Краткий ответ: как выбрать УЗИП постоянного тока для солнечных систем?
Выберите УЗИП постоянного тока для солнечных систем путем предварительного подтверждения пяти параметров: максимального напряжения холостого хода фотоэлектрической цепи, необходимости защиты типа 2 или типа 1+2, места установки УЗИП, минимально возможной длины соединительных проводов УЗИП, а также применимых стандартов или проектных спецификаций.
Для большинства крышных и коммерческих фотоэлектрических систем алгоритм выбора выглядит следующим образом:
| Решение | Практический ответ |
|---|---|
| Какое устройство необходимо со стороны фотоэлектрических модулей? | УЗИП постоянного тока, предназначенное для фотоэлектрических систем, а не УЗИП переменного тока |
| Какой номинал напряжения наиболее важен? | Ucpv, выбираемое выше максимального напряжения холостого хода (Voc) фотоэлектрической цепи при низких температурах |
| Тип 2 или Тип 1+2? | Тип 2 для большинства случаев с наведенными перенапряжениями; Тип 1+2 там, где выше риск воздействия токов молнии |
| Где выполняется установка? | В сумматорной коробке (комбайнере), на входе постоянного тока инвертора или на обоих концах длинной кабельной трассы постоянного тока |
| Какие стандарты имеют значение? | IEC 61643-31 и IEC 61643-32 для УЗИП цепей постоянного тока фотоэлектрических систем; IEC 61643-11 для УЗИП со стороны переменного тока |
| Какая деталь монтажа часто упускается из виду? | Короткие прямые провода УЗИП для снижения индуктивного скачка напряжения во время импульса |
A УЗИП постоянного тока для солнечных систем это устройство защиты от импульсных перенапряжений, установленное на стороне постоянного тока фотоэлектрической системы. Его задача — ограничить переходные перенапряжения, вызванные грозовыми разрядами, коммутационными процессами или длинными участками кабельных трасс на открытом воздухе, прежде чем это напряжение достигнет инвертора, электроники сумматора, оборудования мониторинга или других компонентов стороны постоянного тока.
В солнечных фотоэлектрических системах защита от перенапряжений — это не просто аксессуар для распределительного щита переменного тока. Фотоэлектрические цепочки часто устанавливаются на крышах, открытых площадках, возвышенных конструкциях или имеют длинные кабельные трассы. Эти проводники постоянного тока могут улавливать энергию наведенных импульсов во время грозовой активности поблизости, даже если молния не попадает непосредственно в массив. Вот почему комплексный проект защиты солнечной электростанции обычно учитывает размещение УЗИП постоянного тока, размещение УЗИП переменного тока, прокладку кабелей, уравнивание потенциалов, заземление и уровень устойчивости инвертора к перенапряжениям.
Для покупателей VIOX и сборщиков электрощитового оборудования практический вопрос прост: какой устройство защиты от перенапряжения следует выбирать для стороны постоянного тока фотоэлектрической системы, и где его следует устанавливать?
Что такое УЗИП в солнечной энергосистеме?
УЗИП означает устройство защиты от перенапряжения. В солнечной энергосистеме УЗИП ограничивает кратковременные скачки напряжения, отводя импульсный ток в систему защитного заземления или систему уравнивания потенциалов. Он не заменяет предохранители, автоматические выключатели, разъединители или надлежащее заземление. Он работает совместно с ними.
В фотоэлектрических системах УЗИП обычно разделяют по месту установки:
| Место установки УЗИП | Типичная роль | Типичный тип устройства |
|---|---|---|
| Фотоэлектрический массив или блок сумматора стрингов | Ограничивает энергию импульса, возникающую во внешних кабелях стрингов постоянного тока | УЗИП постоянного тока, обычно типа 2 или типа 1+2 в зависимости от интенсивности грозовой активности |
| Вход постоянного тока инвертора | Защищает инвертор от скачков напряжения со стороны постоянного тока, поступающих от фотоэлектрического массива | ДК СПД |
| Выход переменного тока инвертора или распределительный щит переменного тока | Ограничивает скачки напряжения со стороны переменного тока, поступающие из сети или распределительной проводки | АС СПД |
| Линии мониторинга и связи | Защищает кабели передачи данных, интерфейсы RS485, Ethernet, датчики или интерфейсы мониторинга | УЗИП для сигнальных линий/линий передачи данных, соответствующее типу сигнала |
Самое важное правило заключается в том, что УЗИП должно соответствовать защищаемой цепи. Для входа фотоэлектрической системы постоянного тока требуется УЗИП, рассчитанное на постоянный ток. Для распределительного щита переменного тока требуется УЗИП переменного тока.
УЗИП постоянного тока (DC SPD) против УЗИП переменного тока (AC SPD) для солнечных электростанций: в чем разница?
Солнечная установка может требовать защиты от перенапряжений как по стороне постоянного, так и по стороне переменного тока, однако эти устройства не являются взаимозаменяемыми.
| Пункт сравнения | УЗИП постоянного тока для солнечных фотоэлектрических систем | УЗИП переменного тока для выхода солнечной установки/стороны сети |
|---|---|---|
| Устанавливается на | Фотоэлектрические стринги, сумматоры (комбайнеры), вход постоянного тока инвертора | Выход переменного тока инвертора, распределительный щит переменного тока, главный щит |
| Основной параметр напряжения | Ucpv или максимальное длительное рабочее напряжение постоянного тока для фотоэлектрических систем | Uc или MCOV для напряжения сети переменного тока |
| Типовое стандартное направление | IEC 61643-31 для УЗИП, подключаемых к стороне постоянного тока фотоэлектрических установок; IEC 61643-32 для руководства по выбору и применению | IEC 61643-11 для низковольтных УЗИП переменного тока |
| Проблема дуги и отключения | Поведение дуги постоянного тока более сложное, так как постоянный ток не имеет естественного перехода через ноль | Переменный ток проходит через ноль в каждом цикле, что меняет процесс прерывания тока |
| Распространенная ошибка | Использование устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) переменного тока на стороне постоянного тока фотоэлектрической системы | Предположение, что УЗИП только на стороне переменного тока защищает фотоэлектрический массив и вход постоянного тока инвертора |
Если система состоит из фотоэлектрических цепочек, подключенных к инвертору, УЗИП на стороне переменного тока в распределительном щите не обеспечивает полную защиту инвертора от скачков напряжения, поступающих через вход постоянного тока. Защиту на стороне постоянного тока следует оценивать отдельно.
УЗИП постоянного тока типа 2 или типа 1+2: что вам нужно?
Большинство покупателей солнечных систем сначала спрашивают, нужен ли им УЗИП постоянного тока типа 2 или типа 1+2. Ответ зависит от подверженности воздействию молнии, компоновки системы, наличия внешней системы молниезащиты, прокладки кабелей и требований проекта.
| Состояние солнечной фотоэлектрической системы | Рекомендуемая отправная точка | Почему это важно |
|---|---|---|
| Жилые крышные фотоэлектрические системы без внешней молниезащиты и с умеренным уровнем воздействия | УЗИП постоянного тока типа 2 | Защита от наведенных перенапряжений и коммутационных переходных процессов |
| Коммерческие крышные фотоэлектрические системы с большой протяженностью кабелей постоянного тока | УЗИП постоянного тока типа 2 в ключевых точках ввода постоянного тока; рассмотреть возможность установки в нескольких местах | Увеличение длины кабеля повышает риск возникновения наведенных перенапряжений и площадь контура |
| Фотоэлектрическая установка на открытой наземной конструкции, вершине холма, открытом поле или в зоне с высокой грозовой активностью | УЗИП постоянного тока типа 1+2 может потребоваться согласно оценке проектных рисков | Повышенная вероятность попадания части тока молнии в систему |
| Здание оснащено внешней системой молниезащиты, и безопасное расстояние не может быть соблюдено | Обычно выбирается УЗИП постоянного тока типа 1+2 | Фотоэлектрическая система может подвергаться воздействию компонентов тока молнии |
| Промышленная или дорогостоящая инверторная станция | Стратегия скоординированной защиты типа 1+2 и типа 2 | Время простоя и стоимость замены оправдывают многоуровневую защиту |
Для более подробного объяснения ролей устройств типа 1, типа 2 и типа 3 см. руководство VIOX УЗИП типа 1, типа 2 и типа 3.
Инженерное примечание: Тип не то же самое, что номинальное напряжение
УЗИП постоянного тока типа 2 не подходит автоматически для любой фотоэлектрической системы. Оно по-прежнему требует правильного выбора Ucpv, конфигурации полюсов, характеристик короткого замыкания и способа установки. Для фотоэлектрических массивов на 600 В, 1000 В и 1500 В требуются разные проверки напряжения, даже если во всех трех проектах используется защита типа 2.
Как выбрать Ucpv для солнечного УЗИП постоянного тока
Самым важным параметром напряжения для фотоэлектрического УЗИП постоянного тока является UCPV, часто описываемый как максимальное длительное рабочее напряжение для фотоэлектрических систем постоянного тока. УЗИП должно оставаться стабильным при самом высоком нормальном напряжении холостого хода фотоэлектрического массива, включая повышение напряжения в холодную погоду.
Не выбирайте УЗИП постоянного тока только на основе номинального напряжения постоянного тока инвертора. Начинайте с максимального напряжения холостого хода фотоэлектрической цепочки.
Используйте следующую концепцию:
Voc_max = Nseries x Voc_module_STC x [1 + |betaVoc| x (25 - Tmin)]
Где:
- Nseries = количество модулей, соединенных последовательно в одной цепочке
- Voc_module_STC = напряжение холостого хода модуля при стандартных условиях испытаний
- betaVoc = температурный коэффициент напряжения холостого хода модуля на градус Цельсия, переведенный в десятичную форму
- Tmin = минимальная ожидаемая расчетная температура ячейки или окружающей среды, в зависимости от метода расчета проекта
Затем выберите устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока с номинальным напряжением Ucpv выше рассчитанного максимального напряжения фотоэлектрической цепочки, следуя техническому паспорту УЗИП и проектному стандарту.
| Класс фотоэлектрической системы | Краткий перечень типичных значений напряжения УЗИП постоянного тока | Меры предосторожности при выборе |
|---|---|---|
| Фотоэлектрическая система 600 В | Класс 600 В или подходящий более высокий класс Ucpv | Убедитесь, что напряжение холостого хода (Voc) при низких температурах не превышает номинальное напряжение УЗИП |
| Фотоэлектрическая система 1000 В | Класс 1000 В или подходящий более высокий класс Ucpv | Проверьте длину стринга и температурный коэффициент модуля |
| Фотоэлектрическая система 1500 В | Класс УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических систем 1500 В | Убедитесь, что устройство специально предназначено для работы в фотоэлектрических системах постоянного тока 1500 В |
Ассортимент УЗИП компании VIOX включает серии устройств защиты от перенапряжений постоянного тока для стандартных классов напряжения фотоэлектрических систем, включая варианты на 500 В, 600 В, 800 В, 1000 В, 1200 В и 1500 В страницы продукции УЗИП VIOX. Окончательная модель должна быть подобрана с учетом фактического напряжения фотоэлектрической цепочки, проектных стандартов и условий установки.
Практический пример: выбор Ucpv для фотоэлектрической цепочки, эксплуатируемой в условиях низких температур
Предположим, что фотоэлектрическая цепочка имеет общее напряжение холостого хода 900 В при стандартных условиях испытаний. Температурный коэффициент напряжения холостого хода (Voc) модуля составляет -0,31% на градус Цельсия, а минимальная расчетная температура составляет -10°C.
Разница температур по сравнению с 25°C составляет:
25 - (-10) = 35°C
Повышение напряжения в холодную погоду составляет:
900В x 0,003 x 35 = 94,5В
Расчетное максимальное напряжение холостого хода стринга составляет:
900В + 94,5В = 994,5В
В данном случае УЗИП (SPD) постоянного тока на 1000В может оказаться слишком близким к расчетному максимуму, в зависимости от допусков в техническом паспорте, проектного запаса и местных норм проектирования. УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических систем на 1200В зачастую является более практичным вариантом для выбора, при условии согласования со спецификациями инвертора и проекта.
Данный пример намеренно упрощен. В реальных проектах следует использовать технические характеристики модулей, ограничения инвертора, данные о местной температуре и применимые стандарты проектирования.
Выбор УЗИП постоянного тока для солнечных электростанций в зависимости от типа системы
Различные фотоэлектрические проекты не требуют одинаковой схемы защиты от перенапряжений. Небольшая жилая крышная система, коммерческая крышная установка с длинными кабельными лотками постоянного тока и инверторная станция промышленного масштаба имеют разные уровни воздействия и требования к техническому обслуживанию.
| Тип фотоэлектрической системы | Типовой подход к УЗИП на стороне постоянного тока | Что нужно проверить |
|---|---|---|
| Жилая крышная фотоэлектрическая система | УЗИП постоянного тока типа 2 рядом с входом постоянного тока инвертора или в небольшом распределительном щите поблизости | Ucpv, руководство по эксплуатации инвертора, местные нормы, требования к УЗИП на стороне переменного тока |
| Коммерческая крышная фотоэлектрическая система | УЗИП постоянного тока типа 2 в распределительных коробках и/или рядом с входами инвертора | Длина кабельной трассы, уравнивание потенциалов, воздействие молнии на крышу, состояние корпуса |
| Наземная фотоэлектрическая установка | Тип 2 или тип 1+2 в зависимости от воздействия и риска поражения молнией | Расстояние до инвертора, плотность ударов молнии на объекте, заземляющая сетка, длинные внешние кабельные петли |
| Фотоэлектрическая система с внешней системой молниезащиты | УЗИП постоянного тока типа 1+2 обычно оценивается в точках ввода постоянного тока | Разделительное расстояние, уравнивание потенциалов, концепция молниезащиты по стандарту IEC 62305, проектная спецификация |
| Инверторная станция промышленного масштаба | Многоуровневая защита на стороне массива/комбайнера, входа постоянного тока инвертора и выхода переменного тока | Координация, мониторинг, удаленная индикация, сменные картриджи, доступ для технического обслуживания |
| Фотоэлектрические системы в сочетании с аккумуляторными накопителями энергии | Стратегию применения УЗИП постоянного тока следует рассматривать отдельно для стороны фотоэлектрических панелей, стороны аккумуляторов и стороны инвертора/преобразователя | Класс напряжения постоянного тока, ток короткого замыкания, совместимость устройств, требования поставщика BESS |
Цель данной таблицы — не заменить инженерное проектирование. Она помогает покупателям задавать более точные вопросы при запросе коммерческих предложений (RFQ) перед выбором конкретной модели УЗИП постоянного тока.
Схема подключения УЗИП постоянного тока для солнечных фотоэлектрических систем
Правильная схема подключения солнечного УЗИП постоянного тока должна четко отражать одну ключевую идею: УЗИП подключается параллельно цепи постоянного тока фотоэлектрической системы, а не последовательно с путем протекания тока нагрузки..
Ток фотоэлектрической цепочки протекает по штатной цепи постоянного тока к инвертору. УЗИП обеспечивает путь отвода импульсного тока от проводников постоянного тока к защитному заземлению или системе уравнивания потенциалов при возникновении переходного перенапряжения.
| Элемент схемы | Правильное обозначение | Распространенная ошибка |
|---|---|---|
| Проводники PV+ и PV- | Проходят через устройства защиты и коммутации постоянного тока к входу инвертора | Изображение УЗИП так, будто оно проводит нормальный ток цепочки при последовательном подключении |
| ДК СПД | Подключено между фотоэлектрическими проводниками и шиной заземления (PE) в соответствии с конфигурацией системы | Подключение только одного полюса в случаях, когда система требует многополюсной защиты |
| Шина защитного заземления или шина уравнивания потенциалов | Показано как короткий путь с низким импедансом рядом с УЗИП | Длинный зелено-желтый провод, проложенный вокруг корпуса для аккуратности |
| Сумматорная коробка или вход постоянного тока инвертора | Показано как точка физической установки | Размещение УЗИП на большом расстоянии от защищаемого оборудования |
| АС СПД | Показано отдельно на выходе инвертора или на щите переменного тока | Предполагается, что одно устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) переменного тока защищает всю сторону постоянного тока фотоэлектрической системы |
Для типичной фотоэлектрической системы на схеме обычно должны быть показаны следующие уровни защиты:
- Фотоэлектрические цепочки поступают в солнечный распределительный блок.
- Блок сумматора включает в себя предохранители постоянного тока или автоматические выключатели постоянного тока там, где это необходимо, разъединитель постоянного тока или выключатель-разъединитель, а также УЗИП постоянного тока.
- Объединенный выход постоянного тока направляется на вход постоянного тока инвертора.
- Если линия постоянного тока имеет большую протяженность, рядом со входом инвертора устанавливается дополнительное УЗИП постоянного тока.
- Выход переменного тока инвертора защищен отдельно с помощью подходящего УЗИП переменного тока на распределительном щите переменного тока или панели выхода инвертора.
Где устанавливать УЗИП постоянного тока в солнечной энергосистеме
Размещение УЗИП так же важно, как и его выбор. Правильно подобранный УЗИП при неудачном расположении или слишком длинных соединительных проводах может пропустить высокое остаточное напряжение к инвертору.
| Точки установки | Когда его использовать | Практические рекомендации по выбору |
|---|---|---|
| Внутри фотоэлектрической распределительной коробки (PV combiner box) | Системы с несколькими цепочками (стрингами), точка соединения массивов вне помещения, длинные кабельные трассы | Часто лучшее место для защиты от перенапряжений постоянного тока со стороны массива |
| Рядом с входом постоянного тока инвертора | Защита электроники инвертора от скачков напряжения со стороны фотоэлектрических панелей | Особенно важно, когда инвертор находится на значительном удалении от массива панелей |
| Как со стороны массива/комбайнера, так и со стороны инвертора | Большая протяженность кабеля постоянного тока между массивом и инвертором | Помогает ограничить скачки напряжения на обоих концах кабеля |
| Распределительный щит переменного тока | Защита от перенапряжений со стороны сети или выхода инвертора | Требуется устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) переменного тока, а не постоянного |
| Коммуникационный шкаф или интерфейс мониторинга | Линии передачи данных, удаленный мониторинг, RS485, Ethernet, датчики | Требуется устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для сигнальных линий, соответствующее типу линии передачи данных |
Существующая схема защиты фотоэлектрической системы также может включать DC MCB и еще Выключатель-разъединитель DC. Эти устройства выполняют функции, отличные от функций УЗИП. Автоматический выключатель постоянного тока (DC MCB) защищает от сверхтоков в соответствующем контексте применения, разъединитель обеспечивает коммутацию/изоляцию, а УЗИП ограничивает переходные перенапряжения.
Правило 10 метров: когда одного УЗИП постоянного тока недостаточно
Во многих проектах фотоэлектрических систем расстояние между фотоэлектрическим массивом и инвертором определяет, достаточно ли одного места установки УЗИП постоянного тока. Общее правило проектирования гласит:
- Если расстояние кабеля постоянного тока между массивом и инвертором небольшое, одного УЗИП постоянного тока рядом с входом инвертора или в ближайшем сумматорном щите может быть достаточно, в зависимости от компоновки системы.
- Если длина трассы кабеля постоянного тока превышает примерно 10 метров, следует рассмотреть возможность установки защиты с обоих концов: одно устройство защиты от перенапряжений (УЗИП) рядом с фотоэлектрическим массивом или сумматором, и другое — рядом с входом постоянного тока инвертора.
Причина заключается не только в расстоянии. Длинные наружные кабели могут подвергаться воздействию наведенного импульсного перенапряжения, и скачок напряжения, возникший на одном конце, может создать разрушительное напряжение на другом, если точка защиты находится слишком далеко.
При выполнении работ по проектированию, закупкам и строительству (EPC) и сборке щитового оборудования рассматривайте правило 10 метров как контрольную точку проектирования, а не как замену отраслевым стандартам, оценке риска молнии или требованиям производителя инвертора.
Обеспечьте минимальную длину проводов подключения УЗИП постоянного тока
Проводка УЗИП представляет собой путь для высокочастотных импульсных перенапряжений. Во время быстрого скачка напряжения каждый лишний сантиметр проводника увеличивает индуктивное падение напряжения. Базовая физика процесса:
V = L x di/dt
Где:
- V — это индуктивный скачок напряжения, добавляемый проводом
- L — это индуктивность проводки
- di/dt — это скорость нарастания импульсного тока
Именно поэтому красиво проложенный кабель УЗИП может работать неэффективно, если он образует длинную петлю вокруг корпуса. В электромонтажной практике, основанной на стандартах МЭК, общую длину соединительных проводников в цепи защиты УЗИП принято делать как можно короче, при этом 0,5 м часто рассматривается как ключевой целевой показатель для эффективного подключения УЗИП.
Практические рекомендации по монтажу:
- Устанавливайте УЗИП как можно ближе к защищаемым проводникам и шине уравнивания потенциалов.
- Избегайте образования длинных петель между УЗИП и проводником PE/шиной уравнивания потенциалов.
- По возможности избегайте резких изгибов кабеля.
- Обеспечьте компактность и прямолинейность прокладки положительных, отрицательных и заземляющих проводников.
- Используйте сечения проводников и устройства резервной защиты в соответствии с требованиями производителя УЗИП и применимыми нормативными документами.
Как выбрать номинальные параметры УЗИП постоянного тока для солнечных электростанций
При сравнении технических паспортов устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока не следует ориентироваться только на один показатель. Выбор должен учитывать напряжение, способность выдерживать импульсный ток, уровень защиты, поведение при коротком замыкании и возможность визуального контроля состояния.
| Параметр | Что это означает | Почему это важно для солнечных фотоэлектрических систем |
|---|---|---|
| UCPV | Максимальное длительное рабочее напряжение для применения в цепях постоянного тока фотоэлектрических систем | Должно превышать максимальное напряжение холостого хода фотоэлектрической системы в условиях низких температур |
| На сайте | Номинальный разрядный ток, обычно для повторяющихся импульсных воздействий | Указывает на долговечность при повторяющихся наведенных импульсах |
| Имакс | Максимальный разрядный ток в контексте испытаний УЗИП типа 2 | Помогает сравнивать пиковую нагрузочную способность при импульсных воздействиях в рамках одной категории устройств |
| Имп | Импульсный ток для устройств типа 1 или типа 1+2 | Актуально там, где может присутствовать частичный ток молнии |
| Вверх | Уровень защиты по напряжению | Более низкий уровень Up обычно означает более низкое проходящее напряжение, но его необходимо оценивать с учетом координации и длины соединительных проводников |
| Направление Iscpv / SCCR | Поведение при коротком замыкании или устойчивость к току при наличии требуемой резервной защиты | Критически важно, так как ток повреждения в цепях постоянного тока фотоэлектрических систем и поведение при отключении отличаются от систем переменного тока |
| Конфигурация полюсов | 2P, 3P или конфигурация фотоэлектрической системы, зависящая от применения | Должно соответствовать заземленной, незаземленной или специфической для системы схеме подключения постоянного тока фотоэлектрических установок |
| Индикация состояния | Визуальный индикатор и опциональная функция дистанционной сигнализации | Помогает техническим специалистам определить момент окончания срока службы картриджа УЗИП |
Не сравнивайте номиналы в кА без учета контекста
Возникает соблазн выбрать наибольшее значение кА на странице продукта. Это не всегда лучший метод выбора. Более высокий номинал импульсного тока может быть полезен, но только если устройство также соответствует требованиям по Ucpv, Up, токам короткого замыкания, классификации типа, месту установки и координации с вышестоящей/нижестоящей защитой.
УЗИП постоянного тока типа 1+2 для солнечных электростанций: когда это целесообразно
УЗИП постоянного тока типа 1+2 объединяет характеристики ограничения тока молнии и импульсного перенапряжения в одном семействе устройств. В фотоэлектрических проектах это наиболее актуально, когда сторона постоянного тока может подвергаться воздействию более высокой энергии импульса.
Рассмотрите возможность использования УЗИП постоянного тока типа 1+2, если:
- Здание оснащено внешней системой молниезащиты.
- Электропроводка фотоэлектрического массива не может поддерживать надлежащее расстояние от системы молниезащиты.
- Массив установлен на открытой местности или на вершине холма.
- Объект характеризуется высокой плотностью ударов молнии или высокими затратами при простое оборудования.
- Техническое задание проекта требует использования УЗИП, способных выдерживать токи молнии.
Используйте УЗИП постоянного тока типа 2, когда:
- Проект в основном требует защиты от наведенных перенапряжений и коммутационных переходных процессов.
- Отсутствует внешняя система молниезащиты, влияющая на фотоэлектрический массив.
- Производитель инвертора или проектная документация требуют использования УЗИП постоянного тока типа 2.
- Защита добавляется внутри сумматорной коробки или щита постоянного тока со стороны инвертора для стандартной защиты крышных/коммерческих фотоэлектрических систем.
IEC 61643-31 и IEC 61643-32: какие стандарты имеют значение?
Для защиты от перенапряжений в цепях постоянного тока солнечных фотоэлектрических систем ключевым направлением IEC является серия стандартов IEC 61643:
- IEC 61643-31 охватывает требования и методы испытаний для УЗИП, подключаемых к стороне постоянного тока фотоэлектрических установок.
- IEC 61643-32 содержит принципы выбора и применения УЗИП, подключаемых к стороне постоянного тока фотоэлектрических установок.
- IEC 61643-11 применяется к УЗИП, подключаемым к низковольтным системам электропитания переменного тока.
Это различие важно, поскольку УЗИП постоянного тока для солнечных фотоэлектрических систем — это не просто УЗИП переменного тока с другой этикеткой. Контекст испытаний, поведение при напряжении, требования к отключению и риски применения различаются.
Для проектов в Северной Америке также могут быть актуальны стандарт UL 1449 и требования местных электротехнических норм. Для любого рынка инженер проекта должен уточнить точную редакцию стандарта, его принятие на местном уровне, требования руководства по эксплуатации инвертора и требования органов, обладающих соответствующей юрисдикцией.
Документы, которые необходимо запросить перед утверждением устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для солнечных фотоэлектрических систем постоянного тока
При закупках B2B самый важный вопрос — это не только “какова цена?”, а “какая документация подтверждает, что данное УЗИП подходит для применения в фотоэлектрических системах постоянного тока?”
| Документ или подтверждение | Почему это важно |
|---|---|
| Технический паспорт УЗИП постоянного тока | Подтверждает Ucpv, In, Imax, Iimp (если применимо), Up, конфигурацию полюсов и способ подключения |
| Документация о соответствии стандарту IEC 61643-31 или протоколы испытаний | Помогает убедиться, что устройство предназначено именно для защиты от перенапряжений в фотоэлектрических системах постоянного тока, а не только для низковольтных сетей переменного тока |
| Схема подключения от производителя | Предотвращает неправильное подключение полюсов, ошибочную прокладку PE-проводника и неподходящую конфигурацию заземления |
| Инструкция по резервной защите | Подтверждает необходимость использования вышестоящего предохранителя, автоматического выключателя постоянного тока (DC MCB) или другого защитного устройства |
| Описание индикации окончания срока службы | Подтверждает наличие смотрового окна, сменных картриджей и опционального контакта дистанционной сигнализации |
| Рекомендации по условиям окружающей среды и типу корпуса | Важно для уличных комбайнер-боксов, условий высокой температуры, влажности, прибрежных зон и риска образования конденсата |
Если поставщик не может четко подтвердить, что продукт предназначен для использования в фотоэлектрических системах постоянного тока, покупателю не следует рассматривать его как устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для солнечных систем.
Распространенные ошибки при установке солнечных УЗИП
Ошибка 1: Использование УЗИП переменного тока (AC) на стороне постоянного тока (DC)
Это самая опасная ошибка при выборе оборудования. В фотоэлектрических цепях постоянного тока требуются УЗИП, рассчитанные на работу с постоянным током. УЗИП для цепей переменного тока может не справиться с напряжением и характеристиками прерывания постоянного тока в фотоэлектрической системе.
Ошибка 2: Выбор слишком низкого значения Ucpv
Холодная погода повышает напряжение холостого хода фотоэлектрических модулей. Если номинальное напряжение УЗИП выбрано исходя из номинального напряжения системы, а не из расчетного максимального напряжения холостого хода (Voc), УЗИП может испытывать чрезмерные нагрузки во время нормальной эксплуатации.
Ошибка 3: Защита только стороны переменного тока
УЗИП на стороне переменного тока в распределительном щите полезно, но оно не отменяет необходимости оценки воздействия перенапряжений на стороне постоянного тока. Входы постоянного тока инвертора часто являются наиболее дорогостоящими электронными компонентами, напрямую подключенными к длинным уличным кабелям фотоэлектрической системы.
Ошибка 4: Установка УЗИП слишком далеко от защищаемого оборудования
Длинный кабель между УЗИП и входом инвертора снижает качество защиты. УЗИП следует размещать как можно ближе к оборудованию или точке ввода кабеля, которую он защищает.
Ошибка 5: Длинные провода и большие петли проводки
Во время скачка напряжения провода УЗИП не являются обычными низкочастотными силовыми линиями. Длинные провода создают индуктивное напряжение. Путь прохождения импульса тока должен быть коротким, прямым и компактным.
Ошибка 6: Игнорирование сигналов дистанционного состояния
На коммерческих фотоэлектрических станциях неисправный картридж УЗИП может остаться незамеченным, если устройство имеет только визуальный индикатор внутри закрытого корпуса. Контакты дистанционной сигнализации помогают обслуживающему персоналу определить окончание срока службы устройства, не дожидаясь следующей плановой проверки.
Ошибка 7: Некачественная конструкция наружного корпуса
Уличные сумматорные коробки подвергаются воздействию тепла, ультрафиолета, влажности и конденсата. УЗИП постоянного тока, установленный в плохо спроектированном корпусе, может стареть быстрее, даже если его номинальные характеристики выбраны верно. Для уличных солнечных шкафов необходимо проверять класс защиты корпуса, температурные условия, герметичность кабельных вводов, контроль конденсата и удобство доступа для обслуживания.
Контрольный список по выбору УЗИП постоянного тока для покупателей солнечного оборудования
Используйте этот контрольный список перед запросом цены или утверждением проекта УЗИП для фотоэлектрических систем.
| Проверяемый элемент | Что необходимо подтвердить |
|---|---|
| Напряжение фотоэлектрической системы | 600 В, 1000 В, 1200 В, 1500 В или класс постоянного тока согласно проекту |
| Максимальное напряжение холостого хода (Voc) фотоэлектрической цепи | Учитывайте температурную коррекцию для низких температур, а не только номинальное напряжение |
| Тип УЗИП | Тип 2 или Тип 1+2 в зависимости от грозовой активности и проектных решений |
| Точки установки | Сумматор (комбайнер), вход постоянного тока инвертора, оба конца или выход переменного тока |
| Сторона постоянного тока (DC) или переменного тока (AC) | УЗИП постоянного тока для входа фотоэлектрических систем; УЗИП переменного тока для выхода инвертора или стороны сети |
| UCPV | Должно соответствовать расчетному максимальному напряжению постоянного тока фотоэлектрической системы |
| Вверх | Должно быть согласовано с уровнем стойкости защищаемого оборудования и длиной проводников |
| In / Imax / Iimp | Соответствовать уровню воздействия, типу классификации и спецификации проекта |
| Поведение при коротком замыкании | Подтвердить требования к резервной защите или значениям Iscpv/SCCR согласно техническому паспорту |
| Конфигурация полюсов | Соответствовать типу заземления, изолированной системе или специфической схеме подключения фотоэлектрической системы |
| Индикация состояния | Визуальный индикатор, сменный картридж, при необходимости — контакт дистанционной сигнализации |
| Стандарты | Соответствие стандартам IEC 61643-31/32, UL 1449 или местным требованиям в зависимости от рынка |
Рекомендуемый формат спецификации УЗИП для фотоэлектрических систем
Для получения более точных запросов коммерческих предложений (RFQ) не ограничивайтесь фразой “цена на солнечный УЗИП”. Отправляйте спецификацию, включающую реальные проектные условия.
Пример формата запроса (RFQ):
| Поле запроса (RFQ) | Пример ввода |
|---|---|
| Приложение | Крышная ФЭС / наземная ФЭС / коммерческая инверторная станция |
| Напряжение фотоэлектрической системы | 1000 В постоянного тока или 1500 В постоянного тока |
| Максимальное напряжение холостого хода (Voc) стринга | Расчетное значение при минимальной температуре |
| Тип УЗИП | УЗИП постоянного тока типа 2 или УЗИП постоянного тока типа 1+2 |
| Точки установки | Комбайнерная коробка и/или вход постоянного тока инвертора |
| Конфигурация полюсов | 2P, 3P или в соответствии с проектом |
| Требуемое стандартное направление | IEC 61643-31, UL 1449 или местные требования |
| Мониторинг состояния | Только визуальная индикация или контакт дистанционной сигнализации |
| Состояние корпуса | Помещение инверторной, уличная распределительная коробка, прибрежная зона, высокая температура |
Этот формат помогает VIOX или любому квалифицированному поставщику подобрать подходящую серию устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока, вместо того чтобы предлагать устройство, соответствующее только одному ключевому слову.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Может ли одно УЗИП защитить как сторону постоянного тока фотоэлектрической системы, так и сторону выхода переменного тока?
Нет. УЗИП постоянного тока защищает входную сторону фотоэлектрической системы, в то время как УЗИП переменного тока защищает выход инвертора или сторону сети/распределения. Комплексная система защиты от перенапряжений для солнечных электростанций часто предусматривает защиту обеих сторон, поскольку энергия импульса может проникнуть как через уличные кабели постоянного тока, так и через распределительную сеть переменного тока.
Как определить, нужно ли устанавливать одно или два УЗИП постоянного тока?
Проверьте расстояние между фотоэлектрическим массивом или распределительной коробкой и инвертором. Если длина кабеля постоянного тока невелика, одного правильно установленного УЗИП может быть достаточно в зависимости от проекта системы. Если трасса кабеля постоянного тока длинная (обычно около 10 метров и более), инженеры часто предусматривают установку УЗИП с обеих сторон: одно рядом с массивом или распределительной коробкой, а другое — рядом с входом постоянного тока инвертора.
Что произойдет, если Ucpv ниже реального напряжения фотоэлектрической цепочки?
УЗИП может принять нормальное рабочее напряжение фотоэлектрической системы за состояние перенапряжения. Это может привести к перегреву, преждевременному выходу из строя, ложным срабатываниям индикации неисправности или опасному режиму отказа. Значение Ucpv должно выбираться выше максимального напряжения холостого хода фотоэлектрической цепочки при низких температурах, а не просто выше номинального напряжения инвертора.
Почему длина проводов имеет значение, если УЗИП имеет низкий уровень напряжения защиты (Up)?
Значение Up в техническом паспорте УЗИП измеряется в стандартизированных условиях испытаний. В реальном электротехническом шкафу длинные провода создают индуктивное напряжение во время быстрого скачка тока. Эффективное напряжение, воздействующее на инвертор, может быть выше, чем указанное на УЗИП значение Up, если путь прокладки проводов слишком длинный, имеет петли или плохое заземление.
Всегда ли УЗИП постоянного тока типа 1+2 лучше, чем УЗИП типа 2?
Не всегда. УЗИП типа 1+2 полезны там, где ожидается воздействие токов молнии, например, в системах с внешней молниезащитой или на объектах с высокой степенью подверженности ударам молнии. Для многих стандартных крышных или коммерческих фотоэлектрических систем, где основной проблемой являются наведенные перенапряжения, правильно подобранный УЗИП постоянного тока типа 2 может быть более подходящим выбором. Решение должно приниматься на основе оценки риска поражения молнией для конкретного проекта и местных нормативных требований.
Следует ли устанавливать УЗИП постоянного тока до или после разъединителя постоянного тока?
Точное расположение зависит от конструкции сумматора (комбайнера) или входа инвертора, а также от схемы подключения производителя. Важно, чтобы УЗИП был подключен близко к защищаемым проводникам и шине заземления с помощью коротких проводов. Его не следует размещать далеко только из-за удобства компоновки шкафа.
Какой сигнал дистанционного мониторинга должен обеспечивать УЗИП постоянного тока для коммерческих фотоэлектрических систем?
В коммерческих и промышленных фотоэлектрических системах часто используются УЗИП с визуальным индикатором состояния и дополнительным контактом дистанционной сигнализации, который обычно подключается к системе мониторинга, цепи аварийной сигнализации или системе диспетчерского управления. Это помогает обслуживающему персоналу обнаруживать вышедшие из строя УЗИП без необходимости вручную открывать каждый сумматор.
Может ли устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока для солнечных батарей защитить инвертор, если сумматорная коробка находится далеко?
Только частично. Если сумматорная коробка расположена далеко от инвертора, кабель между ними все равно может подвергаться воздействию наведенного импульсного перенапряжения. В этом случае может потребоваться установка второго УЗИП постоянного тока рядом с входом постоянного тока инвертора для снижения уровня перенапряжения, достигающего инвертора.
Какие документы следует запросить у поставщика УЗИП постоянного тока перед использованием устройства в фотоэлектрической сумматорной коробке?
Запросите технический паспорт УЗИП постоянного тока, схему подключения, номинальное напряжение Ucpv, номиналы In/Imax или Iimp, уровень защиты Up, инструкции по резервной защите, информацию об индикации окончания срока службы, а также документацию о соответствии стандартам или результатах испытаний по IEC 61643-31, если применимо. Для уличных сумматорных коробок также уточните требования к условиям окружающей среды и корпусу.
Заменяет ли УЗИП постоянного тока фотоэлектрические предохранители, автоматические выключатели постоянного тока (DC MCB) или разъединители постоянного тока?
Нет. УЗИП постоянного тока ограничивает переходные перенапряжения. Фотоэлектрические предохранители или автоматические выключатели постоянного тока защищают от сверхтоков, а разъединители постоянного тока обеспечивают коммутацию или изоляцию цепей. Эти устройства выполняют разные функции и должны быть согласованы при проектировании сумматорной коробки или входа инвертора.
Заключение
Лучшее УЗИП постоянного тока для солнечных систем выбирается не только по самому высокому значению кА. Выбор осуществляется путем сопоставления напряжения постоянного тока фотоэлектрической системы, типа устройства (Тип 2 или Тип 1+2), места установки, длины кабеля, длины подводящих проводников, схемы заземления/уравнивания потенциалов и соответствующих стандартов, таких как IEC 61643-31 и IEC 61643-32.
Для большинства покупателей правильная последовательность оценки выглядит следующим образом:
- Подтвердите, является ли точка защиты стороной постоянного тока (DC) или стороной переменного тока (AC).
- Рассчитайте максимальное напряжение холостого хода (Voc) фотоэлектрической цепочки в холодных условиях.
- Выберите подходящий класс Ucpv.
- Выберите между типом 2 и типом 1+2 в зависимости от уровня грозовой активности.
- Установите устройство защиты от перенапряжения (УЗИП) рядом с защищаемым оборудованием и обеспечьте минимальную длину соединительных проводов.
- Подтвердите наличие резервной защиты, индикации состояния и соответствие условий окружающей среды корпусу устройства.
Если вы выбираете УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических сумматоров, защиты входа инвертора или солнечных распределительных щитов, VIOX поможет подобрать подходящее семейство УЗИП. в соответствии с фактическим классом напряжения, точкой установки и требованиями проекта.
