Cum să alegeți SPD-ul potrivit pentru sistemul dvs. de energie solară

Selectarea dispozitivului de protecție împotriva supratensiunilor (SPD) adecvat este o decizie esențială pentru asigurarea longevității și fiabilității sistemului dvs. solar. Acest ghid cuprinzător vă va ghida prin factorii esențiali de care trebuie să țineți cont atunci când alegeți SPD-urile pentru instalația dvs. fotovoltaică, ajutându-vă să vă protejați investiția valoroasă de supratensiunile electrice dăunătoare.

De ce sistemul dvs. solar are nevoie de protecție SPD

Sistemele de energie solară sunt deosebit de vulnerabile la daunele cauzate de supratensiune din mai multe motive:

• Locație expusă: Rețelele solare sunt instalate de obicei în poziții ridicate, expuse
• Extinderea cablurilor: Cablurile de alimentare DC pot acționa ca antene pentru supratensiunile induse
• Electronice sensibile: Invertoarele, sistemele de monitorizare și echipamentele de control conțin componente vulnerabile
• Atragerea fulgerelor: Rețelele de panouri solare pot fi căi atractive pentru trăsnete

Fără o protecție adecvată împotriva supratensiunilor, un singur fulger sau un eveniment de comutare a rețelei poate cauza daune de mii de dolari invertoarelor, regulatoarelor de încărcare, panourilor și sistemelor de monitorizare. Chiar și supratensiunile mai mici, repetate, pot degrada în timp componentele sistemului, reducând eficiența și scurtarea duratei de viață operaționale.

Factori cheie pentru selectarea SPD-ului solar potrivit

1. Înțelegerea tipurilor de SPD și a aplicațiilor lor

SPD-urile sunt clasificate în trei tipuri principale, fiecare răspunzând unor nevoi de protecție diferite:

DOCUP de tip 1:

• Folosit pentru protecția împotriva loviturilor directe de trăsnet
• Instalate la punctele de intrare a serviciului sau la racordurile la utilități
• Testat cu o formă de undă de 10/350μs pentru a face față impulsurilor cu energie ridicată
• Necesar în clădirile cu sisteme externe de protecție împotriva trăsnetului
• Utilizează în mod obișnuit tehnologia de separare a scânteii

DOCUP de tip 2:

• Oferă protecție împotriva supratensiunilor induse și a evenimentelor de comutare
• Instalate la tablourile de distribuție sau la subpanouri
• Testat cu o formă de undă de 8/20μs
• Utilizarea tehnologiei MOV (Metal Oxide Varistor)
• Cel mai comun tip utilizat în instalațiile solare standard

DOCUP de tip 3:

• Oferă protecție fină pentru echipamentele terminale sensibile
• Instalate în apropierea unor dispozitive electronice specifice
• Au o capacitate de descărcare mai mică decât tipurile 1 și 2
• Adesea utilizate pentru sisteme de monitorizare și interfețe de comunicare

Pentru majoritatea sistemelor solare rezidențiale și comerciale, veți avea nevoie de o combinație de tipuri de SPD pentru o protecție completă. De asemenea, sunt disponibile SPD-uri combinate de tip 1+2, care integrează caracteristicile de protecție ale ambelor tipuri într-o singură unitate.

2. Evaluați cerințele de tensiune ale sistemului dvs.

Unul dintre cele mai importante criterii de selecție este adaptarea tensiunii nominale a SPD la cerințele sistemului dvs. solar:

Tensiunea maximă de funcționare continuă (MCOV sau Uc):

• SPD-urile de pe partea DC trebuie să aibă valori nominale MCOV mai mari decât tensiunea maximă în circuit deschis (Voc) a sistemului dvs.
• Rețineți că temperaturile scăzute cresc tensiunea rețelei fotovoltaice
• O regulă generală bună: Selectați SPD de curent continuu cu MCOV cu cel puțin 10% peste valoarea maximă a sistemului Voc
• De exemplu, un sistem de 600 V CC necesită SPD cu MCOV de cel puțin 660 V CC
• SPD-urile de pe partea de curent alternativ trebuie să depășească tensiunea nominală a sistemului cu cel puțin 25%

Utilizarea unui SPD cu MCOV insuficient va duce la defectarea prematură și poate crea riscuri de incendiu, deoarece dispozitivul va vedea tensiunea normală a sistemului ca o condiție de supratensiune.

3. Verificați nivelul de protecție la tensiune (sus)

Nivelul de protecție la tensiune sau tensiunea de blocare indică tensiunea maximă care va ajunge la echipamentul dvs. în timpul unei supratensiuni:

• Valorile Up mai mici oferă o protecție mai bună pentru componentele sensibile
• Up trebuie să fie mai mic decât puterea de rezistență la impuls a echipamentului dvs.
• Pentru cea mai bună protecție, alegeți un SPD cu Up cu cel puțin 20% mai mic decât toleranța echipamentului
• Invertoarele fotovoltaice tipice necesită valori Up sub 2,5-4kV

Atunci când se compară SPD-urile, un nivel mai scăzut de protecție a tensiunii indică, în general, o protecție superioară, dar trebuie să fie echilibrat cu alți parametri.

4. Evaluarea capacității curente de descărcare necesare

Două valori nominale importante determină capacitatea unui SPD de a face față supracurenților:

Curent nominal de descărcare (In):

• Indică cât de mult curent de supratensiune poate suporta SPD în mod repetat
• Valori mai mari înseamnă o durabilitate mai bună pentru supratensiuni frecvente
• Pentru SPD-urile de tip 2 în aplicații solare, căutați valori nominale In de 10-20kA sau mai mari

Curentul maxim de descărcare (Imax):

• Cel mai mare curent de supratensiune pe care SPD îl poate devia în siguranță
• Dispozitivele de tip 2 variază de obicei între 40-80kA
• Sistemele din regiunile cu iluminare puternică ar trebui să utilizeze ratinguri mai ridicate
• SPD-urile de tip 1 utilizează în schimb valoarea nominală a curentului de descărcare impulsivă (Iimp)

Echilibrați aceste evaluări în funcție de riscul de trăsnet al locației dvs. și de importanța sistemului. Zonele cu furtuni frecvente necesită ratinguri mai ridicate decât locațiile cu activitate minimă a fulgerelor.

5. Luați în considerare valoarea nominală a curentului de scurtcircuit (SCCR)

SCCR specifică curentul potențial maxim de scurtcircuit pe care SPD îl poate suporta în condiții de siguranță în cazul unei defecțiuni:

• SCCR al SPD trebuie să fie egal sau mai mare decât curentul de defect disponibil la punctul său de instalare
• Aceasta este o cerință de siguranță obligatorie în multe coduri electrice
• SPD-urile de curent continuu din sistemele fotovoltaice de înaltă tensiune se confruntă cu provocări semnificative în ceea ce privește gestionarea curentului de defect
• Unele SPD necesită dispozitive externe de protecție la supracurent pentru a-și atinge SCCR-ul marcat

6. Determinarea amplasării optime a SPD

Plasarea strategică a SPD-urilor este esențială pentru protecția eficientă a sistemului solar:

Orientări privind amplasarea pe partea DC:

"Regula <10 metri" este adoptată pe scară largă în industrie:

• Dacă lungimea cablului de curent continuu este mai mică de 10 metri: Un singur set de SPD-uri la intrarea DC a invertorului este în general suficient
• Dacă lungimea cablului de curent continuu depășește 10 metri: Instalați două seturi de SPD - unul lângă matricea fotovoltaică (în cutii de combinare) și altul la intrarea invertorului

Pentru sistemele mai mari, luați în considerare protecția la aceste puncte cheie:

• La nivel de rețea: Instalarea SPD la cutiile de combinare pentru rețelele distribuite
• Intrarea DC a invertorului: Instalați SPD imediat înainte de intrările DC ale invertorului
• Nivelul șirului: Pentru sistemele cu șiruri multiple, luați în considerare protecția la nivel de șir

AC Poziționare laterală:

• Punct de interconectare la rețea: Protecție primară la panoul principal de servicii
• Ieșire CA a invertorului: Protecție secundară în apropierea invertorului
• Panouri de distribuție: Protecție suplimentară la subpanouri pentru sisteme mai mari

De asemenea, luați în considerare protecția pentru sistemele de comunicații și monitorizare, care sunt adesea foarte sensibile la supratensiuni.

7. Verificarea conformității cu standardele relevante

Verificați dacă SPD-urile selectate sunt conforme cu standardele aplicabile:

• IEC 61643-31: Standard specific pentru SPD-uri în aplicații fotovoltaice
• IEC 61643-32: Principii de selecție și aplicare pentru SPD-urile fotovoltaice
• UL 1449: Standard de siguranță pentru SPD-uri în America de Nord
• Seria IEC 62305: Standarde pentru sisteme de protecție împotriva trăsnetului
• Articolul 690.7(C) din NEC: Cerințe ale Codului electric național

Produsele care îndeplinesc cerințele UL 1449 cu desemnarea tip 1 sau tip 2 sunt în general acceptate pentru aplicații fotovoltaice în America de Nord.

8. Evaluarea influenței protecției externe împotriva trăsnetului

Dacă clădirea dvs. are un sistem extern de protecție împotriva trăsnetului (LPS), trebuie să luați în considerare "distanța de separare 's'" dintre acesta și sistemul dvs. fotovoltaic:

• Dacă distanța de separare poate fi menținută: SPD de tip 2 pot fi suficiente
• Dacă distanța de separare nu poate fi menținută: SPD de tip 1 devin obligatorii

Acesta este un aspect fundamental de proiectare care influențează în mod semnificativ strategia de selecție a DPS.

9. Înțelegeți configurația de împământare a sistemului dvs.

Diferitele configurații de împământare necesită scheme specifice de conectare SPD:

Configurații DC Side:

• Cu împământare funcțională: Un pol de curent continuu conectat la pământ
• Cu împământare de înaltă rezistență: Polul de curent continuu conectat la pământ prin rezistență
• Descoperit/flotant: Niciunul dintre poli nu este conectat direct la pământ

Configurații AC Side:

• Sisteme TN-C, TN-S, TN-C-S
• Sisteme TT
• Sisteme informatice

Fiecare configurație necesită o schemă specifică de conectare a SPD pentru a asigura o protecție eficientă. De exemplu, sistemele fotovoltaice fără împământare (IT) au adesea nevoie de SPD-uri cu "configurații în Y" pentru o protecție completă.

Cele mai bune practici de instalare pentru o performanță optimă a SPD

Minimizarea lungimii cablurilor de conectare

Cablarea fizică a unui SPD are un impact critic asupra performanței sale:

• Păstrați firele de conectare cât mai scurte posibil
• Lungimea totală ideală a cablurilor trebuie să fie mai mică de 0,5 metri
• Nu depășiți niciodată 1 metru pentru lungimea totală a conexiunii
• Evitați îndoiturile ascuțite ale conductorilor, deoarece acestea cresc inductanța

În timpul curenților de supratensiune cu creștere rapidă, chiar și lungimile scurte de cablu de conectare dezvoltă o cădere substanțială de tensiune inductivă. Aceasta se adaugă direct la tensiunea de blocare a SPD-ului, compromițând potențial protecția.

Asigurați dimensionarea corectă a conductorului

• Pentru SPD-urile de tip 2, utilizați conductoare de cupru de minimum 6 mm² pentru conexiunile de protecție la pământ
• Pentru SPD-urile de tip 1, utilizați cupru de 16 mm² sau mai mare pentru conexiunile de protecție la pământ
• Conductoarele sub tensiune trebuie să fie cel puțin egale cu cablajul sistemului, dacă nu mai mari
• Respectați întotdeauna recomandările producătorului și standardele relevante

Rutați cablurile în mod corespunzător

• Traseul cablurilor AC, DC și de date împreună cu conductorii de legătură echipotențială asociați acestora
• Acest lucru reduce suprafața buclelor formate de cabluri, minimizând supratensiunile induse
• Creați trasee de cabluri desemnate care să reducă la minimum expunerea la interferențe electromagnetice

Cerințe de întreținere pentru protecția pe termen lung

Chiar și cele mai bune SPD-uri au o durată de viață limitată:

• Majoritatea SPD-urilor de calitate au o durată de viață preconizată de 10-15 ani în condiții normale
• Indicatorii vizuali trebuie verificați periodic pentru a depista semne de activare sau defectare a SPD
• Pentru instalațiile critice, selectați SPD cu capacități de monitorizare de la distanță
• Înlocuiți SPD-urile după evenimente majore de supratensiune, chiar dacă nu sunt vizibile daune externe
• Stabilirea unor programe regulate de inspecție, în special înainte de sezonul furtunilor

Greșeli frecvente de selectare a SPD care trebuie evitate

Evitați aceste erori frecvente atunci când alegeți protecția împotriva supratensiunilor pentru sistemul dvs. solar:

• Protecție subdimensionată: Selectarea SPD-urilor cu capacitate insuficientă de gestionare a energiei
• Ignorarea performanței termice: Omisiunea de a lua în considerare temperaturile ridicate din incintele exterioare
• Neglijarea coordonării: Instalarea de SPD-uri nepotrivite care nu coordonează corect disiparea energiei
• Protecție incompletă: Protejarea doar a părții DC sau AC, lăsând vulnerabilități
• Utilizarea SPD-urilor AC pentru protecția DC: SPD-urile de c.a. și c.c. NU sunt interschimbabile din cauza capacităților lor diferite de stingere a arcului electric
• Compromiterea calității: Alegerea celei mai ieftine opțiuni în locul dispozitivelor certificate corespunzător
• Împământare necorespunzătoare: Instalarea chiar și a celor mai bune SPD-uri cu sisteme de împământare necorespunzătoare
• Lipsa indicatorilor: Selectarea dispozitivelor fără indicatori de stare, ceea ce face dificilă întreținerea

Concluzie: Protejarea investiției dvs. solare

Selectarea SPD-ului potrivit pentru sistemul dvs. solar necesită o analiză atentă a caracteristicilor sistemului, a factorilor de mediu și a cerințelor de protecție. Prin evaluarea corectă a nevoilor dvs. și prin punerea în aplicare a unei strategii de protecție coordonate, puteți reduce în mod semnificativ riscul de deteriorare cauzată de supratensiuni.

Amintiți-vă aceste puncte cheie:

• Alegeți SPD-uri special concepute și clasificate pentru aplicații fotovoltaice
• Potriviți tensiunea nominală la cerințele sistemului dvs.
• Implementați protecția atât pe partea de curent continuu, cât și pe cea de curent alternativ
• Selectarea nivelurilor de protecție adecvate în funcție de riscul geografic de trăsnet
• Asigurați instalarea corectă în conformitate cu orientările producătorului
• Întreținerea și înlocuirea SPD în conformitate cu programele recomandate

Investiția relativ mică într-o protecție de calitate împotriva supratensiunilor poate preveni mii de dolari în daune potențiale și oprirea sistemului. Nu faceți compromisuri în ceea ce privește protejarea sistemului dvs. solar - este o componentă esențială pentru a vă asigura că investiția dvs. în energie regenerabilă va fi rentabilă pentru decenii de acum înainte.

Înrudite

Top 10 producători de dispozitive de protecție la supratensiune (SPD) în 2025: Ghidul final pentru protecția energiei de calitate

Întrerupător cu carcasă turnată vs dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor

VIOX VSP1-C40PV/3(S) 1500V(D4) SPD multipolar conectabil