SPD) لنظام طاقة شمسية كهروضوئية بجهد 1500 فولت | تأكد من أن الجهاز مخصص تحديداً للعمل مع أنظمة التيار المستمر الكهروضوئية بجهد 1500 فولت |
تتضمن مجموعة منتجات أجهزة الحماية من التيار المتردد (SPD) من VIOX عائلات مخصصة لفئات جهد الأنظمة الكهروضوئية الشائعة، بما في ذلك خيارات 500 فولت، 600 فولت، 800 فولت، 1000 فولت، 1200 فولت، و1500 فولت صفحة منتج VIOX SPD. يجب مطابقة الطراز النهائي مع جهد سلسلة الألواح الكهروضوئية الفعلي، ومعايير المشروع، وبيئة التركيب.
مثال عملي: اختيار جهد التشغيل المستمر (Ucpv) لسلسلة ألواح كهروضوئية في طقس بارد
افترض أن سلسلة ألواح كهروضوئية لديها جهد دائرة مفتوحة إجمالي قدره 900 فولت في ظروف الاختبار القياسية. معامل درجة حرارة جهد الدائرة المفتوحة (Voc) للوحدة هو -0.31% لكل درجة مئوية، ودرجة حرارة التصميم الدنيا هي -10 درجة مئوية.
فرق درجة الحرارة عن 25 درجة مئوية هو:
25 - (-10) = 35°C
ارتفاع الجهد في الطقس البارد هو:
900V x 0.003 x 35 = 94.5V
الحد الأقصى المقدر لجهد الدائرة المفتوحة للسلسلة هو:
900V + 94.5V = 994.5V
في هذه الحالة، قد يكون جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) بجهد 1000 فولت قريباً جداً من الحد الأقصى المحسوب، وذلك يعتمد على تفاوت ورقة البيانات، وهامش المشروع، وقواعد التصميم المحلية. غالباً ما يكون جهاز الحماية من زيادة التيار (PV DC SPD) بجهد 1200 فولت هو الخيار الأكثر عملية، وذلك رهناً بمراجعة مواصفات العاكس والمشروع.
هذا المثال مبسط عمداً. يجب أن تستخدم المشاريع الحقيقية ورقة بيانات الوحدات، وحدود العاكس، وبيانات درجات الحرارة المحلية، ومعايير التصميم المعمول بها.
اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للأنظمة الشمسية الكهروضوئية حسب نوع النظام
لا تتطلب مشاريع الطاقة الكهروضوئية المختلفة نفس تصميم الحماية من زيادة التيار. فأنظمة الأسطح السكنية الصغيرة، والأسطح التجارية ذات مسارات كابلات التيار المستمر الطويلة، ومحطات العاكس على مستوى المرافق، لها مستويات تعرض وتوقعات صيانة مختلفة.
| نوع النظام الكهروضوئي | النهج النموذجي لجهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) في جانب التيار المستمر | ما يجب التحقق منه |
|---|---|---|
| الأنظمة الكهروضوئية على الأسطح السكنية | جهاز حماية من زيادة التيار (SPD) من النوع 2 للتيار المستمر بالقرب من مدخل التيار المستمر للعاكس أو في صندوق تجميع صغير قريب | جهد التشغيل المستمر للأنظمة الكهروضوئية (Ucpv)، دليل العاكس، الكود المحلي، متطلبات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) في جانب التيار المتردد |
| الأنظمة الكهروضوئية على الأسطح التجارية | جهاز حماية من زيادة التيار (SPD) من النوع 2 للتيار المستمر في صناديق التجميع و/أو بالقرب من مداخل العاكس | طول مسار الكابلات، الربط، التعرض للصواعق على الأسطح، حالة الحاوية |
| مصفوفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على الأرض | النوع 2 أو النوع 1+2 اعتماداً على التعرض ومخاطر الصواعق | المسافة إلى العاكس، كثافة الصواعق في الموقع، شبكة التأريض، حلقات الكابلات الخارجية الطويلة |
| نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المزود بنظام حماية خارجي من الصواعق | يتم تقييم جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر من النوع 1+2 عادةً عند نقاط دخول التيار المستمر | مسافة الفصل، الربط، مفهوم الحماية من الصواعق وفقاً للمعيار IEC 62305، مواصفات المشروع |
| محطة عاكس على مستوى المرافق العامة | حماية متعددة الطبقات عبر مصفوفة الألواح/صندوق التجميع، ومدخل التيار المستمر للمحول، ومخرج التيار المتردد | التنسيق، والمراقبة، والإشارة عن بُعد، وخرطوشات الغيار، والوصول لأغراض الصيانة |
| الطاقة الشمسية الكهروضوئية بالإضافة إلى تخزين الطاقة بالبطاريات | يجب مراجعة استراتيجية جهاز الحماية من التيار المستمر (DC SPD) بشكل منفصل لكل من جانب الألواح الكهروضوئية، وجانب البطارية، وجانب المحول/المحول العاكس | فئة جهد التيار المستمر، وتيار العطل، وتوافق الأجهزة، ومتطلبات مورد نظام تخزين طاقة البطاريات (BESS) |
الغرض من هذا الجدول ليس استبدال التصميم الهندسي، بل مساعدة المشترين على طرح أسئلة أفضل في طلبات عروض الأسعار (RFQ) قبل اختيار طراز معين من أجهزة الحماية من التيار المستمر (DC SPD).
مخطط توصيل جهاز الحماية من التيار المستمر (DC SPD) لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
يجب أن يوضح مخطط توصيل جهاز حماية التيار المستمر (SPD) الخاص بالطاقة الشمسية فكرة رئيسية واحدة بوضوح: يتم توصيل جهاز الحماية (SPD) على التوازي مع دائرة التيار المستمر الكهروضوئية، وليس على التوالي مع مسار تيار الحمل..
يتدفق تيار سلسلة الألواح الكهروضوئية عبر دائرة التيار المستمر العادية باتجاه العاكس (Inverter). ويوفر جهاز الحماية (SPD) مساراً لتحويل الاندفاعات الكهربائية من موصلات التيار المستمر إلى الأرضي الوقائي أو نظام الربط عند حدوث جهد زائد عابر.
| عنصر المخطط | التمثيل الصحيح | خطأ شائع |
|---|---|---|
| موصلات القطب الموجب (PV+) والقطب السالب (PV-) | الاستمرار عبر حماية وعزل التيار المستمر باتجاه مدخل العاكس | رسم جهاز الحماية (SPD) كما لو كان يحمل تيار السلسلة العادي على التوالي |
| DC SPD | يتم توصيله بين موصلات النظام الكهروضوئي (PV) والأرضي الوقائي (PE) أو قضيب الربط وفقاً لتكوين النظام | توصيل قطب واحد فقط في الأنظمة التي تتطلب حماية متعددة الأقطاب |
| الأرضي الوقائي أو قضيب الربط | يظهر كمسار قصير ذو معاوقة منخفضة بالقرب من جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) | سلك طويل باللون الأخضر/الأصفر يتم توجيهه حول صندوق التوزيع لغرض الترتيب |
| صندوق التجميع أو مدخل التيار المستمر (DC) للمحول | يظهر كنقطة التركيب الفعلية | وضع جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) بعيداً عن المعدات المراد حمايتها |
| AC SPD (جهاز الحماية من زيادة التيار المتردد) | يتم توضيحها بشكل منفصل عند مخرج العاكس أو لوحة التيار المتردد | بافتراض أن جهاز حماية من اندفاع التيار المتردد (SPD) واحد يحمي جانب التيار المستمر للنظام الكهروضوئي بالكامل |
بالنسبة لنظام كهروضوئي نموذجي، يجب أن يوضح المخطط عادةً طبقات الحماية التالية:
- تدخل سلاسل الألواح الكهروضوئية إلى صندوق تجميع الطاقة الشمسية.
- يشتمل صندوق التجميع على مصهرات تيار مستمر أو قواطع تيار مستمر عند الحاجة، ومفتاح عزل للتيار المستمر أو مفتاح فصل، وجهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD).
- ينتقل مخرج التيار المستمر المجمع إلى مدخل التيار المستمر للعاكس.
- إذا كان مسار التيار المستمر طويلاً، يتم تركيب جهاز حماية آخر من اندفاع التيار المستمر بالقرب من مدخل العاكس.
- يتم حماية مخرج التيار المتردد للعاكس بشكل منفصل باستخدام جهاز حماية مناسب من اندفاع التيار المتردد عند لوحة توزيع التيار المتردد أو لوحة مخرج العاكس.
أين يتم تركيب جهاز الحماية من التيار المستمر (DC SPD) في النظام الشمسي
يعد اختيار موقع جهاز الحماية من التيار المستمر (SPD) بنفس أهمية اختيار الجهاز نفسه. فجهاز الحماية ذو التصنيف الصحيح قد يسمح بمرور جهد متبقي عالٍ إلى العاكس (Inverter) إذا تم تركيبه في موقع غير مناسب أو باستخدام كابلات طويلة.
| نقطة التثبيت | متى يتم استخدامه | ملاحظة عملية حول الاختيار |
|---|---|---|
| داخل صندوق تجميع الألواح الشمسية (PV Combiner Box) | الأنظمة متعددة السلاسل، ونقاط تجميع المصفوفات الخارجية، ومسارات الكابلات الطويلة | غالباً ما يكون الموقع الأفضل للتحكم في تيار الاندفاع المستمر (DC Surge) من جهة المصفوفة |
| بالقرب من مدخل التيار المستمر للعاكس (Inverter) | حماية إلكترونيات العاكس من ارتفاعات جهد التيار المستمر القادمة من الألواح الشمسية | مهم بشكل خاص عندما يكون العاكس بعيداً عن مصفوفة الألواح |
| عند طرفي المصفوفة/صندوق التجميع والعاتس | مسافة كابلات التيار المستمر الطويلة بين المصفوفة والعاكس | يساعد في الحد من ارتفاع الجهد عند طرفي الكابل |
| لوحة توزيع التيار المتردد (AC) | الحماية من ارتفاع الجهد في جانب الشبكة أو مخرج العاكس | يتطلب جهاز حماية من ارتفاع الجهد المتردد (AC SPD)، وليس جهاز حماية من التيار المستمر (DC SPD) |
| خزانة الاتصالات أو واجهة المراقبة | خطوط البيانات، المراقبة عن بعد، RS485، إيثرنت، المستشعرات | يتطلب جهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) مخصص للإشارات يتوافق مع نوع خط البيانات |
قد يتضمن مخطط الحماية الحالي للنظام الكهروضوئي أيضاً قواطع دوائر كهربائية صغيرة بتيار مستمر و مفتاح عازل التيار المستمر. تؤدي هذه الأجهزة وظائف مختلفة عن جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD). يعمل قاطع الدائرة المصغر للتيار المستمر (DC MCB) على الحماية من التيار الزائد في سياق التطبيق الصحيح، ويوفر جهاز العزل وظيفة التبديل/الفصل، بينما يعمل جهاز (SPD) على الحد من الجهد الزائد العابر.
قاعدة العشرة أمتار: عندما لا يكون جهاز حماية (SPD) واحد للتيار المستمر كافياً
في العديد من تصميمات الأنظمة الكهروضوئية، تحدد المسافة بين المصفوفة الكهروضوئية والعاكس ما إذا كان موقع واحد لجهاز حماية (SPD) للتيار المستمر كافياً. قاعدة التصميم الشائعة هي:
- إذا كانت مسافة كابل التيار المستمر بين المصفوفة والعاكس قصيرة، فقد يكون جهاز حماية (SPD) واحد للتيار المستمر بالقرب من مدخل العاكس أو في صندوق التجميع المجاور كافياً، وذلك اعتماداً على تخطيط النظام.
- إذا كان مسار كابل التيار المستمر (DC) أطول من 10 أمتار تقريباً، فيجب التفكير في توفير الحماية عند كلا الطرفين: جهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) بالقرب من مصفوفة الألواح الشمسية أو صندوق التجميع، وآخر بالقرب من مدخل التيار المستمر في العاكس (Inverter).
السبب لا يقتصر على المسافة فقط. فالكابلات الخارجية الطويلة يمكن أن تلتقط جهد اندفاع مستحث، وقد يتسبب الاندفاع الذي يدخل من أحد الطرفين في حدوث جهد ضار عند الطرف الآخر إذا كانت نقطة الحماية بعيدة جداً.
بالنسبة لأعمال المقاولات (EPC) وتجميع اللوحات، تعامل مع قاعدة الـ 10 أمتار كنقطة فحص تصميمية، وليس كبديل لمعايير المشروع أو تقييم مخاطر الصواعق أو متطلبات الشركة المصنعة للعاكس.
حافظ على قصر طول أسلاك جهاز الحماية من اندفاع التيار (DC SPD)
تعد أسلاك جهاز الحماية (SPD) مساراً لاندفاعات التيار عالية التردد. أثناء حدوث اندفاع سريع، يضيف كل سنتيمتر إضافي من الموصل هبوطاً في الجهد الاستقرائي. الفيزياء الأساسية هي:
V = L x di/dt
أين:
- V هو ارتفاع الجهد الاستقرائي المضاف بواسطة السلك
- L هو حث الأسلاك
- di/dt هو معدل ارتفاع تيار الاندفاع
لهذا السبب يمكن أن يكون أداء كابل جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) الممدد بشكل جميل سيئاً إذا كان يشكل حلقة طويلة حول لوحة التوزيع. في ممارسات التركيب القائمة على معايير اللجنة الكهرتقنية الدولية (IEC)، يُحفظ إجمالي طول التوصيل حول مسار حماية SPD قصيراً قدر الإمكان، حيث يُستخدم غالباً طول 0.5 متر كهدف رئيسي لتوصيلات SPD فعالة.
إرشادات التركيب العملية:
- قم بتركيب جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) بالقرب من الموصلات وقضيب الربط الذي يحميه.
- تجنب الحلقات الطويلة بين جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) وموصل التأريض (PE) أو موصل الربط.
- تجنب الانحناءات الحادة قدر الإمكان.
- حافظ على المسارات الموجبة والسالبة ومسارات الربط مدمجة ومباشرة.
- استخدم أحجام موصلات وحماية احتياطية وفقاً لما تتطلبه الشركة المصنعة لجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) والمعايير المعمول بها.
كيفية اختيار تصنيفات أجهزة الحماية من اندفاع التيار (DC SPD) لأنظمة الطاقة الشمسية
عند مقارنة أوراق بيانات أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر، لا تعتمد على رقم واحد فقط. يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار الجهد، وقدرة تحمل تيار الصواعق، ومستوى الحماية، وسلوك الدائرة القصيرة، وإمكانية مراقبة حالة الصيانة.
| المعلمة | المعنى | لماذا يعد هذا الأمر مهماً في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية |
|---|---|---|
| Ucpv | أقصى جهد تشغيل مستمر لاستخدامات التيار المستمر في الأنظمة الكهروضوئية | يجب أن يتجاوز أقصى جهد للدائرة المفتوحة للنظام الكهروضوئي في الظروف الباردة |
| في | تيار التفريغ الاسمي، وعادة ما يكون مخصصاً لأحداث زيادة التيار المتكررة | يشير إلى المتانة في ظل زيادات التيار المستحثة المتكررة |
| Imax | أقصى تيار تفريغ في سياق اختبار أجهزة الحماية من النوع الثاني (Type 2 SPD) | يساعد في مقارنة قدرة التعامل مع ذروة زيادة التيار ضمن نفس فئة الجهاز |
| Iimp | تيار النبضة لأجهزة النوع 1 أو النوع 1+2 | ذو صلة في الحالات التي قد يتواجد فيها تيار صاعقة جزئي |
| أعلى | مستوى حماية الجهد الكهربائي | مستوى حماية أقل (Up) يعني عموماً جهد تمرير أقل، ولكن يجب تقييمه مع التنسيق وطول أسلاك التركيب |
| اتجاه تيار القصر الكهروضوئي (Iscpv) / تصنيف تيار القصر (SCCR) | سلوك القصر أو تحمل التيار مع الحماية الاحتياطية المطلوبة | أمر بالغ الأهمية لأن تيار خطأ التيار المستمر الكهروضوئي وسلوك الفصل يختلفان عن أنظمة التيار المتردد |
| تكوين العمود | تكوين ثنائي القطب (2P)، ثلاثي القطب (3P)، أو تكوين كهروضوئي خاص بالتطبيق | يجب أن يتطابق مع أنظمة الأسلاك الكهروضوئية ذات التيار المستمر المؤرضة أو غير المؤرضة أو الخاصة بالنظام |
| بيان الحالة | مؤشر مرئي وإشارة عن بُعد اختيارية | يساعد فرق الصيانة في معرفة متى وصلت خرطوشة جهاز حماية التيار المفاجئ (SPD) إلى نهاية عمرها الافتراضي |
لا تقارن تصنيفات الكيلو أمبير (kA) دون سياق
من المغري اختيار أكبر رقم للكيلو أمبير (kA) على صفحة المنتج، لكن هذه ليست دائماً أفضل طريقة للاختيار. يمكن أن يكون تصنيف تيار الاندفاع الأعلى مفيداً، ولكن فقط عندما يتوافق الجهاز أيضاً مع متطلبات جهد التشغيل المستمر (Ucpv)، ومستوى الحماية (Up)، ومتطلبات قصر الدائرة، وتصنيف النوع، وموقع التركيب، والتنسيق مع أجهزة الحماية في المنبع والمصب.
جهاز حماية التيار المفاجئ (SPD) للتيار المستمر من النوع 1+2 للطاقة الشمسية: متى يكون استخدامه منطقياً
يجمع جهاز حماية التيار المفاجئ (SPD) للتيار المستمر من النوع 1+2 بين خصائص تيار الصواعق وخصائص الحد من الاندفاع في عائلة أجهزة واحدة. في مشاريع الطاقة الكهروضوئية، يكون هذا النوع أكثر أهمية عندما يكون جانب التيار المستمر معرضاً لطاقة اندفاع أعلى.
ضع في اعتبارك استخدام جهاز حماية التيار المفاجئ (SPD) للتيار المستمر من النوع 1+2 عندما:
- يحتوي المبنى على نظام حماية خارجي من الصواعق.
- لا يمكن الحفاظ على مسافة فصل كافية بين تمديدات مصفوفة الألواح الكهروضوئية ونظام الحماية من الصواعق.
- تم تركيب المصفوفة في موقع مكشوف أو في منطقة مفتوحة أو فوق تلة.
- يتميز الموقع بكثافة عالية للصواعق أو تكلفة عالية للتوقف عن العمل.
- تتطلب مواصفات المشروع حماية بجهاز حماية من الصواعق (SPD) قادر على تحمل تيارات الصواعق.
استخدم جهاز حماية من الصواعق (SPD) للتيار المستمر من النوع 2 في الحالات التالية:
- يحتاج المشروع بشكل أساسي إلى الحماية من الارتفاعات المفاجئة في الجهد المستحث والاضطرابات الناتجة عن عمليات التبديل.
- لا يوجد نظام حماية خارجي من الصواعق يؤثر على مصفوفة الألواح الكهروضوئية.
- تحدد الشركة المصنعة للعاكس أو تصميم المشروع استخدام حماية من الصواعق للتيار المستمر من النوع 2.
- تتم إضافة الحماية داخل صندوق التجميع أو لوحة التيار المستمر (DC) بجانب العاكس لتوفير حماية قياسية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الأسطح أو التجارية.
المعياران IEC 61643-31 و IEC 61643-32: ما هي المعايير المهمة؟
بالنسبة لحماية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية من زيادة التيار المستمر، فإن التوجه الرئيسي للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) هو سلسلة معايير IEC 61643:
- IEC 61643-31 يغطي المتطلبات وطرق الاختبار لأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) المتصلة بجانب التيار المستمر في المنشآت الكهروضوئية.
- IEC 61643-32 يوفر مبادئ الاختيار والتطبيق لأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) المتصلة بجانب التيار المستمر في المنشآت الكهروضوئية.
- IEC 61643-11 ينطبق على أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) المتصلة بأنظمة طاقة التيار المتردد منخفضة الجهد.
هذا التمييز مهم لأن جهاز الحماية من زيادة التيار المستمر (DC SPD) الخاص بالطاقة الشمسية ليس مجرد جهاز حماية للتيار المتردد (AC SPD) بملصق مختلف. إذ تختلف سياق الاختبار، وسلوك الجهد، ومتطلبات الفصل، ومخاطر التطبيق.
بالنسبة للمشاريع في أمريكا الشمالية، قد تكون معايير UL 1449 ومتطلبات الكود الكهربائي المحلي ذات صلة أيضاً. وبالنسبة لأي سوق، يجب على مهندس المشروع التأكد من إصدار المعيار الدقيق، والاعتماد المحلي، ومتطلبات دليل العاكس، ومتطلبات السلطة المختصة.
المستندات المطلوبة قبل الموافقة على جهاز حماية التيار المستمر (SPD) الخاص بالطاقة الشمسية
بالنسبة للمشتريات بين الشركات (B2B)، فإن السؤال الأكثر أماناً ليس فقط “ما هو السعر؟” بل “ما هي الوثائق التي تثبت أن جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) هذا مناسب لتطبيقات التيار المستمر الكهروضوئية؟”
| المستند أو الدليل | Why it matters |
|---|---|
| ورقة بيانات جهاز حماية التيار المستمر (DC SPD) | تأكيد قيم Ucpv، وIn، وImax، وIimp إن وجدت، وUp، وتكوين الأقطاب، وطريقة التوصيل |
| وثائق اختبار أو مطابقة المعيار الدولي IEC 61643-31 | تساعد في التحقق من أن الجهاز مخصص للحماية من اندفاع التيار في أنظمة التيار المستمر الكهروضوئية، وليس فقط لاستخدامات أجهزة الحماية من التيار المتردد منخفض الجهد |
| مخطط الأسلاك من الشركة المصنعة | يمنع التوصيل غير الصحيح للأقطاب، وتوجيه خط التأريض (PE) بشكل خاطئ، وتكوينات التأريض غير المناسبة |
| تعليمات الحماية الاحتياطية | يؤكد ما إذا كان يلزم وجود مصهر (فيوز) في المنبع، أو قاطع دائرة تيار مستمر (DC MCB)، أو أي وسيلة حماية أخرى |
| وصف مؤشر نهاية العمر الافتراضي | يؤكد حالة نافذة الرؤية، وسلوك الخرطوشة القابلة للتوصيل، والملامس الاختياري للتحكم عن بعد |
| إرشادات البيئة والحاوية (الصندوق) | مهم لصناديق التجميع الخارجية، وظروف الحرارة العالية، والرطوبة، والمواقع الساحلية، وخطر التكثيف |
إذا لم يتمكن المورد من توضيح ما إذا كان المنتج مخصصاً للاستخدام في أنظمة التيار المستمر الكهروضوئية (PV DC)، فلا ينبغي للمشتري اعتباره جهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) مخصصاً للطاقة الشمسية.
أخطاء شائعة في تركيب أجهزة الحماية من الصواعق (SPD) لأنظمة الطاقة الشمسية
الخطأ الأول: استخدام جهاز حماية من الصواعق (SPD) مخصص للتيار المتردد (AC) في جانب التيار المستمر (DC)
يُعد هذا أخطر خطأ في الاختيار؛ حيث تتطلب دوائر التيار المستمر الكهروضوئية أجهزة حماية مصنفة خصيصاً لهذا الغرض. قد لا يتمكن جهاز الحماية المخصص للتيار المتردد من التعامل بأمان مع الجهد وخصائص انقطاع التيار المستمر في الدوائر الكهروضوئية.
الخطأ الثاني: اختيار جهد التشغيل المستمر (Ucpv) بقيمة منخفضة جداً
يؤدي الطقس البارد إلى رفع جهد الدائرة المفتوحة (Voc) للألواح الشمسية. إذا تم اختيار تصنيف جهد جهاز الحماية بناءً على الجهد الاسمي للنظام بدلاً من القيمة القصوى المحسوبة لجهد الدائرة المفتوحة، فقد يتعرض الجهاز للإجهاد أثناء التشغيل العادي.
الخطأ الثالث: الحماية من جانب التيار المتردد (AC) فقط
على الرغم من أهمية وجود جهاز حماية من الصواعق في لوحة التوزيع، إلا أنه لا يغني عن ضرورة تقييم مخاطر الصواعق في جانب التيار المستمر. غالباً ما تكون مداخل التيار المستمر في العاكس (Inverter) هي المكونات الإلكترونية الأكثر تكلفة والمتصلة مباشرة بكابلات الطاقة الشمسية الطويلة الموجودة في الخارج.
الخطأ الرابع: تركيب جهاز الحماية (SPD) على مسافة بعيدة جداً من المعدات المراد حمايتها
وجود كابل طويل بين جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) ومدخل العاكس يقلل من جودة الحماية. يجب وضع جهاز الحماية بالقرب من المعدات أو نقطة دخول الكابل التي يحميها.
الخطأ الخامس: الأسلاك الطويلة وحلقات التوصيل الكبيرة
لا تُعد أسلاك جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) أسلاك طاقة عادية منخفضة التردد أثناء حدوث اندفاع التيار. الأسلاك الطويلة تضيف جهداً تحريضياً. اجعل مسار اندفاع التيار قصيراً ومباشراً ومدمجاً.
الخطأ السادس: تجاهل إشارات الحالة عن بُعد
في محطات الطاقة الشمسية التجارية، قد يظل خرطوشة جهاز الحماية التالفة دون ملاحظة إذا كان الجهاز يحتوي فقط على مؤشر مرئي داخل صندوق مغلق. يمكن أن تساعد نقاط التلامس الخاصة بالإشارات عن بُعد فرق الصيانة في تحديد حالة نهاية العمر الافتراضي للجهاز دون انتظار الفحص اليدوي التالي.
الخطأ السابع: سوء تصميم الحاويات الخارجية
تواجه صناديق التجميع الخارجية الحرارة، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، والرطوبة، والتكثيف. قد يتقادم جهاز الحماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) المثبت في حاوية سيئة التصميم بشكل أسرع، حتى لو كان تصنيف الجهاز نفسه يبدو صحيحاً. بالنسبة لخزائن الطاقة الشمسية الخارجية، تحقق من تصنيف الحاوية، والظروف الحرارية، وإحكام غلق كابلات التوصيل، والتحكم في التكثيف، وسهولة الوصول للصيانة.
قائمة التحقق لاختيار أجهزة الحماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) لمشتري أنظمة الطاقة الشمسية
استخدم قائمة التحقق هذه قبل طلب السعر أو الموافقة على تصميم جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) الخاص بنظام الطاقة الكهروضوئية (PV).
| عنصر الفحص | ما يجب التأكد منه |
|---|---|
| جهد نظام الطاقة الكهروضوئية (PV) | 600 فولت، 1000 فولت، 1200 فولت، 1500 فولت، أو فئة التيار المستمر (DC) الخاصة بالمشروع |
| أقصى جهد للدائرة المفتوحة (Voc) لسلسلة الألواح الكهروضوئية | يجب تضمين تصحيح درجة الحرارة المنخفضة، وليس فقط الجهد الاسمي |
| نوع SPD | النوع 2 أو النوع 1+2 بناءً على التعرض للصواعق وتصميم المشروع |
| نقطة التثبيت | صندوق التجميع، مدخل التيار المستمر (DC) للمحول، كلا الطرفين، أو مخرج التيار المتردد (AC) |
| جانب التيار المستمر (DC) مقابل جانب التيار المتردد (AC) | جهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) لمدخلات الطاقة الشمسية؛ وجهاز حماية من اندفاع التيار المتردد (AC SPD) لمخرج العاكس أو جانب الشبكة |
| Ucpv | يجب أن يكون مناسباً لأقصى جهد تيار مستمر محسوب للنظام الشمسي |
| أعلى | يجب أن يتوافق مع مستوى تحمل المعدات المحمية وطول كابلات التوصيل |
| In / Imax / Iimp | يجب أن يتطابق مع مستوى التعرض، وتصنيف النوع، ومواصفات المشروع |
| السلوك عند حدوث قصر في الدائرة (Short-circuit) | التأكد من متطلبات الحماية الاحتياطية أو تيار القصر (Iscpv/SCCR) من ورقة البيانات الفنية |
| تكوين العمود | يجب أن يتوافق مع نظام التوصيل الشمسي سواء كان مؤرضاً أو عائماً أو خاصاً بنظام معين |
| بيان الحالة | مؤشر بصري، خرطوشة قابلة للاستبدال، وتلامس عن بعد إذا لزم الأمر |
| المعايير | الامتثال لمعايير IEC 61643-31/32 أو UL 1449 أو المتطلبات المحلية حسب السوق |
تنسيق المواصفات الموصى به لجهاز الحماية من الصواعق (SPD) الخاص بأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
للحصول على طلبات عروض أسعار (RFQ) أكثر وضوحاً، لا تكتفِ بكتابة “سعر جهاز حماية من الصواعق للطاقة الشمسية”. أرسل مواصفات تتضمن ظروف التصميم الفعلية.
نموذج لتنسيق طلب عرض الأسعار (RFQ):
| حقل طلب عرض الأسعار (RFQ) | مثال على المدخلات |
|---|---|
| التطبيق | نظام كهروضوئي على الأسطح / نظام كهروضوئي مثبت على الأرض / محطة عاكس تجارية |
| جهد نظام الطاقة الكهروضوئية (PV) | 1000 فولت تيار مستمر أو 1500 فولت تيار مستمر |
| أقصى جهد للدائرة المفتوحة (Voc) للسلسلة | القيمة المحسوبة تحت درجة الحرارة الدنيا |
| نوع SPD | جهاز حماية من التيار المستمر (SPD) من النوع 2 أو النوع 1+2 |
| نقطة التثبيت | صندوق التجميع و/أو مدخل التيار المستمر للمحول |
| تكوين العمود | قطبان (2P)، 3 أقطاب (3P)، أو حسب متطلبات المشروع |
| الاتجاه القياسي المطلوب | معيار IEC 61643-31 أو UL 1449 أو المتطلبات المحلية |
| مراقبة الحالة | مؤشر بصري فقط أو تلامس إشارة عن بُعد |
| حالة الحاوية (الصندوق) | غرفة عاكس داخلية، صندوق تجميع خارجي، موقع ساحلي، حرارة عالية |
يساعد هذا التنسيق شركة VIOX أو أي مورد مؤهل في اختيار عائلة أجهزة الحماية من التيار المستمر (DC SPD) المناسبة بدلاً من تقديم عرض سعر لجهاز يطابق كلمة مفتاحية واحدة فقط.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن لجهاز حماية من التيار المتردد (SPD) واحد حماية كل من جانب التيار المستمر (PV DC) وجانب مخرج التيار المتردد (AC)؟
لا. يحمي جهاز الحماية من التيار المستمر (DC SPD) جانب دخل الألواح الشمسية، بينما يحمي جهاز الحماية من التيار المتردد (AC SPD) مخرج العاكس أو جانب الشبكة/التوزيع. غالباً ما يتضمن تصميم الحماية الكامل من الصواعق في الأنظمة الشمسية تقييم كلا الجانبين، لأن طاقة الصواعق يمكن أن تدخل عبر كابلات الألواح الشمسية الخارجية أو عبر شبكة توزيع التيار المتردد.
كيف أعرف ما إذا كان يجب علي تركيب جهاز حماية واحد للتيار المستمر (DC SPD) أو جهازين؟
تحقق من المسافة بين مصفوفة الألواح الشمسية أو صندوق التجميع والعاكس. إذا كان مسار كابل التيار المستمر قصيراً، فقد يكون جهاز حماية واحد موضوع في مكان مناسب كافياً اعتماداً على تصميم النظام. أما إذا كان مسار كابل التيار المستمر طويلاً، وعادة ما يكون حوالي 10 أمتار أو أكثر، فغالباً ما يقوم المهندسون بتقييم تركيب أجهزة الحماية عند كلا الطرفين: واحد بالقرب من المصفوفة أو صندوق التجميع والآخر بالقرب من دخل التيار المستمر للعاكس.
ماذا يحدث إذا كان جهد التشغيل المستمر للألواح (Ucpv) أقل من جهد سلسلة الألواح الشمسية الفعلي؟
قد يتعامل جهاز الحماية (SPD) مع جهد التشغيل الطبيعي للألواح الشمسية على أنه حالة جهد زائد. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة، أو انتهاء العمر الافتراضي للجهاز قبل أوانه، أو إشارات فشل خاطئة، أو نمط فشل خطير. يجب اختيار قيمة (Ucpv) لتكون أعلى من أقصى جهد للدائرة المفتوحة لسلسلة الألواح الشمسية في الطقس البارد، وليس فقط أعلى من الجهد الاسمي للعاكس.
لماذا يعد طول الأسلاك مهماً إذا كان جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) يتمتع بقيمة جهد حماية (Up) منخفضة؟
يتم قياس قيمة جهد الحماية (Up) في ورقة بيانات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) تحت ظروف اختبار قياسية. أما في لوحة التوزيع الفعلية، فإن الأسلاك الطويلة تضيف جهداً حثياً أثناء حدوث زيادة سريعة في التيار. يمكن أن يكون جهد التمرير الفعلي عند العاكس أعلى من قيمة (Up) المسجلة على الجهاز إذا كان مسار الأسلاك طويلاً أو ملتفاً أو غير مؤرض بشكل جيد.
هل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر من النوع (1+2) أفضل دائماً من النوع (2)؟
ليس دائماً. يكون النوع (1+2) مفيداً في المواقع المتوقع تعرضها لتيارات الصواعق، مثل الأنظمة المزودة بحماية خارجية من الصواعق أو المصفوفات شديدة التعرض للمخاطر. بالنسبة للعديد من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية القياسية على الأسطح أو في المنشآت التجارية حيث تكون الزيادات الناتجة عن الحث هي الشاغل الرئيسي، قد يكون اختيار جهاز حماية من النوع (2) هو الخيار الأنسب. يجب أن يستند القرار إلى تقييم مخاطر الصواعق للمشروع ومتطلبات التصميم المحلية.
هل يجب تركيب جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر قبل أم بعد مفتاح العزل (DC isolator)؟
يعتمد الموقع الدقيق على تصميم صندوق التجميع أو مدخل العاكس ومخطط الأسلاك الخاص بالشركة المصنعة. النقطة المهمة هي ضرورة توصيل جهاز الحماية بالقرب من الموصلات المحمية وقضيب التأريض باستخدام أسلاك قصيرة. لا ينبغي وضعه في مكان بعيد لمجرد سهولة ترتيب اللوحة.
ما هي إشارة المراقبة عن بُعد التي يجب أن يوفرها جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التجارية؟
غالباً ما تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التجارية والمرافق أجهزة حماية مزودة بنافذة حالة مرئية بالإضافة إلى ملامس إشارة عن بُعد اختياري، يتم توصيله عادةً بنظام مراقبة أو دائرة إنذار أو نظام تحكم إشرافي. يساعد هذا فرق الصيانة على اكتشاف نهاية العمر الافتراضي لجهاز الحماية دون الحاجة إلى فتح كل صندوق تجميع يدوياً.
هل يمكن لجهاز حماية التيار المستمر (DC SPD) الخاص بالطاقة الشمسية حماية العاكس إذا كان صندوق التجميع بعيداً؟
جزئياً فقط. إذا كان صندوق التجميع بعيداً عن العاكس، فقد يظل الكابل الواصل بينهما عرضة لالتقاط جهد اندفاعي مستحث. في هذه الحالة، قد تكون هناك حاجة إلى جهاز حماية ثانٍ للتيار المستمر بالقرب من مدخل التيار المستمر للعاكس لتقليل الجهد الاندفاعي الذي يصل إليه.
ما هي المستندات التي يجب أن أطلبها من مورد أجهزة حماية التيار المستمر (DC SPD) قبل استخدامها في صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية؟
اطلب ورقة بيانات الجهاز، ومخطط التوصيل، وتصنيف الجهد الأقصى (Ucpv)، وتصنيفات تيار التفريغ الاسمي/الأقصى (In/Imax) أو تيار النبضة (Iimp)، وقيمة مستوى الحماية (Up)، وتعليمات الحماية الاحتياطية، وتفاصيل مؤشر نهاية العمر الافتراضي، ووثائق الاختبار أو الامتثال المتعلقة بمعيار IEC 61643-31 حيثما ينطبق ذلك. بالنسبة لصناديق التجميع الخارجية، تأكد أيضاً من متطلبات البيئة والحماية (Enclosure).
هل يغني جهاز حماية التيار المستمر (DC SPD) عن استخدام مصهرات الطاقة الكهروضوئية (PV fuses)، أو قواطع الدائرة المصغرة للتيار المستمر (DC MCBs)، أو مفاتيح العزل للتيار المستمر؟
لا. يعمل جهاز حماية التيار المستمر على الحد من الجهد الزائد العابر. بينما تحمي مصهرات الطاقة الكهروضوئية أو قواطع الدائرة المصغرة (DC MCBs) من التيار الزائد حيثما ينطبق ذلك، وتوفر مفاتيح العزل وظائف الفصل أو العزل. تؤدي هذه الأجهزة وظائف مختلفة ويجب تنسيقها في تصميم صندوق التجميع أو مدخل العاكس.
الختام
لا يتم اختيار أفضل جهاز حماية للتيار المستمر للطاقة الشمسية بناءً على قيمة التيار (kA) الأعلى فحسب، بل يتم اختياره من خلال مطابقة جهد التيار المستمر للنظام الكهروضوئي، ودور الجهاز (النوع 2 أو النوع 1+2)، وموقع التركيب، وطول الكابل، وطول أسلاك التوصيل، وتصميم التأريض/الربط، والمعايير ذات الصلة مثل IEC 61643-31 و IEC 61643-32.
بالنسبة لمعظم المشترين، تسلسل التقييم الصحيح هو:
- تأكد مما إذا كانت نقطة الحماية في جانب التيار المستمر (DC) أم جانب التيار المتردد (AC).
- احسب أقصى جهد للدائرة المفتوحة (Voc) لسلسلة الألواح الكهروضوئية في الظروف الباردة.
- اختر فئة جهد التشغيل المستمر (Ucpv) المناسبة.
- حدد الاختيار بين النوع 2 (Type 2) أو النوع 1+2 (Type 1+2) بناءً على مستوى التعرض للصواعق.
- ضع جهاز الحماية من الصواعق (SPD) بالقرب من المعدات المراد حمايتها مع الحفاظ على قصر طول الأسلاك.
- تأكد من الحماية الاحتياطية، ومؤشر الحالة، وبيئة صندوق الحماية.
إذا كنت تختار منتجات SPD للتيار المستمر لصناديق تجميع الطاقة الشمسية، أو حماية مدخلات العاكس، أو لوحات توزيع الطاقة الشمسية، يمكن لشركة VIOX المساعدة في اختيار المنتج المناسب. عائلة أجهزة الحماية من الصواعق (SPD). وفقاً لفئة الجهد الفعلي، ونقطة التركيب، ومتطلبات المشروع.
