DC SPD napelemes rendszerekhez: Hogyan válasszuk ki az Ucpv értéket, a típust és az elhelyezést

A napelemes DC SPD-t a PV-mező és a telepítés alapján válassza ki, ne a névleges feszültség vagy a legnagyobb kA érték alapján. Először számítsa ki egy sztring maximális hideg időjárási üresjárási feszültségét. Ezután válasszon ki egy megfelelő Ucpv értékkel és rendszerkonfigurációval rendelkező fotovillamos DC SPD-t, a villámkitettség és a villámvédelmi terv alapján válasszon Type 2 vagy Type 1+2 típust, döntse el, hol van szükség védelemre, majd ellenőrizze az Up értéket, a rövidzárlati kompatibilitást, a tartalék védelmet és a gyártó pontos utasításait.

Kiválasztási ellenőrzés	Rögzítendő döntés
Maximális sztringfeszültség	Számított hideg időjárási Voc a leghosszabb megengedett sztringhez
SPD feszültség-megfelelőség	Ucpv és az adott maximális feszültségnek megfelelő PV rendszerkonfiguráció
SPD típus	2-es típusú vagy 1+2-es típusú, a kitettség, a külső villámvédelmi rendszer (LPS), a távolság és a projekt előírásai alapján
Elhelyezés	Napelemes mező/gyűjtődoboz, inverter DC bemenet, vagy mindkét kábelvég a tervezési felülvizsgálatot követően
Védelmi teljesítmény	Up, In/Imax vagy Iimp, az alkalmazhatóságnak megfelelően, valamint koordináció a berendezés ellenállóképességével
Hibaáram-biztonság	Iscpv/SCCR irány, megengedett tartalék eszköz és rendelkezésre álló hibaáram
Bizonyíték	PV DC adatlap, vonatkozó megfelelőségi/vizsgálati dokumentumok, kapcsolási rajz és telepítési útmutató

Ez az oldal tartalmazza a kiválasztási feladatot. A kapocsszintű elrendezésekhez használja a dedikált SPD huzalozási útmutató és a napelemes gyűjtődoboz kapcsolási rajzát. A projektterv és a pontos SPD kézikönyv marad az irányadó dokumentum.

Mi a szerepe az SPD-nek egy napelemes rendszerben?

A túlfeszültség-levezető korlátozza a rövid idejű túlfeszültséget, és a tervezett védelmi útvonalán keresztül vezeti el a túlfeszültség-áramot. A PV DC oldalon a cél az inverterhez, a gyűjtőberendezéshez, a felügyeleti hardverhez vagy más csatlakoztatott eszközökhöz eljutó tranziens feszültség csökkentése.

Az SPD nem helyettesíti a DC biztosítót, a megszakítót, a szakaszolókapcsolót, az összekötő rendszert vagy a külső villámvédelmi rendszert. Emellett nem szabályozza a tartósan magas feszültséget sem. Ezeket a funkciókat a telepítés részeként kell összehangolni.

A PV rendszerek általában külön felülvizsgálatot igényelnek négy csatlakozási ponton:

• a napelemmező vagy a gyűjtődoboz DC áramköreinél;
• az inverter DC bemeneténél;
• az inverter AC kimeneténél vagy az elosztótáblánál; valamint
• az adat-, érzékelő- vagy kommunikációs vonalaknál.

The DC and AC products are not interchangeable. IEC 61643-31:2018 applies to SPDs dedicated to the DC side of photovoltaic generators and inverters up to 1,500 V DC. IEC 61643-32:2017 addresses selection and application for PV installations. AC-side devices follow the applicable AC SPD product and installation framework.

1. lépés: A maximális hideg időjárási string Voc kiszámítása

A PV modul üresjárási feszültsége a cellahőmérséklet csökkenésével nő. Ez teszi a napelemmező maximálisan lehetséges string Voc értékét – nem pedig az inverter névleges DC feszültségét – a Ucpv kiválasztásának kiindulópontjává.

Használja a modul gyártójának feszültség-hőmérséklet együtthatóját és a projekt módszere által megkövetelt tervezési minimum hőmérsékletet. Az egyszerűsített számítás a következő:

Voc,max = Nseries × Voc,module,STC × [1 + |βVoc| × (25 − Tmin)]

Hol:

• Nseries a sorba kapcsolt modulok száma egy stringben;
• Voc,module,STC a modul üresjárási feszültsége standard vizsgálati körülmények között;
• βVoc a Voc hőmérsékleti együtthatójának abszolút értéke Celsius-fokonként, tizedes törtként kifejezve; és
• Tmin az alkalmazandó projekt módszer által használt tervezési hőmérséklet.

Kidolgozott példa

Tegyünk fel 20 sorba kapcsolt modult, amelyek mindegyikének Voc értéke 45 V STC mellett. A modul adatlapja −0,301%/°C Voc hőmérsékleti együtthatót ad meg, a tervezési minimum hőmérséklet pedig −10°C.

String Voc at STC = 20 × 45 V = 900 V
Temperature difference = 25 − (−10) = 35°C
Cold correction factor = 1 + 0.003 × 35 = 1.105
Voc,max = 900 V × 1.105 = 994.5 V

The result is too close to treat a 1,000 V Ucpv label as an automatic choice. The engineer must apply the relevant standard method, required margin, module tolerance, inverter maximum input voltage, and the SPD manufacturer’s instructions. Some IEC-oriented manufacturer guidance applies an additional Ucpv relationship to maximum array voltage; use the project-approved method rather than mixing rules from different markets.

Ne növelje az Ucpv értéket a védelmi szint figyelembevétele nélkül. A magasabb folyamatos üzemi feszültség magasabb Up értékkel is járhat. A kiválasztás egy koordinációs probléma: az SPD-nek el kell viselnie a normál maximális PV feszültséget, és a tranziens feszültségeket a védett berendezés tűrőképességi célkitűzése alatt kell korlátoznia, beleértve a szerelési vezetékek hatásait is.

2. lépés: Az SPD illesztése a PV DC rendszerhez

A “DC SPD” címke nem elegendő. Erősítse meg, hogy az eszköz fotovillamos DC használatra készült, és megfelel az áramköri konfigurációnak.

Ellenőrizd	Miért fontos	Kért bizonyítékok
PV DC alkalmazás	A DC ív és a megszakítási viselkedés eltér az AC-től	Adatlap, amely megnevezi a PV DC használatot és az alkalmazandó termékszabványt
UCPV	Megfelelőnek kell maradnia a maximális normál PV feszültségen	Névleges érték és gyártói kiválasztási szabály
Védelmi módok és pólusok	Illeszkednie kell a földelt, funkcionálisan földelt vagy szigetelt PV architektúrához	Gyártói kapcsolási rajz az adott modellhez
Iscpv vagy megadott rövidzárlati viselkedés	Az SPD-nek biztonságosnak kell lennie a rendelkezésre álló PV hibaáram-feltételek mellett	Vizsgálati/névleges adatok és megengedett védelmi elrendezés
Dugaszolható betétkódolás	Megakadályozza a nem kompatibilis cserealkatrész beszerelését	Az alaptest és a betét cikkszám szerinti kompatibilitása
Környezeti határértékek	A gyűjtődobozokat hő, nedvesség, páralecsapódás és tengerszint feletti magasság hatásai érhetik	Hőmérsékleti, tengerszint feletti magassági, tokozási és szennyezettségi fokra vonatkozó határértékek

Az IEC 61643-31 szabvány kifejezetten kizárja az energiatárolóval, például akkumulátorokkal rendelkező PV rendszerekhez való SPD-ket. Ez nem jelenti azt, hogy egy PV-plusz-tároló projekt nem használhat túlfeszültség-védelmet; azt jelenti, hogy az akkumulátoroldali és az átalakítóoldali védelem saját berendezéseket és igazolást igényel. Használja a BESS túlfeszültség-védelmi útmutatót ehhez a különálló alkalmazáshoz.

3. lépés: Type 2 vagy Type 1+2 kiválasztása a kitettség alapján

A típus nem minőségi besorolás. Az 1-es típusú és a kombinált 1+2-es típusú eszközöket villámáram-terhelésre értékelik; a 2-es típusú eszközök az indukált és kapcsolási túlfeszültségekhez használt túlfeszültség-vizsgálati környezetre vonatkoznak. A kiválasztás a létesítmény villámáram-útvonalait követi, nem pedig azt a feltételezést, hogy a nagyobb jelölés mindig jobb.

Telepítési feltétel	A tervezési felülvizsgálat kiindulópontja	Mi határozza meg a végső választást
Tetőn elhelyezett PV külső villámvédelmi rendszer (LPS) nélkül	A 2-es típust általában az indukált túlfeszültségekre értékelik	Helyi szabályok, kockázatértékelés, inverterre vonatkozó utasítások, kábelvezetés és a helyszín kitettsége
Épület külső villámvédelmi rendszerrel (LPS) és megfelelő betartott távolsággal	A 2-es típus a koordinált tervezés része lehet	LPS tervezés, elválasztási távolság számítása, potenciálkiegyenlítési koncepció és vonatkozó szabvány
Külső LPS jelen van és az elválasztási távolság nem tartható be	Az 1. típusú vagy 1+2. típusú igénybevételt általában a releváns belépési pontokon értékelik	Várható villámáram-megoszlás, LPS osztály, vezetékvezetés és projekt specifikáció
Szabadon álló földre telepített vagy közüzemi PV helyszín	Projekt-specifikus 1. típusú/1+2. típusú és 2. típusú koordináció indokolt lehet	Villámkockázat, hálós földelés, többszörös kábelbevezetés, állásidő költsége és mérnöki tanulmány
Csere egy meglévő gyűjtődobozban	Igazodjon a jóváhagyott tervhez; a típust ne a megjelenés alapján következtesse ki	Eredeti rajzok, pontos alap-/betétadatok és a helyszíni módosítások története

Az Iimp az 1. típusú villámáram-vizsgálati környezethez tartozik, amely jellemzően a 10/350 μs-os impulzushoz kapcsolódik. Az In és az Imax a 2. típusú teljesítményhez használt 8/20 μs-os áramhullám-környezethez kapcsolódik. Ezek az értékek nem cserélhetőek fel, így az egyik hullámforma alatti magasabb csúcs kA-szám nem igazolja a jobb képességet egy másik alatt. A 1. típusú, 2. típusú és 3. típusú útmutató elmagyarázza az osztályozási határt.

4. lépés: Annak eldöntése, hol van szükség a napelemes DC SPD-re

Az elhelyezés szabályozza a tényleges védelmi útvonalat. Az SPD-t a kábelbevezetés vagy a védett berendezés közelében kell értékelni, a csatlakozásokat pedig a jóváhagyott terv által megengedett legrövidebb és legközvetlenebb módon kell tartani.

Helyszín	Cél	Tervezési kérdések
Tömbcsatlakozó vagy string-összegző	Korlátozza a kültéri sztringáramkörökbe belépő vagy azokban indukált túlfeszültségeket	Megfelelő a burkolat? Közel van a bekötési pont? Minden bemeneti architektúra illeszkedik az SPD-hez?
Inverter DC bemenet	Csökkentse az átmeneti feszültséget az inverter kapcsain	Integrált és dokumentált a védelem? Mekkora a távolság a mezőoldali SPD-től?
Egy hosszabb DC kábelút mindkét vége	Ellenőrizze az átmeneti feszültséget a kábel mindkét végpontján	Az IEC 61643-32, az inverter kézikönyve vagy a projektterv előír-e kiegészítő védelmet a távolság alapján?
Inverter AC kimenet vagy AC elosztó	Kezelje az AC hálózaton keresztül érkező túlfeszültségeket	Használjon a táprendszernek megfelelő AC SPD-t; ne feltételezze, hogy egy PV DC eszköz újra felhasználható
Felügyeleti és kommunikációs interfész	Védje azokat a jelutakat, amelyek kikerülhetik a tápellátás SPD-it	Hangolja össze a jel feszültségét, az interfészt, a sávszélességet és a földelési koncepciót

Számos útmutató körülbelül 10 métert említ a berendezés és az SPD között ellenőrzési pontként a kiegészítő védelem értékeléséhez. Ezt alkalmazástervezési iránymutatásként kezelje, ne univerzális szabványelőírásként. A végső elrendezést az alkalmazandó kiadás, a rendszertopológia, a kábelútvonal, az LPS-terv, a berendezés tűrőképessége és a gyártói útmutatás határozza meg.

Hasonlóképpen, a rövid vezetékek is fontosak, mivel a túlfeszültség-áram gyors változása induktív feszültségnövekedést hoz létre a csatlakozóvezetékekben. A beépített védelmi feszültség nem csupán a jelölt Up érték; a vezeték hossza és elvezetése hozzáadódik ahhoz, amit a berendezés megtapasztalhat. Kerülje a nagy hurkokat és a távoli szerelést, a vezeték méretét és elvezetését pedig a pontos telepítési utasításokból vegye.

5. lépés: A névleges értékek együttes értelmezése

Jelölés vagy paraméter	Kiválasztási kérdés	Gyakori hiba
UCPV	Megfelelő a maximális hideg időjárási sztringfeszültséghez és a PV architektúrához?	Kiválasztás a névleges inverterfeszültség alapján
Fel	A védelmi szint összhangban van-e a berendezés ellenállóképességével a csatlakoztatási hatások után?	Feltételezve, hogy minden rendszerben a legalacsonyabb katalógus szerinti Up a nyerő
Be	Megfelelő-e az ismételt névleges kisütőáram-kapacitás a Type 2 igénybevételhez?	Az In értékének a maximálisan lehetséges villámáramnak való megfeleltetése
Imax	Milyen maximális Type 2 kisütőáram-vizsgálati értéket deklaráltak?	Közvetlen összehasonlítás az Iimp értékével
Iimp	Milyen Type 1 villámáram-kapacitást deklaráltak pólusonként vagy védelmi módonként?	Eltérő értékek összeadása vagy a hullámforma figyelmen kívül hagyása
Iscpv/SCCR irány	Képes-e az SPD és a védelmi elrendezés elviselni a rendelkezésre álló rövidzárlati feltételeket?	Tartalék megszakító választása megszokásból
Uoc vagy rendszerkonfigurációs korlátok	Mely PV architektúrák és feszültségviszonyok megengedettek?	Annak feltételezése, hogy minden kétpólusúnak tűnő termék illik minden lebegő hálózathoz
Állapot és távoli érintkező	Hogyan észlelhető a védelem megszűnése?	A zárt SCB-jelző kezelése karbantartási programként

Használja a SPD adatlap útmutatót a nyilatkozatok összehasonlításakor. Ne rangsorolja az eszközöket kizárólag az Imax alapján; a feszültség-megfelelőség, a védelmi szint, a típus, a rövidzárlati biztonság és a telepítési geometria mind befolyásolják az eredményt.

6. lépés: A rövidzárlati és tartalék védelem ellenőrzése

Az SPD párhuzamosan van csatlakoztatva a védett áramkörrel. Normál, üzemszerű állapotban kevés áramot vezet, de egy meghibásodott vagy elhasználódott védelmi alkatrész hibaállapotot idézhet elő. A külső biztosítékot vagy megszakítót, a belső védelmet és a megadott rövidzárlati névleges értéket ezért össze kell hangolni a rendelkezésre álló áramerősséggel és a telepítési utasításokkal.

Jóváhagyás előtt rögzítse:

• rendelkezésre álló rövidzárlati áram a telepítési ponton;
• az SPD vonatkozó rövidzárlati vagy PV hibaáram-nyilatkozatát;
• hogy szükség van-e külső tartalék védelemre;
• a megengedett eszköztípust és a maximális/minimális névleges értékeket, ahol a gyártó ezeket meghatározza;
• vezető keresztmetszete és a kapocs meghúzási nyomatéka;
• leválasztási módszer a biztonságos karbantartáshoz; és
• hogy egy betét cseréje helyreállítja-e az összes védelmi módot.

Soha ne helyettesítsen egy biztosítékot vagy megszakítót nagyobbal azért, mert az előző eszköz működésbe lépett, vagy mert téves működés gyanítható. A meglévő megszakító csatlakoztatási útmutatója elmagyarázza, milyen bizonyítékok szükségesek az upstream eszköz megosztása vagy kiválasztása előtt.

Napelemes DC SPD kiválasztása projekt típusa szerint

Projekt	Gyakorlati rövidlista	További kérdések
Kisebb lakóépületi tető	PV 2-es típusú SPD az inverter közelében vagy az engedélyezett tömb-belépési ponton	Be van már építve SPD? Milyen AC-oldali védelem létezik? Van külső villámvédelmi rendszer (LPS)?
Kereskedelmi tető gyűjtődobozokkal	2-es típusú SPD a dokumentált DC-belépési pontokon; 1+2-es típusú, ahol az LPS/kitettség megköveteli	Kábelhosszok, tetőzónák, távjelzés, burkolati hőmérséklet és tartalék betétek
Földre telepített erőmű	Tervezett többhelyszínes koordináció	Hálós földelőhálózat, hosszú szakaszok, többszörös inverterállomások, villámcsapás-sűrűség és karbantartás-felügyelet
1,500 V utility array	Kifejezetten az adott feszültségosztályra dokumentált PV DC SPD	Maximális string Voc, tengerszint feletti magasság/hőmérséklet szerinti teljesítménycsökkentés, inverterkorlátok és pontos vizsgálati bizonyítékok
PV és akkumulátoros tároló	Külön PV-, akkumulátor-, átalakító-, AC- és jeláttekintések	Az IEC 61643-31 szabvány PV-re vonatkozó hatálya nem terjed ki automatikusan az akkumulátoroldali alkalmazásra

Beszerzés előtt igényelendő dokumentumok

Egy hasznos ajánlatkérés (RFQ) a cikkszám megadása előtt ismerteti az elektromos rendszert.

Árajánlatkérő mező	Projektbemenet
Alkalmazás	Tetőre szerelt, földre telepített, gyűjtődoboz, inverter DC bemenet vagy csere
Maximális string Voc (üresjárati feszültség)	Korrigált érték és számítási módszer
Névleges és maximális rendszerszintű feszültség	Tartalmazza az inverter és a napelemmező határértékeit
Külső villámvédelmi rendszer (LPS)	Meglévő/hiányzó, osztály és leválasztási állapot
SPD típus	Tervezéstől függően 2. típusú vagy 1+2. típusú
Szükséges védelmi módok	A PV topológia és a gyártói rajz alapján
Up, In, Imax, Iimp	Szükséges értékek a megfelelő vizsgálati környezetben
Elérhető hibaáram	A tervezett telepítési ponton
Biztonsági mentés védelem	Szükséges típus/névleges érték vagy igazolás arról, hogy egyik sem szükséges
Környezetvédelem	Burkolat, hőmérséklet, tengerszint feletti magasság, páratartalom, páralecsapódás és szennyezettségi körülmények
Monitoring	Vizuális állapot, távoli érintkező és karbantartási válasz
Bizonyíték	Adatlap, megfelelőségi nyilatkozat/tanúsítvány, vizsgálati jegyzőkönyv elérhetősége, telepítési útmutató és cserekompatibilitás

A gyűjtődoboz anyagjegyzékéhez és a védelmi funkciók határaihoz használja a napelemes gyűjtődoboz védelmi tervezési útmutatóját. A leszállított DC SPD telepítés előtti ellenőrzéséhez használja a vonatkozó DC SPD telepítés előtti ellenőrzési és vizsgálati útmutatót.

Gyakori kiválasztási hibák

1. AC SPD használata a PV DC oldalon. A hasonló tokozási forma nem igazolja a PV DC megfelelőséget.
2. Névleges feszültség használata a hideg időjárási Voc helyett. Ez a normál üzemet túl közel helyezheti az Ucpv értékéhez, vagy az fölé emelheti azt.
3. Kizárólag kA alapján történő választás. A hullámforma, a típus, a védelmi mód és a feszültségszint is számít.
4. Annak feltételezése, hogy a Type 1+2 mindig jobb. Még így is összhangban kell lennie a berendezéssel és a telepítéssel.
5. Csak egy interfész védelme. A DC, AC és kommunikációs útvonalak külön felülvizsgálatot igényelnek.
6. Egy általános bekötési rajz másolása. A póluskiosztás és a védelmi módok rendszer- és típusfüggőek.
7. A rövidzárlat elleni védelem figyelmen kívül hagyása. A tartalék védelem és a rendelkezésre álló hibaáram nem opcionális dokumentációs mezők.
8. Az állapot ellenőrizetlenül hagyása. Egy zárt kültéri dobozban lévő meghibásodott betét ellenőrzés vagy távjelzés nélkül észrevétlen maradhat.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mekkora SPD-re van szükségem egy napelemes rendszerhez?

Nincs egyetlen “méret” kA-ben. Számítsa ki a maximális hideg időjárási string Voc értéket, válassza ki a megfelelő Ucpv-t és rendszerkonfigurációt, válassza ki az SPD típusát a kitettség alapján, majd hangolja össze az Up értéket, a kisütési áram névleges értékeit, a hibaáram elleni védelmet és az elhelyezést.

Is a 1,000 V DC SPD suitable for every 1,000 V solar system?

No. “1,000 V system” is not the calculation result. The longest string’s cold-weather Voc, the SPD’s Ucpv rule, the inverter limit, topology, and project margin all need verification.

Szükségem van SPD-re a gyűjtődoboznál és az inverter nél is?

Lehetséges. A hosszabb kábelútvonalak, a különálló szerkezetek, a kábelbevezetés kitettsége, a berendezés ellenállóképessége és az irányadó tervezés indokolhatja a védelmet mindkét végponton. Ne tegyen egy távolságra vonatkozó ökölszabályt általános előírássá.

Megvédhet egyetlen SPD egy napelemes inverter DC és AC oldalát is?

Általános kiválasztási feltételezésként nem. A PV DC és AC áramkörök feszültségviselkedése, termékkövetelményei, védelmi módjai és csatlakoztatási elrendezései eltérőek. Minden interfészt külön értékeljen.

Védelmet nyújt a napelemes SPD közvetlen villámcsapás ellen?

Az SPD egy összehangolt villám- és túlfeszültségvédelmi koncepció egyik része. A közvetlen villámcsapásnak való kitettség külső villámvédelmi rendszert (LPS), potenciálkiegyenlítést, elválasztást, 1-es típusú villámáram-levezető képességű SPD-ket és kockázatalapú tervezést igényelhet. Egyetlen SPD sem garantál védelmet minden egyes csapással vagy energiaszinttel szemben.

Műszaki hivatkozások

• IEC 61643-31:2018 — Követelmények és vizsgálati módszerek PV DC SPD-khez
• IEC 61643-32:2017 — Kiválasztási és alkalmazási elvek PV SPD-khez
• DEHN 2025 műszaki katalógus — SPD kifejezések és PV Ucpv útmutató
• NEMA Túlfeszültség-védelmi Intézet — Hogyan működnek az SPD-k

A projektbemenetek dokumentálását követően hasonlítsa össze VIOX túlfeszültség-levezető opciók a pontos PV DC feszültséggel, típussal, védelmi módokkal, hibaáram-követelményekkel, környezettel és a dokumentációs csomaggal.

Ez az útmutató a kiválasztást és a beszerzési felülvizsgálatot támogatja; nem projekt huzalozási utasítás. A végleges tervezésnek, telepítésnek, tesztelésnek és karbantartásnak követnie kell az alkalmazandó szabályokat, az inverter dokumentációját, a pontos SPD utasításokat és a szakképzett villamosmérnöki felülvizsgálatot.