Het kiezen van de juiste overspanningsbeveiliging (SPD) is een cruciale beslissing om de levensduur en betrouwbaarheid van je zonne-energiesysteem te garanderen. Deze uitgebreide gids leidt je door de essentiële factoren waarmee je rekening moet houden bij het kiezen van SPD's voor je fotovoltaïsche installatie, zodat je je waardevolle investering kunt beschermen tegen schadelijke elektrische schommelingen.
Waarom uw zonnesysteem SPD-beveiliging nodig heeft
Zonnestroomsystemen zijn om verschillende redenen bijzonder kwetsbaar voor schade door piekspanningen:
- Blootgestelde locatie: Zonnepanelen worden meestal geïnstalleerd in verhoogde, blootgestelde posities.
- Lange kabeltrajecten: DC-voedingskabels kunnen fungeren als antennes voor geïnduceerde pieken
- Gevoelige elektronica: Omvormers, monitoringsystemen en regelapparatuur bevatten kwetsbare onderdelen.
- Aantrekken van bliksem: Zonnepanelen kunnen een aantrekkelijk pad zijn voor blikseminslag
Zonder adequate overspanningsbeveiliging kan één blikseminslag of netschakeling duizenden euro's schade veroorzaken aan je omvormers, laadregelaars, panelen en monitoringsystemen. Zelfs kleinere, herhaalde schommelingen kunnen systeemcomponenten na verloop van tijd aantasten, waardoor de efficiëntie afneemt en de operationele levensduur verkort wordt.
Belangrijke factoren voor het selecteren van het juiste EPD voor zonne-energie
1. De typen EPD's en hun toepassingen begrijpen
EPD's zijn onderverdeeld in drie hoofdtypen, die elk verschillende beschermingsbehoeften hebben:
EPD's type 1:
- Gebruikt voor bescherming tegen directe blikseminslag
- Geïnstalleerd bij dienstingangen of aansluitingen
- Getest met 10/350μs golfvorm om impulsen met hoge energie te verwerken
- Vereist in gebouwen met externe bliksembeveiligingssystemen
- Gebruiken meestal vonkbrugtechnologie
EPD's type 2:
- Biedt bescherming tegen geïnduceerde pieken en schakelgebeurtenissen
- Geïnstalleerd op verdeelborden of sub-panelen
- Getest met 8/20μs golfvorm
- Metaaloxide-varistortechnologie (MOV) gebruiken
- Meest gebruikte type in standaard zonne-installaties
EPD's type 3:
- Gevoelige eindapparatuur goed beschermen
- Geïnstalleerd in de buurt van specifieke elektronische apparaten
- Hebben een lagere afvoercapaciteit dan type 1 en 2
- Vaak gebruikt voor monitoringsystemen en communicatie-interfaces
Voor de meeste residentiële en commerciële zonne-energiesystemen heb je een combinatie van typen SPD's nodig voor uitgebreide bescherming. Er zijn ook gecombineerde SPD's van type 1+2 verkrijgbaar, die de beschermende eigenschappen van beide typen in één unit integreren.
2. Evalueer de spanningsvereisten van uw systeem
Een van de belangrijkste selectiecriteria is het afstemmen van de spanningswaarde van de SPD op de vereisten van je zonne-energiesysteem:
Maximale continue bedrijfsspanning (MCOV of Uc):
- DC-zijde SPD's moeten een MCOV-waarde hebben die hoger is dan de maximale open-circuit spanning (Voc) van uw systeem.
- Onthoud dat koude temperaturen de spanning van de PV-generator verhogen
- Een goede vuistregel: Kies DC SPD's met een MCOV van minstens 10% boven de maximale Voc van het systeem.
- Voor een 600V gelijkstroomsysteem zijn bijvoorbeeld SPD's nodig met een MCOV van minstens 660V gelijkstroom.
- De SPD's aan AC-zijde moeten de nominale systeemspanning met minstens 25% overschrijden.
Het gebruik van een SPD met onvoldoende MCOV zal leiden tot voortijdige uitval en mogelijk brandgevaar, omdat het apparaat een normale systeemspanning zal zien als een piekconditie.
3. Controleer het spanningsbeschermingsniveau (omhoog)
Het spanningsbeveiligingsniveau of de klemspanning geeft de maximale spanning aan die uw apparatuur tijdens een piek zal bereiken:
- Lagere Up-waarden bieden betere bescherming voor gevoelige componenten
- De Up moet lager zijn dan de impulscurve van je apparatuur.
- Kies voor de beste bescherming een SPD met Up die minstens 20% lager is dan de tolerantie van de apparatuur.
- Typische PV-omvormers vereisen Up-waarden onder 2,5-4kV
Bij het vergelijken van SPD's duidt een lager spanningsbeschermingsniveau over het algemeen op superieure bescherming, maar dit moet worden afgewogen tegen andere parameters.
4. Vereiste afvoerstroomcapaciteit beoordelen
Twee belangrijke waarderingen bepalen of een SPD piekstromen aankan:
Nominale ontlaadstroom (in):
- Geeft aan hoeveel piekstroom de SPD herhaaldelijk aankan.
- Hogere waarden betekenen een betere duurzaamheid voor frequente pieken
- Voor type 2 SPD's in zonne-energietoepassingen moet u kijken naar een In-waarde van 10-20 kA of hoger.
Maximale ontlaadstroom (Imax):
- De hoogste piekstroom die de SPD veilig kan omleiden
- Type 2-apparaten variëren gewoonlijk van 40-80kA
- Systemen in gebieden met veel bliksem moeten hogere ratings gebruiken
- Type 1 SPD's gebruiken in plaats daarvan de impulsontladingsstroom (Iimp).
Breng deze waarderingen in evenwicht op basis van het bliksemrisico op uw locatie en het belang van het systeem. Gebieden met frequente onweersbuien vereisen een hogere classificatie dan locaties met minimale bliksemactiviteit.
5. Overweeg de kortsluitstroomwaarde (SCCR).
De SCCR geeft de maximale verwachte kortsluitstroom aan die de SPD veilig kan verwerken als deze defect raakt:
- De SCCR van de SPD moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de beschikbare foutstroom op het installatiepunt.
- Dit is een verplichte veiligheidseis in veel elektrische voorschriften
- DC SPD's in hoogspannings-PV-systemen hebben te maken met aanzienlijke uitdagingen bij de verwerking van foutstromen
- Sommige SPD's hebben externe overstroombeveiligingen nodig om hun gemarkeerde SCCR te bereiken.
6. Optimale EPD-plaatsing bepalen
Strategische plaatsing van SPD's is cruciaal voor effectieve bescherming van het zonnesysteem:
Richtlijnen voor plaatsing DC-zijde:
De "regel van <10 meter" wordt breed toegepast in de industrie:
- Als de DC-kabellengte minder dan 10 meter is: Een enkele set SPD's aan de DC-ingang van de omvormer is meestal voldoende.
- Als de DC-kabel langer is dan 10 meter: Installeer twee sets SPD's: één in de buurt van de PV-generator (in combinerboxen) en één bij de ingang van de omvormer.
Overweeg voor grotere systemen bescherming op deze belangrijke punten:
- Array-niveau: Installeer SPD's bij combinerboxen voor gedistribueerde arrays
- DC-ingang omvormer: Installeer SPD's onmiddellijk vóór de DC-ingangen van de omvormer
- Stringniveau: Overweeg voor systemen met meerdere strings bescherming op stringniveau
AC Plaatsing aan de zijkant:
- Netkoppelingspunt: Primaire beveiliging op hoofdbedieningspaneel
- Omvormer AC-uitgang: Secundaire bescherming bij de omvormer
- Distributiepanelen: Extra bescherming bij subpanelen voor grotere systemen
Denk ook aan bescherming voor communicatie- en monitoringsystemen, die vaak erg gevoelig zijn voor piekspanningen.
7. Controleren of wordt voldaan aan relevante normen
Controleer of de geselecteerde EPD's voldoen aan de geldende normen:
- IEC 61643-31: Specifieke norm voor SPD's in fotovoltaïsche toepassingen
- IEC 61643-32: Selectie- en toepassingsprincipes voor PV SPD's
- UL 1449: Veiligheidsnorm voor SPD's in Noord-Amerika
- IEC 62305-reeks: Normen voor bliksembeveiligingssystemen
- NEC Artikel 690.7(C): Eisen van de National Electrical Code
Producten die voldoen aan UL 1449 met Type 1 of Type 2 aanduiding worden algemeen geaccepteerd voor PV-toepassingen in Noord-Amerika.
8. Invloed van externe bliksembeveiliging evalueren
Als je gebouw een extern bliksembeveiligingssysteem (LPS) heeft, moet je rekening houden met de "scheidingsafstand 's'" tussen dit systeem en je PV-systeem:
- Als de scheidingsafstand kan worden gehandhaafd: EPD's type 2 kunnen voldoende zijn
- Als de scheidingsafstand niet kan worden gehandhaafd: SPD's type 1 worden verplicht
Dit is een fundamentele ontwerpoverweging die van grote invloed is op de keuzestrategie voor EPD's.
9. De aardingsconfiguratie van uw systeem begrijpen
Verschillende aardingsconfiguraties vereisen specifieke aansluitingsschema's voor SPD's:
DC-zijde configuraties:
- Functioneel geaard: Eén DC-pool verbonden met aarde
- Geaard met hoge weerstand: DC-pool via weerstand verbonden met aarde
- Niet geaard/zwevend: Geen van beide polen direct verbonden met aarde
Configuraties aan AC-zijde:
- TN-C, TN-S, TN-C-S systemen
- TT-systemen
- IT-systemen
Elke configuratie vereist een specifiek SPD-aansluitschema om een effectieve beveiliging te garanderen. Bijvoorbeeld, ongeaarde (IT) PV-systemen hebben vaak SPD's met "Y-configuraties" nodig voor uitgebreide bescherming.
Beste installatiepraktijken voor optimale SPD-prestaties
Minimaliseer de lengte van aansluitdraden
De fysieke bedrading van een EPD heeft een kritieke invloed op de prestaties:
- Houd de verbindingsdraden zo kort mogelijk
- De ideale totale kabellengte zou minder dan 0,5 meter moeten zijn.
- De totale aansluitlengte mag nooit meer dan 1 meter bedragen
- Vermijd scherpe bochten in geleiders omdat deze de inductantie verhogen
Tijdens snel stijgende piekstromen ontwikkelen zelfs korte aansluitdraden een aanzienlijke inductieve spanningsval. Dit draagt direct bij aan de klemspanning van de SPD, waardoor de bescherming in gevaar kan komen.
Zorg voor de juiste geleiderafmetingen
- Gebruik voor type 2 SPD's koperen geleiders van minimaal 6 mm² voor aardverbindingen.
- Gebruik voor type 1 SPD's 16 mm² koper of groter voor aardverbindingen
- Geleiders onder spanning moeten minstens gelijk zijn aan de bedrading van het systeem, zo niet groter
- Volg altijd de aanbevelingen van de fabrikant en relevante normen
Kabels op de juiste manier leiden
- AC-, DC- en datakabels samen met de bijbehorende potentiaalvereffeningsgeleiders leggen
- Dit verkleint het oppervlak van de lussen die door de bedrading worden gevormd, waardoor geïnduceerde overspanningen tot een minimum worden beperkt.
- Aangegeven kabeltrajecten creëren die blootstelling aan elektromagnetische interferentie minimaliseren
Onderhoudsvereisten voor langdurige bescherming
Zelfs de beste EPD's hebben een eindige levensduur:
- De meeste SPD's van hoge kwaliteit hebben een verwachte levensduur van 10-15 jaar onder normale omstandigheden.
- Visuele indicatoren moeten regelmatig worden gecontroleerd op tekenen van activering of storing van SPD's
- Kies voor kritieke installaties SPD's met bewakingsmogelijkheden op afstand
- Vervang SPD's na een grote piekspanning, zelfs als er geen uitwendige schade zichtbaar is.
- Regelmatige inspectieschema's opstellen, vooral vóór het stormseizoen
Veelvoorkomende SPD-selectiefouten die u moet vermijden
Vermijd deze veelgemaakte fouten bij het kiezen van overspanningsbeveiliging voor je zonne-energiesysteem:
- Ondermaatse bescherming: SPD's selecteren met onvoldoende energieverwerkingscapaciteit
- Thermische prestaties negeren: Geen rekening houden met hoge temperaturen in buitenkasten
- Coördinatie over het hoofd zien: Ongeschikte SPD's installeren die de energieafvoer niet goed coördineren
- Onvolledige bescherming: Alleen de DC- of AC-zijde beschermen, waardoor kwetsbaarheden blijven bestaan
- AC SPD's gebruiken voor DC-bescherming: AC en DC SPD's zijn NIET uitwisselbaar vanwege hun verschillende vlamboogdovendheid.
- Inleveren op kwaliteit: Kiezen voor de goedkoopste optie in plaats van goed gecertificeerde apparaten
- Onjuiste aarding: Zelfs de beste SPD's installeren met ontoereikende aardingssystemen
- Ontbrekende indicatoren: Selecteren van apparaten zonder statusindicatoren, wat onderhoud bemoeilijkt
Conclusie: Uw zonne-investering beschermen
Het selecteren van de juiste SPD voor je zonne-energiesysteem vereist een zorgvuldige afweging van systeemkenmerken, omgevingsfactoren en beschermingsvereisten. Door je behoeften goed in te schatten en een gecoördineerde beschermingsstrategie te implementeren, kun je het risico op overspanningsschade aanzienlijk verkleinen.
Onthoud deze belangrijke punten:
- Kies SPD's die speciaal zijn ontworpen en beoordeeld voor fotovoltaïsche toepassingen
- Stem de spanningswaarden af op de vereisten van uw systeem
- Bescherming implementeren aan zowel DC- als AC-zijde
- Kies de juiste beschermingsniveaus op basis van het geografische bliksemrisico
- Zorg voor een correcte installatie volgens de richtlijnen van de fabrikant
- De EPD's onderhouden en vervangen volgens aanbevolen schema's
De relatief kleine investering in een goede overspanningsbeveiliging kan duizenden euro's aan potentiële schade en systeemuitval voorkomen. Sluit geen compromissen bij de bescherming van je zonne-energiesysteem - het is een essentieel onderdeel om ervoor te zorgen dat je investering in hernieuwbare energie nog tientallen jaren rendeert.
