फोटोवोल्टिक प्रणाली के एसी और डीसी दोनों ओर सर्ज सुरक्षा को कैसे एकीकृत किया जाए?

एक को अपने फर्म में जोड़ना सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस फोटोवोल्टिक प्रणाली में एक घटक को केवल प्लग इन करना और आगे बढ़ जाना, इसका सरल कार्य नहीं है। इसके लिए एक सुविचारित, इंजीनियरिंग-आधारित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है, जो स्थापना के एसी और डीसी दोनों ओर की विशिष्ट विद्युत विशेषताओं को ध्यान में रखता हो। बिजली के झटके से उत्पन्न अस्थायी वोल्टेज, स्विचिंग सर्ज और ग्रिड विक्षोभ सभी प्रणाली के माध्यम से विनाशकारी वोल्टेज स्पाइक्स को जन्म दे सकते हैं, जिससे इन्वर्टर, कॉम्बाइनर बॉक्स, मॉनिटरिंग उपकरण और यहां तक कि पीवी मॉड्यूल्स स्वयं को भी क्षति पहुँच सकती है। यदि दोनों ओर उचित सर्ज सुरक्षा उपकरणों की स्थापना नहीं की गई है, तो एकमात्र अस्थायी घटना भी महंगे डाउनटाइम और उपकरण प्रतिस्थापन का कारण बन सकती है।

यह लेख फोटोवोल्टिक (PV) प्रणाली के डीसी स्ट्रिंग और एरे तरफ तथा एसी ग्रिड-कनेक्शन तरफ सर्ज सुरक्षा उपकरणों की संपूर्ण एकीकरण तर्क को विस्तार से समझाता है। चाहे आप एक छत-स्थित वाणिज्यिक स्थापना की डिज़ाइन कर रहे हों या उपयोगिता-पैमाने की भूमि-माउंट परियोजना की, प्रत्येक सर्ज सुरक्षा उपकरण को कहाँ स्थापित करना है, सही विशिष्टताओं का चयन कैसे करना है, और इन घटकों को सही ढंग से कैसे वायर करना और रखरखाव करना है — यह सब दीर्घकालिक प्रणाली विश्वसनीयता के लिए आवश्यक है। यहाँ दी गई मार्गदर्शिका व्यावहारिक क्षेत्र इंजीनियरिंग पर आधारित है तथा फोटोवोल्टिक वातावरण में सर्ज सुरक्षा को नियंत्रित करने वाले IEC 61643 और IEC 62305 मानकों के अनुरूप है।

फोटोवोल्टिक प्रणालियों में सर्ज के जोखिमों को समझना

फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ विशेष रूप से क्यों संवेदनशील होती हैं

फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ लगातार बाहरी वातावरण के संपर्क में रहती हैं, जिससे वे प्राकृतिक रूप से बिजली के झटके और वातावरणीय डिस्चार्ज घटनाओं के प्रति संवेदनशील हो जाती हैं। PV ऐरे और इन्वर्टर के बीच लंबी केबल रन एंटीना की तरह काम करती हैं, जो सीधी चोट के बिना भी निकटस्थ बिजली के झटकों से प्रेरित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को पकड़ लेती हैं। यह प्रेरित ऊर्जा अस्थायी अतिवोल्टेज के रूप में दोनों डीसी केबलिंग (मॉड्यूल से) और एसी केबलिंग (ग्रिड कनेक्शन बिंदु की ओर) के साथ यात्रा करती है।

डीसी तरफ, मानक परिस्थितियों के तहत PV स्ट्रिंग का ओपन-सर्किट वोल्टेज पहले से ही कई सौ वोल्ट हो सकता है। जब इस आधारभूत वोल्टेज पर एक अस्थायी वोल्टेज अध्यारोपित किया जाता है, तो संयुक्त वोल्टेज शिखर आसानी से इन्वर्टर इनपुट चरणों, बाईपास डायोड्स और जंक्शन बॉक्स घटक। AC तरफ, ग्रिड स्विचिंग घटनाएँ, कैपेसिटर बैंक की कार्यवाहियाँ और उपयोगिता दोष तीव्र-उत्थान ट्रांसिएंट्स को प्रविष्ट कराते हैं जो इन्वर्टर आउटपुट चरण और किसी भी जुड़े हुए मीटरिंग या संचार उपकरण को क्षति पहुँचा सकते हैं।

प्रत्येक तरफ उचित रूप से चुने गए और स्थापित सर्ज सुरक्षा उपकरण इन ट्रांसिएंट्स को संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स तक पहुँचने से पहले अवरोधित करते हैं। यह उपकरण वोल्टेज को एक सुरक्षित स्तर तक सीमित करता है और सर्ज करंट को ग्राउंड की ओर प्रवाहित करता है, जिससे निचले स्तर के उपकरणों की सुरक्षा होती है। इस सुरक्षा परत के बिना, एक मामूली ट्रांसिएंट भी विद्युत रोधन को कमजोर कर सकता है, गलत समय पर ट्रिपिंग को ट्रिगर कर सकता है, या तुरंत घटक विफलता का कारण बन सकता है।

PV सर्ज जोखिम की दो-तरफा प्रकृति

फोटोवोल्टिक (PV) सर्ज सुरक्षा योजना में सबसे आम गलतियों में से एक यह है कि प्रणाली को केवल एक ही संवेदनशील बिंदु माना जाए। वास्तव में, सर्ज दोनों दिशाओं से प्रवेश कर सकते हैं। सरणी के निकट बिजली गिरने की घटना डीसी तरफ ऊर्जा का संचार करती है, जबकि ग्रिड विक्षोभ या निकटस्थ औद्योगिक भार के स्विचिंग से एसी तरफ ऊर्जा का संचार होता है। दोनों पथों की स्वतंत्र रूप से सुरक्षा की आवश्यकता होती है, और प्रत्येक स्थान पर एक समर्पित सर्ज सुरक्षा उपकरण (SPD) की आवश्यकता होती है।

इन्वर्टर इन दोनों तरफों के बीच स्थित होता है और अधिकांश PV स्थापनाओं में यह सबसे महंगा एकल घटक होता है। यह सबसे अधिक संवेदनशील भी है, क्योंकि इसके पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सामान्य संचालन के दौरान अपनी वोल्टेज सीमाओं के बहुत करीब काम करते हैं। इन्वर्टर के डीसी इनपुट टर्मिनल्स पर एक सर्ज सुरक्षा उपकरण और एसी आउटपुट टर्मिनल्स पर दूसरा सर्ज सुरक्षा उपकरण इस महत्वपूर्ण घटक के चारों ओर एक सुरक्षात्मक आवरण बनाते हैं। उच्च-बिजली गिरने के जोखिम वाले क्षेत्रों में स्थापित प्रणालियों के लिए या उन किसी भी स्थापना के लिए, जहाँ अवरोध की लागत महत्वपूर्ण हो, यह दो-तरफा दृष्टिकोण अनिवार्य है।

डीसी साइड सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस इंटीग्रेशन

स्ट्रिंग कॉम्बाइनर बॉक्स में स्थापना

डीसी साइड पर सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस के लिए पहला और सबसे महत्वपूर्ण स्थान स्ट्रिंग पर है कंबाइनर बॉक्स , जिसे डीसी कॉम्बाइनर या ऐरे जंक्शन बॉक्स भी कहा जाता है। यह वह स्थान है जहाँ एकाधिक फोटोवोल्टिक (PV) स्ट्रिंग्स को एकत्रित किया जाता है, जिसके बाद संयुक्त डीसी आउटपुट इन्वर्टर की ओर जाता है। यहाँ सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस की स्थापना करने से डीसी सर्किट में जल्दी से जल्दी संभव बिंदु पर ट्रांसिएंट्स को रोका जाता है, जिससे उनके सिस्टम के अंदर आगे की ओर प्रसारित होने से रोका जाता है।

इस पद के लिए, सर्ज सुरक्षा उपकरण को वार्स्ट-केस तापमान स्थितियों के तहत ऐरे के अधिकतम डीसी ओपन-सर्किट वोल्टेज के लिए रेट किया जाना चाहिए। 1000 वी डीसी पर संचालित होने वाले सिस्टम के लिए, उपकरण को एक वोल्टेज सुरक्षा रेटिंग और अधिकतम निरंतर संचालन वोल्टेज प्रदान करना आवश्यक है जो इस मान को आराम से पार करे। उपयोगिता-पैमाने और वाणिज्यिक फोटोवोल्टिक स्थापनाओं में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली रेटिंग्स में 1000 वी डीसी और 1500 वी डीसी के संस्करण शामिल हैं, जिनकी आवेग धारा रेटिंग साइट के बिजली गिरने की सुरक्षा क्षेत्र वर्गीकरण के आधार पर 20 केए या 40 केए होती है।

कॉम्बाइनर बॉक्स में सर्ज सुरक्षा उपकरण को प्रत्येक डीसी ध्रुव और सुरक्षा भू-तार के बीच जोड़ा जाना चाहिए। दो-ध्रुव विन्यास में, इसका अर्थ है कि धनात्मक रेल और भूमि के बीच एक उपकरण तथा ऋणात्मक रेल और भूमि के बीच एक अन्य उपकरण होगा। कुछ स्थापनाओं में तीन-ध्रुव या संयुक्त उपकरण का उपयोग किया जाता है जो दोनों ध्रुवों को एक साथ संभालता है। यह चयन प्रणाली के भू-संपर्क विन्यास और विशिष्ट सर्ज सुरक्षा उपकरण के उत्पाद डिज़ाइन पर निर्भर करता है।

इन्वर्टर डीसी इनपुट पर स्थान

यद्यपि कंबाइनर बॉक्स पर सर्ज सुरक्षा उपकरण स्थापित किया गया हो, तथापि कंबाइनर और इन्वर्टर के बीच लंबी केबल दूरी वाले सिस्टम के लिए इन्वर्टर के डीसी इनपुट टर्मिनल्स पर दूसरा उपकरण स्थापित करना अत्यधिक अनुशंसित है। केबल का प्रेरकत्व (इंडक्टेंस) एक दूरस्थ सर्ज सुरक्षा उपकरण द्वारा इन्वर्टर के टर्मिनल्स पर तीव्र उत्थान वाले अस्थायी वोल्टेज को कितनी प्रभावी ढंग से क्लैंप किया जा सकता है, इस पर सीमा लगाता है। कंबाइनर-बॉक्स में स्थित उपकरण के संचालित होने के बाद भी इन्वर्टर के इनपुट पर उत्पन्न अवशेष वोल्टेज अभी भी इन्वर्टर के इनपुट कैपेसिटर्स और IGBT मॉड्यूल्स के लिए तनावपूर्ण हो सकता है।

इन्वर्टर के डीसी इनपुट पर स्थित सर्ज सुरक्षा उपकरण दूसरी रक्षा की लाइन के रूप में कार्य करता है, जो ऊपर की ओर स्थित उपकरण द्वारा पूरी तरह से अवशोषित नहीं की गई शेष ट्रांजिएंट ऊर्जा को पकड़ता है। यह श्रृंखलाबद्ध दृष्टिकोण, जिसे कभी-कभी प्रकार 1 और प्रकार 2 समन्वय योजना कहा जाता है, अच्छी तरह से अभियांत्रिकी वाली फोटोवोल्टिक (PV) स्थापनाओं में मानक प्रथा है। इन्वर्टर के इनपुट पर स्थित उपकरण आमतौर पर एक प्रकार 2 सर्ज सुरक्षा उपकरण होता है, जिसकी डिस्चार्ज धारा रेटिंग कम होती है, क्योंकि ऊपर की ओर स्थित उपकरण द्वारा सर्ज ऊर्जा का अधिकांश भाग पहले ही अवशोषित कर लिया गया होता है।

डीसी-पक्ष के सर्ज सुरक्षा उपकरण को सही ढंग से वायर करना अत्यंत महत्वपूर्ण है। उपकरण और डीसी बस के बीच के कनेक्शन लीड्स को यथासंभव छोटा रखना चाहिए, आदर्श रूप से 50 सेमी से कम, ताकि इंडक्टिव वोल्टेज ड्रॉप को न्यूनतम किया जा सके, जो इन्वर्टर द्वारा देखे गए क्लैम्पिंग वोल्टेज में वृद्धि करता है। संभव के रूप में सबसे छोटी लीड लंबाई का उपयोग करना और कनेक्शन वायरिंग में अनावश्यक मोड़ों से बचना व्यावहारिक कदम हैं, जो सर्ज सुरक्षा उपकरण की स्थापना की प्रभावशीलता को काफी हद तक बढ़ाते हैं।

एसी साइड सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस इंटीग्रेशन

इन्वर्टर के एसी आउटपुट पर स्थापना

एसी साइड पर, सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस के लिए प्राथमिक स्थान इन्वर्टर के एसी आउटपुट पर है, जो आमतौर पर एसी डिस्कनेक्ट या कॉम्बाइनर पैनल के अंदर या तुरंत उसके निकट स्थित होता है। यह स्थिति इन्वर्टर के आउटपुट स्टेज की ग्रिड से आने वाले ट्रांजिएंट्स से सुरक्षा करती है, और इस बिंदु पर एसी बस से जुड़े किसी भी मॉनिटरिंग, मीटरिंग या संचार उपकरण की भी सुरक्षा करती है।

एसी साइड के लिए चुनी गई सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस को प्रणाली के एसी वोल्टेज के लिए रेट किया जाना चाहिए, जो अधिकांश वाणिज्यिक और औद्योगिक फोटोवोल्टिक स्थापनाओं के लिए आमतौर पर 230 V एकल-चरण या 400 V तीन-चरण होता है। डिवाइस को ग्रिड आवृत्ति के साथ भी संगत होना चाहिए और इसका अधिकतम निरंतर कार्य वोल्टेज सामान्य ग्रिड वोल्टेज उतार-चढ़ाव को ध्यान में रखना चाहिए। तीन-चरण प्रणालियों के लिए, सभी लाइन कंडक्टर्स और न्यूट्रल को कवर करने वाली तीन-ध्रुवीय या चार-ध्रुवीय सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस की आवश्यकता होती है।

एसी-साइड सर्ज सुरक्षा उपकरण के आवेग धारा रेटिंग का चयन बिजली के आघात सुरक्षा क्षेत्र और मुख्य सेवा प्रवेश द्वार से दूरी के आधार पर किया जाना चाहिए। अधिकांश फोटोवोल्टिक (PV) एसी आउटपुट अनुप्रयोगों के लिए 20 kA या 40 kA रेटिंग वाला प्रकार-2 सर्ज सुरक्षा उपकरण उपयुक्त है। जहां स्थापना उच्च-जोखिम बिजली के आघात वाले क्षेत्र में की गई है या जहां मुख्य स्विचबोर्ड तक एसी केबल की लंबाई अधिक है, वहां मुख्य स्विचबोर्ड स्तर पर उच्च आवेग धारा रेटिंग वाला प्रकार-1 उपकरण आवश्यक हो सकता है।

मुख्य एसी स्विचबोर्ड या सामान्य युग्मन बिंदु पर स्थापना

अन्य भारों के साथ मुख्य स्विचबोर्ड या सामान्य युग्मन बिंदु में प्रवेश करने वाले बड़े फोटोवोल्टिक (PV) सिस्टमों के लिए, स्विचबोर्ड स्तर पर अतिरिक्त सर्ज सुरक्षा उपकरण सिस्टम-वाइड सुरक्षा प्रदान करता है। यह उपकरण उपयोगिता ग्रिड की ओर से प्रवेश करने वाले सर्ज को संभालता है और उन्हें केवल इन्वर्टर तक ही नहीं, बल्कि उसी स्विचबोर्ड से जुड़े अन्य संवेदनशील भारों तक पहुँचने से रोकता है।

इन्वर्टर के एसी आउटपुट पर सर्ज सुरक्षा उपकरण और मुख्य स्विचबोर्ड पर स्थित उपकरण के बीच समन्वय डीसी ओर के समान ही श्रृंखलाबद्ध तर्क का अनुसरण करता है। स्विचबोर्ड-स्तर का उपकरण, जो आमतौर पर प्रकार 1 या संयुक्त प्रकार 1 और प्रकार 2 का उपकरण होता है, प्रारंभिक उच्च-ऊर्जा सर्ज को संभालता है, जबकि इन्वर्टर-स्तर का उपकरण अवशिष्ट ऊर्जा को पकड़ता है। यह स्तरीकृत दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि कोई भी एकल उपकरण अत्यधिक भारित न हो और सर्ज के विस्तृत परिमाण और तरंग रूपों के आरोपण के दौरान सुरक्षा प्रभावी बनी रहे।

मुख्य स्विचबोर्ड के लिए अतिवोल्टेज सुरक्षा उपकरण का चयन करते समय, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि उपकरण का वोल्टेज सुरक्षा स्तर इन्वर्टर और अन्य जुड़े हुए उपकरणों के आवेग सहन वोल्टेज के साथ समन्वित हो। अतिवोल्टेज सुरक्षा उपकरण का सुरक्षा स्तर उपकरण के सहन वोल्टेज से कम होना चाहिए, ताकि उपकरण उस संक्रामक वोल्टेज को क्लैंप कर सके जिससे क्षति होने से पहले ही रोका जा सके। यह समन्वयन जाँच किसी भी पेशेवर फोटोवोल्टिक (PV) अतिवोल्टेज सुरक्षा डिज़ाइन में एक अनिवार्य कदम है।

ग्राउंडिंग, वायरिंग और स्थापना के सर्वोत्तम अभ्यास

कम-प्रतिबाधा ग्राउंड प्रणाली की भूमिका

एक सर्ज सुरक्षा उपकरण केवल तभी प्रभावी ढंग से अपना कार्य कर सकता है जब इसके पास सर्ज धारा को अपवाहित करने के लिए भू-संपर्क (ग्राउंड) की ओर निम्न-प्रतिबाधा पथ उपलब्ध हो। अतः फोटोवोल्टिक (PV) स्थापना की भू-संपर्क प्रणाली सर्ज सुरक्षा उपकरण के समान ही महत्वपूर्ण है। उच्च-प्रतिरोध या दुर्बल रूप से जुड़ा हुआ भू-संपर्क संयोजन संचालन के दौरान सर्ज सुरक्षा उपकरण के टर्मिनलों के बीच उच्च वोल्टेज विकसित कर देगा, जिससे इसकी प्रभावशीलता कम हो जाएगी और संरक्षित उपकरणों तक क्षतिकारक वोल्टेज पहुँचने की संभावना बढ़ जाएगी।

फोटोवोल्टिक (PV) स्थापनाओं के लिए, अर्थिंग प्रणाली में सरणी के स्थान पर एक समर्पित भू-इलेक्ट्रोड शामिल होना चाहिए, जिसे संरचनात्मक माउंटिंग प्रणाली और डीसी-साइड आवेग सुरक्षा उपकरण के भू-टर्मिनल से बांड किया जाना चाहिए। एसी-साइड आवेग सुरक्षा उपकरण को भवन या सुविधा के मुख्य सुरक्षात्मक भू-चालक से बांड किया जाना चाहिए। सभी भू-संपर्कों के लिए उचित आकार के चालकों का उपयोग करना चाहिए, आमतौर पर आवेग सुरक्षा उपकरण के भू-लीड्स के लिए 6 मिमी² या उससे बड़ा, ताकि आवेग धारा को अत्यधिक वोल्टेज ड्रॉप के बिना संभाला जा सके।

डीसी भू-संपर्क, एसी भू-संपर्क और PV माउंटिंग प्रणाली के संरचनात्मक भू-संपर्क के बीच समविभव बंधन आवेग घटना के दौरान भू-विभव वृद्धि को रोकने के लिए आवश्यक है। जब संक्रमण के दौरान प्रणाली के विभिन्न भाग विभिन्न भू-विभव पर होते हैं, तो उनके बीच का वोल्टेज अंतर उपकरणों को क्षति पहुँचा सकता है, भले ही प्रत्येक व्यक्तिगत आवेग सुरक्षा उपकरण सही ढंग से कार्य कर रहा हो। एक एकीकृत, कम-प्रतिबाधा भू-प्रणाली इस जोखिम को समाप्त कर देती है।

स्थापित उपकरणों की निगरानी और रखरखाव

सर्ज सुरक्षा उपकरण एक उपभोग्य सुरक्षात्मक घटक है। प्रत्येक बार जब यह किसी सर्ज घटना को अवशोषित करता है, तो यह अपनी सुरक्षात्मक क्षमता का कुछ हिस्सा खर्च कर देता है। एक बड़ी बिजली के झटके की घटना या छोटे-छोटे सर्ज की श्रृंखला के बाद, उपकरण सेवा जीवन के अंत तक पहुँच सकता है और इसके प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है। अधिकांश आधुनिक सर्ज सुरक्षा उपकरण उत्पाद में एक दृश्य स्थिति संकेतक शामिल होता है, जो आमतौर पर एक ऐसी खिड़की होती है जिसका रंग बदल जाता है या एक झंडा जो गिर जाता है, जो यह संकेत देता है कि उपकरण का अवनमन हो चुका है और इसके प्रतिस्थापन की आवश्यकता है।

फोटोवोल्टिक (PV) प्रणाली के नियमित रखरखाव कार्यक्रम में सर्ज सुरक्षा उपकरण (SPD) की स्थिति की जाँच शामिल करना एक सरल लेकिन अक्सर उपेक्षित प्रथा है। सभी स्थापित उपकरणों का तिमाही दृश्य निरीक्षण, और क्षेत्र में किसी भी महत्वपूर्ण बिजली गिरने की घटना के बाद तुरंत निरीक्षण, यह सुनिश्चित करता है कि सुरक्षा सक्रिय बनी रहे। कुछ उन्नत सर्ज सुरक्षा उपकरण मॉडलों में दूरस्थ निगरानी संपर्क शामिल होते हैं, जिन्हें प्रणाली के SCADA या निगरानी प्लेटफॉर्म में तारित किया जा सकता है, जिससे उपकरण की प्रतिस्थापना की आवश्यकता होने पर स्वचालित अलर्ट सक्षम हो जाते हैं।

क्षीणित सर्ज सुरक्षा उपकरण की प्रतिस्थापना त्वरित रूप से की जानी चाहिए। AC या DC दोनों में से किसी एक ओर सर्ज सुरक्षा उपकरण के विफल होने पर PV प्रणाली को संचालित करने से इन्वर्टर और संबद्ध उपकरण अगली अस्थायी घटना के पूर्ण अध्यारोपण के लिए उजागर हो जाते हैं। सर्ज सुरक्षा उपकरण की तुलना में इन्वर्टर की प्रतिस्थापना या प्रणाली के अवरोध की लागत काफी अधिक होती है; अतः समय पर रखरखाव एक स्पष्ट आर्थिक निर्णय है।

फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए सही सर्ज सुरक्षा उपकरण का चयन

मूल्यांकन के लिए प्रमुख विद्युत पैरामीटर

फोटोवोल्टिक अनुप्रयोग के लिए सही सर्ज सुरक्षा उपकरण का चयन करने के लिए कई प्रमुख विद्युत पैरामीटरों का मूल्यांकन करना आवश्यक है। उपकरण का अधिकतम निरंतर संचालन वोल्टेज उस उच्चतम वोल्टेज से अधिक होना चाहिए जो सामान्य संचालन की परिस्थितियों के तहत, जिसमें कोई भी ग्रिड वोल्टेज सहनशीलता शामिल हो, इसके टर्मिनलों के बीच प्रकट होगा। डीसी-साइड उपकरणों के लिए, इसका अर्थ है कि न्यूनतम अपेक्षित वातावरणीय तापमान पर फोटोवोल्टिक ऐरे के अधिकतम ओपन-सर्किट वोल्टेज को ध्यान में रखना, क्योंकि फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का वोल्टेज तापमान के कम होने के साथ बढ़ता है।

नाममात्र निर्वहन धारा और अधिकतम आवेग धारा रेटिंग निर्धारित करती हैं कि सर्ज सुरक्षा उपकरण कितनी सर्ज ऊर्जा को संभाल सकता है। इन रेटिंग्स को स्थापना स्थल के बिजली गिरने के सुरक्षा क्षेत्र वर्गीकरण के अनुसार मिलाना चाहिए, जो स्थानीय बिजली गिरने की भू-चमक घनत्व और संरचना की भौतिक विशेषताओं के आधार पर निर्धारित किया जाता है। 40 kA आवेग धारा रेटिंग वाला एक सर्ज सुरक्षा उपकरण, 20 kA उपकरण की तुलना में उच्च सुरक्षा मार्जिन प्रदान करता है और उजागर स्थानों या उच्च मूल्य वाली स्थापनाओं के लिए उपयुक्त है।

सर्ज सुरक्षा उपकरण का वोल्टेज सुरक्षा स्तर, किलोवोल्ट में व्यक्त किया गया, एक मानकीकृत सर्ज परीक्षण के दौरान उपकरण के टर्मिनलों के बीच उत्पन्न होने वाले अधिकतम वोल्टेज को दर्शाता है। यह मान सुरक्षित किए जा रहे उपकरण के आवेग सहन वोल्टेज से कम होना चाहिए। फोटोवोल्टिक (PV) इन्वर्टर्स के लिए, डीसी इनपुट आवेग सहन वोल्टेज आमतौर पर उत्पाद डेटाशीट में निर्दिष्ट किया जाता है, और सर्ज सुरक्षा उपकरण का चयन इस प्रकार किया जाना चाहिए कि इसका सुरक्षा स्तर इस मान के नीचे एक उचित सुरक्षा मार्जिन प्रदान करे।

अनुपालन मानक और प्रमाणन आवश्यकताएँ

फोटोवोल्टिक (PV) अनुप्रयोगों के लिए, आकस्मिक वोल्टेज सुरक्षा उपकरण को AC-साइड उपकरणों के लिए IEC 61643-11 और DC-साइड उपकरणों के लिए IEC 61643-31 के अनुसार अनुपालन करना चाहिए। ये मानक क्रमशः निम्न-वोल्टेज बिजली प्रणालियों और PV स्थापनाओं में उपयोग किए जाने वाले आकस्मिक वोल्टेज सुरक्षा उपकरणों के लिए परीक्षण विधियों, प्रदर्शन आवश्यकताओं और अंकन आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं। इन मानकों के अनुपालन से यह सुनिश्चित होता है कि उपकरण का स्वतंत्र रूप से परीक्षण और सत्यापन किया गया है तथा मानकीकृत आकस्मिक परिस्थितियों के तहत निर्दिष्ट अनुसार इसका प्रदर्शन किया गया है।

IEC अनुपालन के अतिरिक्त, कई बाजारों और परियोजना विनिर्देशों में PV प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले आकस्मिक वोल्टेज सुरक्षा उपकरणों के लिए CE अंकन और TUV प्रमाणन की आवश्यकता होती है। ये प्रमाणन उत्पाद की गुणवत्ता और निर्माण स्थिरता के अतिरिक्त आश्वासन प्रदान करते हैं। किसी वाणिज्यिक या उपयोगिता-पैमाने की PV परियोजना के लिए आकस्मिक वोल्टेज सुरक्षा उपकरण के विनिर्देशन के समय, यह सुनिश्चित करना कि उत्पाद लक्ष्य बाजार के लिए उचित प्रमाणन धारित करता है, खरीद प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कदम है।

कुछ ग्रिड ऑपरेटर्स और बीमा प्रदाताओं के पास ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक (PV) सिस्टम में सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस की स्थापना के लिए विशिष्ट आवश्यकताएँ होती हैं। डिज़ाइन प्रक्रिया के आरंभ में इन आवश्यकताओं की समीक्षा करने से यह सुनिश्चित होता है कि चुनी गई सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस सभी लागू मानकों को पूरा करती है और स्थापना विधि स्थानीय विद्युत कोडों के अनुपालन में है। गैर-अनुपालन स्थापनाओं को ग्रिड कनेक्शन की मंजूरी के दौरान या सर्ज से संबंधित नुकसान की घटना के बाद बीमा दावों के संबंध में समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या मुझे अपने PV सिस्टम के AC और DC दोनों ओर सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस की आवश्यकता है?

हाँ। सर्ज दोनों दिशाओं से एक फोटोवोल्टिक (PV) प्रणाली में प्रवेश कर सकते हैं — बिजली कड़कने के दौरान सरणी (एरे) की ओर से या स्विचिंग ट्रांसिएंट्स के दौरान ग्रिड की ओर से। केवल एक ओर पर सर्ज सुरक्षा उपकरण (SPD) लगाने से इन्वर्टर और संबद्ध उपकरण असुरक्षित ओर से आने वाले ट्रांसिएंट्स के प्रति असुरक्षित रह जाते हैं। एक संपूर्ण सुरक्षा रणनीति के लिए डीसी कॉम्बाइनर या इन्वर्टर के डीसी इनपुट पर एक सर्ज सुरक्षा उपकरण और इन्वर्टर के एसी आउटपुट या मुख्य स्विचबोर्ड पर दूसरा सर्ज सुरक्षा उपकरण आवश्यक है।

मुझे डीसी-साइड सर्ज सुरक्षा उपकरण के लिए कौन-सी वोल्टेज रेटिंग चुननी चाहिए?

सर्ज सुरक्षा उपकरण का अधिकतम निरंतर संचालन वोल्टेज पीवी ऐरे के अधिकतम खुले-परिपथ वोल्टेज से अधिक होना चाहिए, जो सबसे ठंडी अपेक्षित तापमान स्थितियों के तहत हो। 1000 वी डीसी पर संचालित होने के लिए डिज़ाइन किए गए सिस्टमों के लिए, 1000 वी डीसी या उससे अधिक रेटिंग वाला सर्ज सुरक्षा उपकरण आवश्यक है। 1500 वी डीसी सिस्टमों के लिए, 1500 वी डीसी रेटिंग वाला उपकरण उपयोग में लाया जाना चाहिए। उपकरण की रेटिंग का चयन करते समय सदैव गणना किए गए अधिकतम ऐरे वोल्टेज से ऊपर एक सुरक्षा मार्जिन जोड़ें।

पीवी स्थापना में एक सर्ज सुरक्षा उपकरण का निरीक्षण या प्रतिस्थापन कितनी बार करना चाहिए?

सभी स्थापित अतिवोल्टेज सुरक्षा उपकरण इकाइयों का दृश्य निरीक्षण कम से कम तिमाही आधार पर और क्षेत्र में किसी भी महत्वपूर्ण बिजली गिरने की घटना के बाद किया जाना चाहिए। अधिकांश उपकरणों में एक स्थिति सूचक शामिल होता है जो उपकरण के क्षतिग्रस्त होने पर अपना रूप बदल लेता है। किसी भी अतिवोल्टेज सुरक्षा उपकरण को, जो दोष सूचना प्रदर्शित करता हो, तुरंत प्रतिस्थापित कर देना चाहिए। दृश्य क्षति के बिना भी, उच्च बिजली गिरने वाले क्षेत्रों में स्थित उपकरणों को निवारक उपाय के रूप में पाँच से सात वर्ष के अंतराल पर प्रतिस्थापित करने का लाभ हो सकता है।

क्या मैं PV प्रणाली की DC ओर पर एक मानक AC अतिवोल्टेज सुरक्षा उपकरण का उपयोग कर सकता हूँ?

नहीं। मानक एसी सर्ज सुरक्षा उपकरणों का उपयोग डीसी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है। डीसी परिपथों में प्राकृतिक धारा शून्य-क्रॉसिंग नहीं होती है, जिसका अर्थ है कि एक बार सर्ज सुरक्षा उपकरण के चालन शुरू हो जाने के बाद, लगातार चाप को रोकने के लिए इसे सक्रिय रूप से अनुसरण धारा को विच्छेदित करना आवश्यक होता है। डीसी-रेटेड सर्ज सुरक्षा उपकरणों को विशेष रूप से चाप-शमन तंत्र और डीसी वोल्टेज एवं धारा विशेषताओं के अनुरूप घटक रेटिंग के साथ डिज़ाइन किया गया है। किसी डीसी परिपथ पर एसी उपकरण का उपयोग गंभीर आग एवं सुरक्षा जोखिम पैदा करता है।