Izbira ustrezne prenapetostne zaščitne naprave (SPD) je ključna odločitev za zagotavljanje trajnosti in zanesljivosti vašega solarnega sistema. Ta izčrpen vodnik vas bo seznanil z bistvenimi dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri SPD za vašo fotovoltaično napravo, in vam pomagal zaščititi vašo dragoceno naložbo pred škodljivimi električnimi prenapetostmi.
Zakaj vaš sončni sistem potrebuje zaščito SPD
Sončni sistemi so zaradi več razlogov še posebej občutljivi na poškodbe zaradi prenapetosti:
- Izpostavljena lokacija: Sončni kolektorji so običajno nameščeni na dvignjenih, izpostavljenih mestih.
- Podaljšani kabli: Napajalni kabli za enosmerni tok lahko delujejo kot antene za inducirane prenapetosti
- Občutljiva elektronika: Inverterji, nadzorni sistemi in nadzorna oprema vsebujejo občutljive komponente.
- Privlačnost strele: Solarni paneli so lahko privlačna pot za udarec strele
Brez ustrezne prenapetostne zaščite lahko en sam udar strele ali preklop omrežja povzroči na tisoče dolarjev škode na inverterjih, krmilnikih polnjenja, ploščah in nadzornih sistemih. Tudi manjši, ponavljajoči se prenapetosti lahko sčasoma poslabšajo delovanje komponent sistema, zmanjšajo učinkovitost in skrajšajo življenjsko dobo.
Ključni dejavniki za izbiro ustreznega dokumenta SPD za sončno energijo
1. Razumevanje tipov SPD in njihove uporabe
SPD se delijo na tri glavne vrste, vsaka pa služi različnim potrebam po zaščiti:
SPD tipa 1:
- Uporablja se za zaščito pred neposrednim udarom strele
- nameščene na vstopnih točkah ali priključkih za komunalne storitve
- Preizkušeno z valovno obliko 10/350μs za obdelavo visokoenergijskih impulzov
- Zahteva se v stavbah z zunanjimi sistemi zaščite pred strelo
- Običajno se uporablja tehnologija iskriščne vrzeli
SPD tipa 2:
- Zagotavljanje zaščite pred induciranimi prenapetostmi in preklopnimi dogodki
- nameščeni na razdelilnih ploščah ali podnastavkih
- Preizkušeno z valovno obliko 8/20μs
- Uporaba tehnologije kovinsko oksidnih varistorjev (MOV)
- Najpogostejša vrsta, ki se uporablja v standardnih solarnih napravah
SPD tipa 3:
- Zagotovite fino zaščito občutljive terminalske opreme
- nameščeni v bližini določenih elektronskih naprav
- imajo manjšo zmogljivost praznjenja kot tipi 1 in 2
- Pogosto se uporabljajo za nadzorne sisteme in komunikacijske vmesnike.
Pri večini stanovanjskih in poslovnih solarnih sistemov boste za celovito zaščito potrebovali kombinacijo različnih tipov SPD. Na voljo so tudi kombinirani SPD tipa 1+2, ki združujejo zaščitne lastnosti obeh tipov v eni enoti.
2. Ocenite zahteve glede napetosti vašega sistema
Eno najpomembnejših meril za izbiro je uskladitev nazivne napetosti SPD z zahtevami vašega solarnega sistema:
Največja trajna delovna napetost (MCOV ali Uc):
- SPD na enosmerni strani morajo imeti vrednosti MCOV višje od največje napetosti odprtega tokokroga (Voc) vašega sistema.
- Ne pozabite, da nizke temperature povečajo napetost fotonapetostnega polja.
- Dobro pravilo: Izberite DC SPD z MCOV vsaj 10% nad največjim sistemskim Voc
- Na primer, 600V DC sistem zahteva SPD z MCOV vsaj 660V DC
- SPD na izmenični strani morajo presegati nazivno napetost sistema za najmanj 25%
Uporaba SPD z nezadostnim MCOV bo povzročila prezgodnjo odpoved in potencialno nevarnost požara, saj bo naprava normalno sistemsko napetost obravnavala kot prenapetostno stanje.
3. Preverite raven zaščite pred napetostjo (navzgor)
Stopnja zaščite pred napetostjo ali napetost vpenjanja označuje največjo napetost, ki bo med prenapetostjo dosegla vašo opremo:
- Nižje vrednosti Up zagotavljajo boljšo zaščito občutljivih komponent
- Up mora biti nižji od impulzne odpornosti vaše opreme.
- Za najboljšo zaščito izberite SPD z Up vsaj 20% nižjo od tolerance opreme.
- Tipični PV pretvorniki zahtevajo vrednosti Up pod 2,5-4 kV
Pri primerjavi SPD-jev nižja napetostna zaščita na splošno pomeni boljšo zaščito, vendar jo je treba uravnotežiti z drugimi parametri.
4. Ocena potrebne trenutne zmogljivosti praznjenja
Dve pomembni oceni določata zmožnost SPD, da prenese prenapetostne tokove:
Nazivni tok praznjenja (In):
- Označuje, kolikšen prenapetostni tok lahko SPD večkrat prenese
- Večje vrednosti pomenijo večjo vzdržljivost pri pogostih udarcih
- Za SPD tipa 2 v solarnih aplikacijah poiščite In vrednosti 10-20 kA ali več.
Največji tok praznjenja (Imax):
- Najvišji posamezni udarni tok, ki ga lahko SPD varno preusmeri
- Naprave tipa 2 imajo običajno jakost od 40 do 80 kA.
- Sistemi na območjih z visoko osvetljenostjo morajo imeti višje nazivne vrednosti
- Pri SPD tipa 1 se namesto tega uporablja ocena impulznega razelektritvenega toka (Iimp).
Te ocene uravnotežite glede na nevarnost udara strele in pomembnost sistema na vaši lokaciji. Na območjih s pogostimi nevihtami so potrebne višje ocene kot na lokacijah z minimalno aktivnostjo strel.
5. Upoštevajte nazivno vrednost toka kratkega stika (SCCR)
SCCR določa največji predvideni kratkostični tok, ki ga SPD lahko varno prenese v primeru okvare:
- SCCR SPD mora biti enak ali večji od razpoložljivega okvarnega toka na mestu vgradnje.
- To je obvezna varnostna zahteva v številnih električnih predpisih.
- DC SPD v visokonapetostnih PV sistemih se soočajo z velikimi izzivi pri ravnanju z okvarnim tokom
- Nekateri SPD-ji potrebujejo zunanje nadtokovne zaščitne naprave, da dosežejo označen SCCR.
6. Določitev optimalne namestitve SPD
Za učinkovito zaščito solarnega sistema je ključnega pomena strateška postavitev zaščitnih elementov SPD:
Smernice za postavitev na strani DC:
V industriji je splošno sprejeto pravilo "<10 metrov":
- Če je dolžina kabla za enosmerni tok manjša od 10 metrov: Na splošno zadostuje en sklop SPD na vhodu enosmernega toka pretvornika
- Če dolžina kabla DC presega 10 metrov: Vgradite dva kompleta SPD - enega v bližini fotonapetostnega polja (v združitvenih omaricah) in drugega na vhodu pretvornika.
Pri večjih sistemih razmislite o zaščiti na teh ključnih točkah:
- Raven polja: Namestitev SPD na združitvenih poljih za porazdeljena polja
- Vhod za enosmerni tok inverterja: SPD namestite neposredno pred enosmerne vhode inverterja
- Raven nizov: Pri sistemih z več nizi razmislite o zaščiti na ravni niza.
AC Stranska postavitev:
- Točka povezovanja z omrežjem: Primarna zaščita na glavni servisni plošči
- Izhod izmeničnega toka inverterja: Sekundarna zaščita v bližini inverterja
- Distribucijski paneli: Dodatna zaščita na podomrežnih panelih za večje sisteme
Upoštevajte tudi zaščito komunikacijskih in nadzornih sistemov, ki so pogosto zelo občutljivi na prenapetosti.
7. Preverjanje skladnosti z ustreznimi standardi
Preverite, ali izbrani dokumenti SPD ustrezajo veljavnim standardom:
- IEC 61643-31: Standard posebej za SPD v fotonapetostnih aplikacijah
- IEC 61643-32: Izbira in načela uporabe za PV SPD
- UL 1449: Varnostni standard za SPD v Severni Ameriki
- Serija IEC 62305: Standardi za sisteme zaščite pred strelo
- Člen 690.7(C) NEC: Zahteve nacionalnega električnega kodeksa
Izdelki, ki ustrezajo standardu UL 1449 z oznako tipa 1 ali tipa 2, so v Severni Ameriki splošno sprejeti za uporabo v fotovoltaiki.
8. Ocena vpliva zunanje zaščite pred strelo
Če ima vaša stavba zunanji sistem zaščite pred strelo (LPS), morate upoštevati "razdaljo 's'" med njim in vašim sistemom PV:
- Če je mogoče ohraniti ločilno razdaljo: SPD tipa 2 lahko zadostujejo
- Če razdalje ni mogoče ohraniti: SPD tipa 1 postanejo obvezni
To je temeljni vidik načrtovanja, ki pomembno vpliva na strategijo izbire SPD.
9. Poznavanje konfiguracije ozemljitve vašega sistema
Različne konfiguracije ozemljitve zahtevajo posebne sheme priključkov SPD:
Konfiguracije na strani DC:
- Funkcionalno ozemljen: En pol enosmernega toka je povezan z zemljo
- Z ozemljitvijo z visoko upornostjo: enosmerni pol povezan z zemljo prek upora
- Odkrito/plavajoče: Nobeden od polov ni neposredno povezan z zemljo
Konfiguracije na strani AC:
- Sistemi TN-C, TN-S, TN-C-S
- Sistemi TT
- informacijski sistemi
Vsaka konfiguracija zahteva posebno shemo povezave SPD, da se zagotovi učinkovita zaščita. Na primer, ozemljeni (IT) fotovoltaični sistemi pogosto potrebujejo SPD s "konfiguracijo Y" za celovito zaščito.
Najboljše prakse namestitve za optimalno delovanje SPD
Zmanjšajte dolžino priključnih vodnikov
Fizična ožičenje SPD odločilno vpliva na njegovo delovanje:
- Povezovalni vodi naj bodo čim krajši.
- Idealna skupna dolžina kablov mora biti manj kot 0,5 metra
- Skupna dolžina priključka nikoli ne sme presegati 1 metra.
- Izogibajte se ostrim zavojem vodnikov, saj povečujejo induktivnost.
Med hitro naraščajočimi udarnimi tokovi se tudi na kratkih dolžinah povezovalne žice razvije velik induktivni padec napetosti. To se neposredno doda k napetosti vpenjanja SPD, kar lahko ogrozi zaščito.
Zagotovite pravilno dimenzioniranje vodnika
- Pri SPD tipa 2 uporabite bakrene vodnike s površino najmanj 6 mm² za povezave z zaščitno ozemljitvijo.
- Pri SPD tipa 1 za priključke zaščitne ozemljitve uporabite 16 mm² bakra ali več.
- Vodniki pod napetostjo morajo biti vsaj enaki sistemski napeljavi, če ne večji.
- Vedno upoštevajte priporočila proizvajalca in ustrezne standarde.
Ustrezno napeljite kable
- vodenje izmeničnih, enosmernih in podatkovnih kablov skupaj s pripadajočimi vodniki za izenačevanje potencialov
- S tem se zmanjša površina zank, ki jih tvori ožičenje, kar zmanjšuje inducirane prenapetosti.
- Ustvarite določene kabelske poti, ki zmanjšujejo izpostavljenost elektromagnetnim motnjam.
Zahteve za vzdrževanje za dolgoročno zaščito
Tudi najboljše naprave SPD imajo omejeno življenjsko dobo:
- Pričakovana življenjska doba večine kakovostnih SPD je 10-15 let v normalnih razmerah.
- Redno je treba preverjati vizualne kazalnike za znake aktivacije ali okvare SPD.
- Za kritične namestitve izberite SPD z možnostjo daljinskega spremljanja.
- Zamenjajte SPD po večjih udarcih, tudi če ni vidnih zunanjih poškodb.
- Vzpostavite redne urnike pregledov, zlasti pred obdobjem neviht.
Pogoste napake pri izbiri SPD, ki se jim je treba izogniti
Izognite se tem pogostim napakam pri izbiri prenapetostne zaščite za vaš solarni sistem:
- Zaščita pred premajhno velikostjo: Izbira SPD z nezadostno zmogljivostjo za obdelavo energije
- Zanemarjanje toplotne učinkovitosti: Neupoštevanje visokih temperatur v zunanjih ohišjih
- Pogled na usklajevanje: Namestitev neusklajenih SPD, ki ne usklajujejo pravilno razpršitve energije
- Nepopolna zaščita: Zaščita samo enosmerne ali izmenične strani, kar pušča ranljivosti
- Uporaba AC SPD za zaščito pred enosmernim tokom: SPD za izmenični in enosmerni tok NISO zamenljivi zaradi različnih sposobnosti dušenja obloka.
- Usklajevanje kakovosti: Izbira najcenejše možnosti namesto ustrezno certificiranih naprav
- Neustrezna ozemljitev: Namestitev tudi najboljših SPD z neustreznimi ozemljitvenimi sistemi
- Manjkajoči kazalniki: Izbira naprav brez kazalnikov stanja, kar otežuje vzdrževanje
Zaključek: Zaščita vaše naložbe v sončno energijo
Pri izbiri pravega SPD za vaš solarni sistem je treba skrbno preučiti značilnosti sistema, okoljske dejavnike in zahteve glede zaščite. S pravilno oceno potreb in izvajanjem usklajene strategije zaščite lahko znatno zmanjšate tveganje za škodo, povezano s prenapetostjo.
Zapomnite si te ključne ugotovitve:
- Izberite SPD, ki so posebej zasnovani in ocenjeni za fotonapetostne aplikacije
- Ujemanje nazivne napetosti z zahtevami vašega sistema
- Zaščita na enosmerni in izmenični strani
- Izbira ustreznih ravni zaščite glede na geografsko tveganje udara strele
- Zagotovite pravilno namestitev v skladu s smernicami proizvajalca
- Vzdrževanje in zamenjava SPD v skladu s priporočenimi načrti
Razmeroma majhna naložba v kakovostno prenapetostno zaščito lahko prepreči na tisoče dolarjev potencialne škode in izpada sistema. Ne sklepajte kompromisov pri zaščiti svojega solarnega sistema - to je bistvena sestavina, ki zagotavlja, da bo vaša naložba v obnovljive vire energije prinašala donosnost še desetletja.
Povezano
Odklopnik v litem ohišju proti prenapetostni zaščitni napravi
