Lai nodrošinātu saules enerģijas sistēmas ilgmūžību un uzticamību, ļoti svarīgs lēmums ir izvēlēties piemērotu pārsprieguma aizsardzības ierīci (SPD). Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā jūs iepazīstināsim ar būtiskākajiem faktoriem, kas jāņem vērā, izvēloties SPD savai fotoelektriskajai instalācijai, palīdzot jums aizsargāt jūsu vērtīgo ieguldījumu no bojājošiem elektrības pārspriegumiem.
Kāpēc jūsu saules sistēmai nepieciešama SPD aizsardzība
Saules enerģijas sistēmas ir īpaši neaizsargātas pret pārsprieguma radītiem bojājumiem vairāku iemeslu dēļ:
- Atklāta atrašanās vieta: Saules baterijas parasti tiek uzstādītas paaugstinātās, atklātās vietās.
- Paplašināti kabeļu laidi: Līdzstrāvas barošanas kabeļi var darboties kā antenas inducētiem pārspriegumiem.
- Jutīga elektronika: Inverteri, monitoringa sistēmas un vadības iekārtas satur jutīgas sastāvdaļas.
- Zibens piesaiste: Saules paneļu masīvi var kļūt par pievilcīgu ceļu zibens spērieniem.
Ja nav atbilstošas aizsardzības pret pārspriegumiem, viens zibens spēriens vai tīkla pārslēgšanās var radīt tūkstošiem dolāru lielus zaudējumus invertoriem, uzlādes kontrolieriem, paneļiem un monitoringa sistēmām. Pat mazāki, atkārtoti pārspriegumi laika gaitā var sabojāt sistēmas komponentus, samazinot efektivitāti un saīsinot darbības ilgumu.
Galvenie faktori, lai izvēlētos pareizo saules bateriju SPD
1. Izpratne par SPD veidiem un to lietojumiem
SPD iedala trīs galvenajos veidos, no kuriem katrs kalpo dažādām aizsardzības vajadzībām:
1. tipa SPD:
- Izmanto aizsardzībai pret tiešiem zibens spērieniem
- Uzstādīts pie pakalpojumu ieejas punktiem vai inženierkomunikāciju pieslēgumiem.
- Testēts ar 10/350μs viļņu formu, lai apstrādātu augstas enerģijas impulsus
- Nepieciešams ēkās ar ārējām zibensaizsardzības sistēmām
- Parasti izmanto dzirksteļošanas tehnoloģiju
2. tipa SPD:
- Nodrošina aizsardzību pret inducētiem pārspriegumiem un pārslēgšanās gadījumiem
- Uzstādīts pie sadales paneļiem vai apakšpaneļiem
- Testēts ar 8/20μs viļņu formu
- Metāla oksīda varistora (MOV) tehnoloģijas izmantošana
- Visbiežāk izmantotais tips standarta saules enerģijas iekārtās
3. tipa SPD:
- Nodrošina smalku aizsardzību jutīgām termināla iekārtām
- Uzstādītas pie īpašām elektroniskām ierīcēm
- ir mazāka izlādes jauda nekā 1. un 2. tipam.
- Bieži izmanto monitoringa sistēmām un sakaru saskarnēm.
Lielākajai daļai dzīvojamo un komerciālo saules enerģijas sistēmu visaptverošai aizsardzībai ir nepieciešama vairāku SPD tipu kombinācija. Ir pieejami arī 1+2 tipa kombinētie SPD, kas apvieno abu tipu aizsardzības īpašības vienā ierīcē.
2. Izvērtējiet savas sistēmas sprieguma prasības
Viens no būtiskākajiem izvēles kritērijiem ir SPD sprieguma nominālvērtības atbilstība jūsu saules enerģijas sistēmas prasībām:
Maksimālais nepārtrauktais darba spriegums (MCOV vai Uc):
- Līdzstrāvas puses SPD jābūt ar MCOV vērtībām, kas ir augstākas par jūsu sistēmas maksimālo spriegumu (Voc).
- Atcerieties, ka aukstā temperatūra palielina PV masīva spriegumu
- Labs noteikums: Izvēlieties līdzstrāvas SPD ar MCOV vismaz 10% virs maksimālā sistēmas Voc.
- Piemēram, 600 V līdzstrāvas sistēmai nepieciešami SPD ar MCOV vismaz 660 V līdzstrāvas
- Maiņstrāvas pusē SPD jāpārsniedz nominālais sistēmas spriegums vismaz par 25%.
Izmantojot SPD ar nepietiekamu MCOV, tas izraisīs priekšlaicīgu atteici un, iespējams, radīs ugunsbīstamību, jo ierīce normālu sistēmas spriegumu uztvers kā pārsprieguma stāvokli.
3. Pārbaudiet sprieguma aizsardzības līmeni (uz augšu)
Sprieguma aizsardzības līmenis jeb saspiešanas spriegums norāda maksimālo spriegumu, kas pārsprieguma laikā sasniegs jūsu iekārtu:
- Zemākas Up vērtības nodrošina labāku jutīgu komponentu aizsardzību
- Augšup ir jābūt zemākam par jūsu iekārtas impulsa izturības rādītāju.
- Lai nodrošinātu vislabāko aizsardzību, izvēlieties SPD ar Up vismaz 20% zemāku par iekārtas pielaidi.
- Tipiskiem PV invertoriem nepieciešamas Up vērtības zem 2,5-4kV
Salīdzinot SPD, zemāks sprieguma aizsardzības līmenis parasti norāda uz augstāku aizsardzības līmeni, taču tas ir jālīdzsvaro ar citiem parametriem.
4. Novērtēt nepieciešamo izlādes strāvas jaudu
Divi svarīgi rādītāji nosaka SPD spēju izturēt pārsprieguma strāvu:
Nominālā izlādes strāva (In):
- Norāda, cik lielu pārsprieguma strāvu SPD var apstrādāt atkārtoti.
- Lielākas vērtības nozīmē labāku izturību biežiem pārspriegumiem.
- 2. tipa SPD saules bateriju lietojumiem, meklējiet 10-20 kA vai lielākus In rādītājus.
Maksimālā izlādes strāva (Imax):
- Lielākā atsevišķā pārsprieguma strāva, ko SPD var droši novirzīt.
- 2. tipa ierīces parasti ir 40-80 kA diapazonā.
- Sistēmās, kas atrodas reģionos ar augstu zibens līmeni, jāizmanto augstāki rādītāji.
- 1. tipa SPD vietā izmanto impulsa izlādes strāvas (Iimp) rādītāju.
Izlīdzsveriet šos reitingus, pamatojoties uz jūsu atrašanās vietas zibens risku un sistēmas nozīmīgumu. Vietām ar biežiem pērkona negaisiem nepieciešami augstāki reitingi nekā vietām ar minimālu zibens aktivitāti.
5. Apsveriet īsslēguma strāvas stiprumu (SCCR)
SCCR norāda maksimālo iespējamo īsslēguma strāvu, ko SPD var droši izturēt, ja tas salūst:
- SPD SCCR jābūt vienādam vai lielākam par pieejamo bojājuma strāvu tā uzstādīšanas vietā.
- Šī ir obligāta drošības prasība, kas noteikta daudzos elektrotehnikas kodeksos.
- Augstsprieguma PV sistēmu līdzstrāvas SPD saskaras ar ievērojamām problēmām saistībā ar bojājuma strāvas apstrādi.
- Dažiem SPD ir nepieciešamas ārējas pārslodzes aizsardzības ierīces, lai sasniegtu norādīto SCCR.
6. Optimālās SPD izvietojuma noteikšana
Lai nodrošinātu efektīvu saules enerģijas sistēmas aizsardzību, SPD ir stratēģiski izvietoti:
DC sānu izvietojuma vadlīnijas:
Nozarē ir plaši pieņemts "<10 metru noteikums":
- Ja līdzstrāvas kabeļa garums ir mazāks par 10 metriem: parasti pietiek ar vienu SPD komplektu pie invertora līdzstrāvas ieejas.
- Ja līdzstrāvas kabeļa garums pārsniedz 10 metrus: Uzstādiet divus SPD komplektus - vienu pie PV masīva (kombinatoru kastēs) un otru pie invertora ieejas.
Lielākām sistēmām apsveriet aizsardzību šajos galvenajos punktos:
- Masīva līmenis: SPD uzstādīšana sadales blokos izkliedētajiem masīviem.
- Invertora līdzstrāvas ieeja: Uzstādiet SPD tieši pirms invertora līdzstrāvas ieejām.
- Stīgu līmenis: Sistēmām ar vairākām virknēm apsveriet virknes līmeņa aizsardzību.
AC sānu izvietojums:
- Tīkla starpsavienojuma punkts: Primārā aizsardzība galvenajā pakalpojumu panelī
- Invertora maiņstrāvas izeja: Sekundārā aizsardzība pie invertora
- Sadales paneļi: Papildu aizsardzība apakšpaneļos lielākām sistēmām
Apsveriet arī sakaru un monitoringa sistēmu aizsardzību, kas bieži ir ļoti jutīgas pret pārspriegumiem.
7. Pārbaudiet atbilstību attiecīgajiem standartiem
Pārbaudiet, vai izvēlētie SPD atbilst piemērojamiem standartiem:
- IEC 61643-31: Standarts, kas īpaši attiecas uz SPD fotoelementu lietojumiem
- IEC 61643-32: PV SPD izvēles un pielietošanas principi
- UL 1449: Drošības standarts SPD Ziemeļamerikā
- IEC 62305 sērija: Zibensaizsardzības sistēmu standarti
- NEC 690.7(C) pants: Nacionālā elektrotehnikas kodeksa prasības
Ziemeļamerikā PV lietojumiem parasti tiek pieņemti izstrādājumi, kas atbilst UL 1449 ar 1. vai 2. tipa apzīmējumu.
8. Novērtēt ārējās zibens aizsardzības ietekmi
Ja jūsu ēkā ir ārēja zibensaizsardzības sistēma (LPS), jāņem vērā "atdalīšanas attālums "s" starp to un jūsu PV sistēmu:
- Ja ir iespējams ievērot atdalīšanas attālumu: var pietikt ar 2. tipa SPD
- Ja nav iespējams ievērot atdalīšanas attālumu: 1. tipa SPD kļūst obligāti
Tas ir būtisks dizaina apsvērums, kas būtiski ietekmē jūsu SPD izvēles stratēģiju.
9. Izpratne par sistēmas zemējuma konfigurāciju
Dažādām zemējuma konfigurācijām ir nepieciešamas īpašas SPD pieslēguma shēmas:
Līdzstrāvas puses konfigurācijas:
- Funkcionāli iezemēts: Viens līdzstrāvas polis savienots ar zemi
- Augstas pretestības iezemējums: Līdzstrāvas polis savienots ar iezemējumu caur pretestību
- Atrakts/neizrakts: Neviens no poliem nav tieši savienots ar zemi
Maiņstrāvas puses konfigurācijas:
- TN-C, TN-S, TN-C-S sistēmas
- TT sistēmas
- IT sistēmas
Lai nodrošinātu efektīvu aizsardzību, katrai konfigurācijai nepieciešama īpaša SPD savienojuma shēma. Piemēram, nepieslēgtām (IT) PV sistēmām visaptverošas aizsardzības nodrošināšanai bieži vien ir nepieciešami SPD ar "Y konfigurāciju".
Uzstādīšanas paraugprakse optimālai SPD veiktspējai
Minimizēt savienojuma vadu garumu
SPD fiziskā elektroinstalācija būtiski ietekmē tā veiktspēju:
- Lai savienojuma vadi būtu pēc iespējas īsāki
- Ideālajam kopējam vadu garumam jābūt mazākam par 0,5 metriem.
- Kopējais savienojuma garums nekad nedrīkst pārsniegt 1 metru
- Izvairieties no asiem līkumiem vados, jo tie palielina induktivitāti.
Strauji augošas pārsprieguma strāvas laikā pat īsos savienojuma vadu garumos rodas ievērojams induktīvā sprieguma kritums. Tas tieši palielina SPD saspiešanas spriegumu, potenciāli apdraudot aizsardzību.
Nodrošināt pareizu vadītāju izmēru noteikšanu
- 2. tipa SPD aizsargzemējuma savienojumiem izmantojiet vismaz 6 mm² vara vadus.
- 1. tipa SPD aizsargzemējuma savienojumiem izmantojiet 16 mm² vai lielākus vara savienojumus.
- Strāvas vadiem jābūt vismaz vienādiem ar sistēmas vadiem, ja ne lielākiem.
- Vienmēr ievērojiet ražotāja ieteikumus un attiecīgos standartus
Atbilstoša kabeļu maršrutēšana
- maiņstrāvas, līdzstrāvas un datu kabeļu un ar tiem saistīto ekvipotenciālo izlīdzināšanas vadu maršrutēšana.
- Tas samazina vadu veidoto cilpu platību, līdz minimumam samazinot inducēto pārspriegumu.
- Izveidojiet noteiktus kabeļu ceļus, kas samazina elektromagnētisko traucējumu iedarbību.
Uzturēšanas prasības ilgtermiņa aizsardzībai
Pat vislabāko SPD kalpošanas laiks ir ierobežots:
- Lielākās daļas kvalitatīvu SPD paredzamais kalpošanas laiks normālos apstākļos ir 10-15 gadi.
- Regulāri jāpārbauda vizuālie indikatori, lai konstatētu SPD aktivizēšanās vai atteices pazīmes.
- Kritiski svarīgām iekārtām izvēlieties SPD ar tālvadības monitoringa iespējām.
- SPD jānomaina pēc lieliem pārsprieguma notikumiem, pat ja nav redzami ārēji bojājumi.
- Regulāru pārbaužu grafiku izveide, jo īpaši pirms vētras.
Biežāk pieļautās SPD izvēles kļūdas, no kurām jāizvairās
Izvairieties no šīm biežāk pieļautajām kļūdām, izvēloties aizsardzību pret pārspriegumiem savai saules enerģijas sistēmai:
- Aizsardzība pret nepietiekamu izmēru: Izvēloties SPD ar nepietiekamu enerģijas apstrādes jaudu
- Siltumtehnisko raksturlielumu ignorēšana: Augstas temperatūras neņemšana vērā āra kamerās.
- Koordinācija ar skatu: Neatbilstošu SPD uzstādīšana, kas nepareizi koordinē enerģijas izkliedi.
- Nepilnīga aizsardzība: Aizsargā tikai līdzstrāvas vai maiņstrāvas pusi, atstājot ievainojamību.
- Maiņstrāvas SPD izmantošana līdzstrāvas aizsardzībai: maiņstrāvas un līdzstrāvas SPD NAV savstarpēji aizvietojami to atšķirīgo loka slāpēšanas spēju dēļ.
- Kompromiss attiecībā uz kvalitāti: Izvēloties lētāko variantu, nevis pienācīgi sertificētas ierīces
- Nepareizs zemējums: Pat vislabāko SPD uzstādīšana ar neatbilstošām zemējuma sistēmām
- Trūkstošie rādītāji: Izvēloties ierīces bez stāvokļa indikatoriem, apgrūtināta apkope
Secinājums: Ieguldījumu saules enerģijā aizsardzība
Izvēloties pareizo SPD jūsu saules enerģijas sistēmai, rūpīgi jāapsver sistēmas raksturlielumi, vides faktori un aizsardzības prasības. Pareizi novērtējot savas vajadzības un īstenojot saskaņotu aizsardzības stratēģiju, jūs varat ievērojami samazināt pārsprieguma radītu bojājumu risku.
Atcerieties šos galvenos secinājumus:
- Izvēlieties SPD, kas īpaši izstrādāti un novērtēti fotogalvaniskajiem lietojumiem.
- Sprieguma nominālvērtības atbilst jūsu sistēmas prasībām
- Aizsardzības īstenošana gan līdzstrāvas, gan maiņstrāvas pusē
- Izvēlieties atbilstošus aizsardzības līmeņus, pamatojoties uz ģeogrāfisko zibens risku.
- Nodrošināt pareizu uzstādīšanu saskaņā ar ražotāja vadlīnijām
- SPD uzturēšana un nomaiņa saskaņā ar ieteiktajiem grafikiem.
Salīdzinoši neliels ieguldījums kvalitatīvā aizsardzībā pret pārspriegumiem var novērst tūkstošiem dolāru lielus iespējamos bojājumus un sistēmas dīkstāvi. Nepieļaujiet kompromisus, aizsargājot savu saules enerģijas sistēmu - tas ir būtisks elements, lai nodrošinātu, ka jūsu ieguldījums atjaunojamajā enerģijā nes peļņu gadu desmitiem.
