Πλήρης οδηγός για SPD για φωτοβολταϊκά συστήματα και προστασία από υπερτάσεις ηλιακής ενέργειας

Συχνά νιώθω άγχος όταν βλέπω ηλιακά έργα να έχουν υποστεί ζημιές από ξαφνικές υπερτάσεις, οπότε βασίζομαι σε ένα Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις για να διατηρείται κάθε σύστημα σταθερό.

ΕΝΑ Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις Προστατεύει τα φωτοβολταϊκά συστήματα εκτρέποντας τις επικίνδυνες αιχμές τάσης μακριά από πάνελ, μετατροπείς και ηλεκτρικά κυκλώματα. Μειώνει τον χρόνο διακοπής λειτουργίας, αποτρέπει βλάβες εξοπλισμού και διασφαλίζει μακροπρόθεσμη ασφάλεια τόσο για την πλευρά AC όσο και για την πλευρά DC μιας ηλιακής εγκατάστασης.

Σε αυτόν τον οδηγό, θα σας καθοδηγήσω σε κάθε πτυχή της προστασίας από υπερτάσεις, ώστε να μπορείτε να λαμβάνετε με σιγουριά τεχνικές αποφάσεις για οποιοδήποτε φωτοβολταϊκό έργο.

Τι είναι ένα SPD και γιατί το χρειάζονται τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα

Συνήθιζα να βλέπω φωτοβολταϊκά συστήματα να αποτυγχάνουν λόγω απροσδόκητης υπέρτασης, οπότε τώρα δεν σχεδιάζω ποτέ ένα έργο χωρίς το σωστό. Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις στη θέση του.

Ένα ηλιακό SPD προστατεύει τα φωτοβολταϊκά συστήματα απορροφώντας ή εκτρέποντας τις υπερτάσεις κεραυνών, μεταβάλλοντας τα μεταβατικά φαινόμενα και τις διαταραχές της παροχής ενέργειας πριν φτάσουν σε ευαίσθητα εξαρτήματα. Βοηθά στην πρόληψη ζημιών στον μετατροπέα, μειώνει το κόστος συντήρησης και διασφαλίζει σταθερό χρόνο λειτουργίας του συστήματος.

Οι εγκαταστάσεις ηλιακών φωτοβολταϊκών λειτουργούν σε εξωτερικούς χώρους, επομένως αντιμετωπίζουν συνεχείς ηλεκτρικούς κινδύνους από κεραυνούς, βλάβες δικτύου και συμβάντα μεταγωγής. Επειδή τα πάνελ και οι μετατροπείς βασίζονται σε ημιαγωγούς, είναι πολύ ευαίσθητα ακόμη και σε μικρές υπερτάσεις. Στην εργασία μου με διαφορετικά εργοστάσια και εταιρείες EPC, έχω διαπιστώσει ότι η πρόωρη βλάβη σχεδόν πάντα προέρχεται από έκθεση σε υπερτάσεις και όχι από συνήθη υποβάθμιση. Γι' αυτό αντιμετωπίζω την προστασία από υπερτάσεις ως βασική απαίτηση σχεδιασμού και όχι ως προαιρετικό εξάρτημα.

Ορισμός του SPD σε Ηλεκτρικά και Ηλιακά Συστήματα

Ένα SPD είναι μια συσκευή που ανακατευθύνει την παροδική υπέρταση στο σύστημα γείωσης. Στα φωτοβολταϊκά συστήματα, προστατεύει τις στοιχειοσειρές DC, τους μετατροπείς, τα κιβώτια συνδυαστών, τη διανομή AC και τις γραμμές επικοινωνίας.

Συνήθεις αιτίες υπερτάσεων σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα αντιμετωπίζουν υπερτάσεις λόγω:
• κεραυνός (άμεσος ή επαγόμενος)
• λειτουργίες μεταγωγής
• διαταραχές στο δίκτυο κοινής ωφέλειας
• μακριές διαδρομές καλωδίων που ενισχύουν τις παροδικές τάσεις

Γιατί η προστασία από υπερτάσεις είναι κρίσιμη για τα ηλιακά πάνελ και τους μετατροπείς

Τα πάνελ και οι μετατροπείς καταστρέφονται εύκολα από παροδικές αιχμές τάσης. Όταν επισκέπτομαι εργοστάσια, οι περισσότεροι κατεστραμμένοι μετατροπείς εμφανίζουν εμφανή σημάδια υπερτάσεων στο στάδιο εισόδου. Τα κατάλληλα SPD μειώνουν σημαντικά αυτόν τον κίνδυνο.

Πώς λειτουργεί η τεχνολογία MOV στο εσωτερικό συσκευών προστασίας από υπερτάσεις

Θυμάμαι την πρώτη φορά που άνοιξα ένα προβληματικό SPD. Το μπλοκ MOV έλεγε όλη την ιστορία για το πώς το σύστημα αντιμετώπισε μια τεράστια αύξηση.

Η τεχνολογία MOV επιτρέπει Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις για τη συγκράτηση της υψηλής τάσης μεταβαίνοντας από υψηλή αντίσταση σε χαμηλή αντίσταση μέσα σε μικροδευτερολέπτα. Απορροφά την πλεονάζουσα ενέργεια και την στέλνει με ασφάλεια στη γείωση πριν υποστεί ζημιά ο εξοπλισμός.

Το MOV είναι η καρδιά των περισσότερων βιομηχανικών σχεδίων SPD. Συχνά εξηγώ στις ομάδες προμηθειών ότι η ποιότητα του MOV καθορίζει τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα. Ένα αδύναμο MOV σημαίνει πρόωρη υποβάθμιση και απρόβλεπτα επίπεδα προστασίας. Γι' αυτό τα εργοστάσια που απαιτούν αξιόπιστη... προστασία από υπερτάσεις για εργοστάσια Να δοκιμάζετε πάντα τη συμπεριφορά του MOV υπό επαναλαμβανόμενους κύκλους καταπόνησης πριν εγκρίνετε έναν προμηθευτή.

Τι είναι ένα MOV και πώς λειτουργεί

Ένα MOV (Varistor Οξειδίου Μετάλλου) συμπεριφέρεται σαν μια αντίσταση που εξαρτάται από την τάση. Όταν η τάση είναι κανονική, μπλοκάρει το ρεύμα. Όταν η τάση αυξηθεί πάνω από το όριό της, άγει αμέσως την υπέρταση στη γείωση.

Συμπεριφορά MOV κατά τη διάρκεια αιχμών τάσης

Κατά τη διάρκεια μιας αιχμής, η αντίσταση MOV μειώνεται απότομα, δημιουργώντας μια ασφαλή διαδρομή για το ρεύμα υπερτάσεων. Μετά τη σύσφιξη, επιστρέφει σε υψηλή αντίσταση.

Τρόποι βλάβης MOV και ζητήματα ασφαλείας

Συνήθεις καταστάσεις αστοχίας MOV περιλαμβάνουν υπερθέρμανση, φθορά και θερμική διαφυγή. Γι' αυτό προτείνω πάντα μονάδες θερμικής αποσύνδεσης για φωτοβολταϊκά SPD.

Τύποι συσκευών προστασίας από υπερτάσεις που χρησιμοποιούνται σε ηλιακά συστήματα

Μετά από χρόνια χειρισμού εργοστασιακών ελέγχων και ηλιακών έργων, έμαθα ότι η επιλογή του σωστού τύπου SPD καθορίζει εάν ένα φωτοβολταϊκό σύστημα θα επιβιώσει κατά την περίοδο των κεραυνών.

Τύπος 1, Τύπος 2και οι SPD Τύπου 3 παρέχουν διαφορετικά επίπεδα προστασίας από κεραυνούς και υπερτάσεις μεταγωγής. Ο Τύπος 1 χειρίζεται τους άμεσους κεραυνούς, ο Τύπος 2 διαχειρίζεται την υπέρταση και ο Τύπος 3 προστατεύει τις τελικές συσκευές και τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά.

Πολλές ομάδες προμηθειών επικεντρώνονται στις διαφορές τιμών μεταξύ των τύπων SPD, αλλά πάντα εξηγώ ότι κάθε τύπος παίζει διαφορετικό ρόλο. Το σύστημα λειτουργεί καλύτερα όταν συντονίζονται ως μια πλήρης αλυσίδα προστασίας. Οι εταιρείες EPC ηλιακής ενέργειας που παραλείπουν έναν τύπο συχνά αντιμετωπίζουν επαναλαμβανόμενες βλάβες μετατροπέα κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Παρακάτω ακολουθεί μια γρήγορη σύγκριση:

Πίνακας 1 – Τύποι SPD και οι λειτουργίες τους

SPD τύπου 1 για προστασία από κεραυνούς

Χρησιμοποιείται σε εισόδους υπηρεσιών για την εκκένωση μεγάλων ρευμάτων κεραυνού.

SPD τύπου 2 για προστασία από υπέρταση

Εγκαθίσταται κοντά σε μετατροπείς για προστασία από διακοπτικές κινήσεις και επαγόμενες υπερτάσεις.

SPD τύπου 3 για προστασία τερματικών συσκευών

Χρησιμοποιείται μέσα σε ευαίσθητα κυκλώματα ελέγχου.

Επιλογή του σωστού SPD για φωτοβολταϊκές εφαρμογές

Πάντα αντιστοιχίζω τον τύπο SPD με το επίπεδο κεραυνού, την τάση εγκατάστασης, την ευαισθησία του εξοπλισμού και τις συνθήκες γείωσης.

Οδηγός εγκατάστασης SPD για φωτοβολταϊκά πάνελ και μετατροπείς

Έχω δει πολλά έργα να αποτυγχάνουν απλώς και μόνο επειδή το SPD εγκαταστάθηκε σε λάθος θέση, ακόμα κι αν η ίδια η συσκευή ήταν υψηλής ποιότητας.

Οι SPD πρέπει να εγκαθίστανται κοντά στον προστατευμένο εξοπλισμό, με κοντά καλώδια, σωστή πολικότητα, σωστή γείωση και τον σωστό τύπο SPD τόσο στην πλευρά AC όσο και στην πλευρά DC του φωτοβολταϊκού συστήματος.

Η σωστή εγκατάσταση έχει μεγαλύτερη σημασία από τη μάρκα. Ακόμα και ο καλύτερος βιομηχανικός SPD καθίσταται αναποτελεσματικός εάν η διαδρομή του καλωδίου είναι πολύ μεγάλη. Συχνά δείχνω στους τεχνικούς πώς ένα επιπλέον καλώδιο 20 cm μπορεί να διπλασιάσει την υπολειπόμενη τάση, η οποία μπορεί να καταστρέψει μια πλακέτα εισόδου μετατροπέα.

Πού να εγκαταστήσετε SPD σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα

Τα SPD πρέπει να τοποθετούνται σε Κουτιά συνδυασμού DC, είσοδοι DC του μετατροπέα, έξοδοι AC του μετατροπέα και κύρια διανομή AC.

Βήματα εγκατάστασης SPD πλευράς DC

• σύνδεση σε κάθε είσοδο συμβολοσειράς
• βεβαιωθείτε ότι η πολικότητα ταιριάζει
• διατηρήστε το μήκος του καλωδίου κάτω από 0,5 m

Βήματα εγκατάστασης SPD στην πλευρά του AC

• εγκατάσταση κοντά σε ακροδέκτες εξόδου μετατροπέα
• σύνδεση στη γείωση PE
• ακολουθήστε τους κανόνες καλωδίωσης του συστήματος TN/TT

Συνηθισμένα σφάλματα εγκατάστασης που πρέπει να αποφεύγονται

Τα μεγαλύτερα λάθη περιλαμβάνουν μεγάλα καλώδια, έλλειψη γείωσης, λάθος τύπο SPD και λανθασμένη ονομαστική τάση.

Απαιτήσεις προστασίας από υπερτάσεις DC και AC για ηλιακά συστήματα

Συχνά ελέγχω εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών όπου η ονομαστική τιμή SPD δεν ταιριάζει με την τάση ανοιχτού κυκλώματος της συστοιχίας, γεγονός που δημιουργεί κρυφό κίνδυνο για ολόκληρο το σύστημα.

Τα φωτοβολταϊκά SPD πρέπει να ταιριάζουν με την ονομαστική τάση DC, την ονομαστική τιμή δικτύου AC, το σύστημα γείωσης, τους κανόνες συντονισμού και την κατηγορία εγκατάστασης, ώστε να διασφαλίζεται σταθερή προστασία σε ολόκληρο το φωτοβολταϊκό σύστημα.

Παρακάτω είναι ο συγκριτικός πίνακας αξιολόγησης που πολλές ομάδες προμηθειών βρίσκουν χρήσιμο:

Πίνακας 2 – Απαιτήσεις αξιολόγησης SPD για φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις

Ονομαστικές τιμές τάσης και ρεύματος για φωτοβολταϊκά SPD

Να αντιστοιχίζετε πάντα την Ucpv του SPD με τη μέγιστη Voc της συστοιχίας σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Απαιτήσεις γείωσης και γείωσης

Η καλή γείωση μειώνει δραματικά την ενέργεια από υπερτάσεις. Πάντα ελέγχω την αντίσταση γείωσης πριν από την εγκατάσταση του SPD.

Συντονισμός SPD μεταξύ πλευρών AC και DC

Χρησιμοποιήστε Τύπου 1 στον κύριο πίνακα AC και Τύπου 2 κοντά στον μετατροπέα για αποτελεσματικό συντονισμό.

SPD vs Surge Rester: Βασικές διαφορές για την προστασία από φωτοβολταϊκά

Πολλοί αγοραστές με ρωτούν αν πρέπει να χρησιμοποιήσουν ένα SPD ή ένα απαγωγό υπερτάσεων και η απάντησή μου είναι πάντα: εξυπηρετούν διαφορετικούς ρόλους.

Ένας απαγωγέας υπερτάσεων χειρίζεται μεγάλα εξωτερικά συμβάντα κεραυνών, ενώ ένας απαγωγός υπερτάσης προστατεύει τον εξοπλισμό τόσο από εξωτερική όσο και από εσωτερική υπέρταση. Τα περισσότερα φωτοβολταϊκά συστήματα επωφελούνται από τη χρήση και των δύο.

Πίνακας 3 – SPD έναντι απαγωγέα υπερτάσεων

Πώς λειτουργούν οι απαγωγείς υπερτάσεων έναντι των SPD

Οι απαγωγείς υπερτάσεων εκκενώνουν μεγάλη ενέργεια κεραυνού, αλλά αντιδρούν πιο αργά από τους απαγωγείς υπερτάσεων.

Ποιο είναι καλύτερο για προστασία από κεραυνούς από φωτοβολταϊκά

Τα SPD προστατεύουν καλύτερα τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα, ενώ τα απαγωγείς προστατεύουν τη δομή του κτιρίου.

Πότε να χρησιμοποιείτε και τα δύο σε μια ηλιακή εγκατάσταση

Χρησιμοποιώ πάντα και τα δύο για φωτοβολταϊκά έργα μεγάλης κλίμακας ή υψηλού κινδύνου.

Σύναψη

Χρησιμοποιήστε ένα υψηλής ποιότητας Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις για να διατηρείται κάθε ηλιακό φωτοβολταϊκό σύστημα ασφαλές, σταθερό και έτοιμο για μακροπρόθεσμη λειτουργία.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την προστασία SPD, MOV και κεραυνών για ηλιακή ενέργεια

Μπορώ να χρησιμοποιήσω δύο SPD σε σειρά;

Ναι, εφόσον τηρούνται οι κανόνες συντονισμού.

Χρειάζονται τα ηλιακά πάνελ AC ή DC SPD;

Τόσο η πλευρά AC όσο και η πλευρά DC απαιτούν προστασία.

Πόσο διαρκεί ένα SPD;

Συνήθως 5-10 χρόνια, ανάλογα με την έκθεση σε υπερτάσεις.

Τι συμβαίνει όταν ένα SPD αποτυγχάνει;

Αποσυνδέεται εσωτερικά για την αποφυγή κινδύνου πυρκαγιάς.