Како интегрисати заштиту од претераних претера на оба страна ЦА и ЦЦ фотоелектричког система?

Интегрирање уређај за заштиту од претераног напона у фотоволтаични систем није једноставно питање укључивања компоненте и кретања даље. Потребан је намерни, инжењерски информисани приступ који узима у обзир јединствене електричне карактеристике и ЦА и ЦЦ страна инсталације. Проминуће струје изазване муњом, прелазни приливи и поремећаји у мрежи могу довести до деструктивних врхова напона који пролазе кроз систем, оштећујући инверторе, кутије за комбиновање, опрему за праћење, па чак и саме фотоелектричке модуле. Без одговарајуће поставке уређаја за заштиту од претераних претера на обе стране, један прелазни догађај може довести до скупе паутине и замене опреме.

Овај чланак пролази кроз комплетну логику интеграције за распоређивање уређаја за заштиту од претераних претера на страни струје ЦЦ и масива и страни ЦЦ-поврзања са мрежом фотоелектричког система. Било да дизајнирате комерцијалну инсталацију на покриву или пројекат за монтажу на земљи у обимним услугама, разумевање где да поставите сваки уређај за заштиту од претераног претерања, како изабрати праве спецификације и како правилно уводити жице и одржавати ове компоненте је од суштинског значаја за дуго Упутства су заснована на практичном теренском инжењерству и усклађена са ИЕЦ 61643 и ИЕЦ 62305 стандардима који регулишу заштиту од претераних претера у фотоволтајским окружењима.

Разумевање ризика од претераних појава у фотоелектричким системима

Зашто су фотоелектрични системи посебно рањиви

Фотоволтајски системи су стално изложени спољашњој средини, што их чини по својству подложним блискавицама и догађајима атмосферских испуштања. Дуги каблови који се крећу између фотоелектричких матрица и инвертора делују као антене, улажући индуковане електромагнетне енергије од удара муњева у близини чак и када се не деси директни удар. Ова индукована енергија путује као прелазна пренапорна дуж и ЦЦ каблирања од модула и ЦЦ каблирања према тачки за повезивање са мрежом.

На истосмерној страни, напон отвореног кола фотоелектричког низа може бити већ неколико стотина волти у стандардним условима. Када се транзијант наложи на овај исходног напона, комбиновани пик може лако прећи издржљивост инверторских улазних фаза, бипасних диода и коробка за прелаз компоненте. Са стране ЦА, догађаји преласка на мрежу, операције кондензаторске банке и грешке у комуналном сервису уводе брзо растуће транзијенте који могу оштетити стадијум излаза инвертора и било коју повезану опрему за мерење или комуникацију.

Правилно одабрани и инсталирани уређај за заштиту од претераних претера на свакој страни пресрећу ове транзијенте пре него што досегну осетљиву електронику. Уређај заглавља напон на безбедан ниво и одводи струју на земљу, штитећи опрему доле по поток. Без тог слоја заштите, чак и умерен пролаз може оштетити изолацију, изазвати неугодно трчање или изазвати непосредан неуспех компоненте.

Двострана природа излагања фотоелектричним прелицима

Једна од најчешћих грешака у планирању заштите од ПВ претерања је третирање система као да има само једну рањиву тачку. У ствари, таласи могу да уђу из било ког правца. Електрична појава у близини масива убризгава енергију у диси-страну, док поремећај мреже или блиско промишлено пребацивање оптерећења убризгава енергију са диси-стране. Оба путања морају бити независно заштићена специјалним уређајем за заштиту од претераних претера на свакој локацији.

Инвертор се налази између ове две стране и најскупљи је појединачни компонента у већини фотоелектричких инсталација. Такође је најранљивији, јер његова енергетска електроника ради близу својих граничних напона током нормалног рада. Уређај за заштиту од претераног напона на улазним терминалима ЦЦ инвертора и други на излазним терминалима ЦА ствара заштитну обвивку око ове критичне компоненте. Овај двострани приступ није опционалан за системе у зонама са високим ризиком од муке или за било коју инсталацију у којој су трошкови за време простора значајни.

Интеграција уређаја за заштиту од дисиментираних бочних претера

Постављање у кутију за комбиновање низа

Прва и најважнија локација за уређај за заштиту од претераног прилива на страни ЦЦ је на низу кутија за комбиновање , такође се назива конзистенцијални комбинатор или кутија за удружавање масива. Ово је место где се више фотоелектричких низа окупља пре него што комбиновани излаз ЦЦ путује до инвертора. Постављање уређаја за заштиту од претераних претера овде пресрећује транзијенте у најранијој могућој тачки у ЦЦ кола, спречавајући их да се даље шире у систем.

За ову позицију, уређај за заштиту од претераног напона мора бити означен за максимални напон отвореног кола ЦЦ масива под најгорим температурним условима. За системе које раде на 1000 В ЦЦ, уређај мора имати заштитни степен напона и максимални континуиран радни напон који удобно прелази ову вредност. Уобичајене номинације које се користе у фотоелектричким инсталацијама у обимним и комерцијалним објектима укључују 1000 V DC и 1500 V DC варијанте, са номинацијама импулсне струје од 20 кА или 40 кА у зависности од класификације зоне за заштиту од муке локације.

Уређај за заштиту од претераног напона на кутији комбинатора треба да буде повезан између сваког истог пола и заштитног земљног проводника. У двополној конфигурацији, ово значи један уређај између позитивне шине и земље и један између негативне шине и земље. Неке инсталације користе триполни или комбиновани уређај који истовремено управља оба пола. Избор зависи од конфигурације заземљавања система и специфичне конструкције производа уређаја за заштиту од претераних претера.

Поставка на улаз инвертера ЦЦ

Чак и када је уређај за заштиту од претераног напона инсталиран на кутији комбинатора, снажно се препоручује други уређај на улазним терминалима инвертора ЦЦ за системе са дугим кабловима између комбинатора и инвертора. Индуктивност кабла ограничава колико ефикасно уређај за заштиту од удаљеног претераног прилива може да заплене брзо растући транзијант на терминалима инвертора. Остатак напона који се појављује на улазу инвертора након што је уређај комбинаторске кутије радио, и даље може бити довољно висок да подстакне улазне кондензаторе инвертора и ИГБТ модуле.

Уређај за заштиту од претерања на улазу инвертора ЦЦ делује као друга линија одбране, ухваћујући остатку транзитивне енергије која није у потпуности апсорбована уређајем горе. Овај каскадни приступ, понекад назван шема координације типа 1 плус типа 2, стандардна је пракса у добро дизајнираним фотоелектричким инсталацијама. Уређај на улазу инвертора је обично уређај за заштиту од претераног напона типа 2 са нижим рејтингом струје пускања, јер је уређај горе већ апсорбовао већину енергије претераног напона.

Правилно уводњавање уређаја за заштиту од претераног струје на истој страни је критично. Лидове за повезивање између уређаја и ДЦ аутобуса треба да буду што су краће могуће, идеално испод 50 цм, како би се смањио пад индуктивног напона који се додаје на напон за заплене који види инвертор. Употреба најкраће могуће дужине воде и избегавање непотребних закрива у жици за повезивање су практични кораци који значајно побољшавају ефикасност инсталације уређаја за заштиту од претераних претера.

Интеграција уређаја за заштиту од спољашњег струјења

Поставка на излаз инвертера

На страни ЦА, примарна локација за уређај за заштиту од претераног напона је на излазу ЦА инвертора, обично унутар или непосредно поред панел за одвајање ЦА или комбинатор. Овај положај штити исходно стадијум инвертора од транзијента који долазе из мреже и такође штити било коју опрему за праћење, мерење или комуникацију повезану са АЦ аутобусом у овој тачки.

Уређај за заштиту од претераних претераних претера који се одабере за АЦ страну мора бити номинална за АЦ напон система, који је обично 230 В једнофазни или 400 В трофазни за већину комерцијалних и индустријских фотоелектричких инсталација. Уређај мора бити компатибилан са фреквенцијом мреже и мора имати максимални континуирани радни напон који узима у обзир нормалне флуктуације напона мреже. За трофазне системе потребно је трополно или четворополно уређај за заштиту од претераног претерања који покрива све проводнике линије и неутрални.

Именовање импулсне струје за уређај за заштиту од претераних струја на страни ЦА треба изабрати на основу зоне за заштиту од муке и удаљености од главног улаза у службу. Уређај за заштиту од претераних претерања типа 2 са номиналном снагом од 20 кА или 40 кА је погодан за већину апликација за излаз ПВ ЦА. Уколико се инсталација налази у зони високог ризика од муке или ако је кабел за променљиву струју до главне централне плоче дуг, на нивоу главне централне плоче може се гарантовати уређај типа 1 са већим импулсном струјом.

Постављање на главном ЦА прекидачу или на заједничку тачку споја

За веће фотоелектричке системе које се напајају у главну разметну плочу или у заједничку тачку споја са другим оптерећењима, додатни уређај за заштиту од претераних претера на нивоу разметне плоче пружа заштиту целог система. Овај уређај управља приливима који долазе са стране електричне мреже и спречава их да дођу не само до инвертора већ и до других осетљивих оптерећења повезаних са истом разметном плочицом.

Координација између уређаја за заштиту од претераног напона на излазу инвертора АЦ и оног на главном разметном таблу следи исту каскадну логику као и на дицена страни. Уређај на нивоу разметне плоче, обично тип 1 или комбиновани тип 1 и тип 2 уређај, управља почетним приливом високог енергије, док уређај на нивоу инвертора улаже остатку енергије. Овај слојни приступ осигурава да ниједан уређај није преплављен и да заштита остаје ефикасна у широком опсегу величина и таласних облика.

Приликом избора уређаја за заштиту од претераних претера за главну разметну плочу важно је проверити да ли је ниво заштите напона уређаја координиран са напоном који издржава импулс инвертора и друге повезане опреме. Уређај за заштиту од претераних претера мора бити нижи од оптерећења опреме да би се осигурало да уређај заплене транзитант пре него што може изазвати оштећење. Ова контрола координације је обавезан корак у сваком професионалном пројектовању заштите од ПВ претера.

Најбоље праксе за заземљавање, жице и инсталацију

Улога наземног система са малом импедансом

Уређај за заштиту од претераног струја може ефикасно да обавља своју функцију само ако има пут ниске импеданце до земље кроз који може да одврати струју претераног струја. Због тога је систем за заземљавање фотоелектричке инсталације једнако важан као и само уређај за заштиту од претераних претера. Врло отпорна или слабо повезана површина са земљом ће довести до тога да уређај за заштиту од претераних претерања развије висок напон преко својих терминала током рада, смањујући његову ефикасност и потенцијално дозвољавајући оштећење напона да стигну до заштићене опреме.

За фотоелектричке инсталације, систем за заземљавање треба да укључује посвећену земљину електроду на месту масива, везану за систем конструктивног монтажа и за заземљени терминал уређаја за заштиту од претераних струја на страни ЦС. Уређај за заштиту од претераних струја на страни ЦА треба да буде везан за главни заштитни проводник земље зграде или објекта. Све заземљене везе треба да користе проводнике одговарајуће величине, обично 6 mm2 или веће за заземљене проводе уређаја за заштиту од претераних претера, како би се управљало импулсном струјом без прекомерног пада напона.

Еквипотенцијална веза између DC земље, AC земље и структурне земље фотоелектричког монтажног система је од суштинског значаја за спречавање повећања потенцијала земље током прилике. Када су различити делови система на различитим потенцијалима за заземљење током транзитанта, разлика напона између њих може оштетити опрему чак и ако свако појединачно уређај за заштиту од претераних претерања функционише исправно. Уједињени систем на земљи са малом импеданцом елиминише овај ризик.

Контрола и одржавање инсталираних уређаја

Уређај за заштиту од претераног напона је потрошњачка заштитна компонента. Сваки пут када апсорбује прилив, троши део свог заштитног капацитета. Након великог догађаја блискавице или низа мањих прилива, уређај може доћи до краја свог радног живота и треба га заменити. Најсавременији уређај за заштиту од претераног прилива производи укључити визуелни индикатор статуса, обично прозор који мења боју или знаме који пада, да би се сигнализовало када је уређај оштећен и треба га заменити.

Укључивање провера статуса уређаја за заштиту од претераних претера у редовни распоред одржавања фотоелектричког система је једноставна, али често занемарена пракса. Визуелна инспекција свих инсталираних уређаја сваке четвртине, у комбинацији са контролом након олује након било какве значајне активности муња у подручју, осигурава да заштита остане активна. Неки напредни модели уређаја за заштиту од претераног претера укључују контакте за удаљено праћење који се могу повезати са СЦАДА или платформом за праћење система, омогућавајући аутоматска упозорења када је уређај потребан за замену.

Замена оштећеног уређаја за заштиту од претераног притиска треба да се изврши одмах. Употреба фотоелектричког система са неисправном заштитном опремом од претераних претера на страни ЦА или ЦА оставља инвертор и повезану опрему у потпуности изложеним следећем прелазном догађају. С обзиром на релативно ниску цену уређаја за заштиту од претераних претера у поређењу са трошковима замену инвертора или времена простора система, благовремено одржавање је једноставна економска одлука.

Избор правог уређаја за заштиту од претераних претера за фотоелектричке апликације

Кључни електрични параметри које треба проценити

Избор правог уређаја за заштиту од претераних претера за фотоелектричку апликацију захтева процену неколико кључних електричних параметара. Максимални континуирани радни напон уређаја мора бити већи од највећег напона који ће се појавити преко његових терминала у нормалним условима рада, укључујући и било коју толеранцију на напон мреже. За уређаје са истог струје, то значи узимање у обзир максималног напона отвореног кола фотоелектричког масива на најнижој очекивани температури окружења, јер напон фотоелектричког модула расте с опадањем температуре.

Називна струја испуштања и максимална импулсна струја одређују колико енергије претераног струја уређај за заштиту од претераног струја може да преузме. Ови рејтинзи треба да се упоређују са класификацијом зоне за заштиту од муње на месту инсталације, која се одређује локалном густином блискавице на земљишту и физичким карактеристикама конструкције. Уређај за заштиту од претераног струја са номиналном импулсном струјом од 40 кА обезбеђује већу безбедносну маржун од уређаја од 20 кА и погодан је за изложене локације или инсталације велике вредности.

Уредба за заштиту од претераних претераних препрека, која се изразује у киловолтима, показује максимални напон који ће се појавити на крајњима уређаја током стандардизованог испитивања препрека. Ова вредност мора бити нижа од напона који се може издржати од импулса опреме која се штити. За фотоелектричке инверторе, напон за издржавање улазног импулса ЦЦ обично се наводи у листу података о производу, а уређај за заштиту од претераног напона мора бити изабран тако да ниво његове заштите обезбеди адекватну маржу испод ове вредности.

Стандарди у вези са у складу са стандардима и захтеви за сертификацију

За фотоелектричке апликације, уређај за заштиту од претераних претера треба да буде у складу са ИЕЦ 61643-11 за уређаје са стране ЦА и ИЕЦ 61643-31 за уређаје са стране ЦА. Ови стандарди дефинишу методе испитивања, захтеве за перформансе и захтеве за ознаке за уређаје за заштиту од претераног напона који се користе у нисконапонским енергетским системима и фотоелектричким инсталацијама. У складу са овим стандардима осигурава се да је уређај независно тестиран и верификован да функционише како је наведено под стандардизованим условима претераног напона.

Поред усклађености са ИЕЦ-ом, многи тржишта и спецификације пројеката захтевају ЦЕ ознаку и ТУВ сертификацију за производе уређаја за заштиту од претераних претераности који се користе у фотоелектричким системима. Ови сертификати пружају додатну сигурност квалитета производа и конзистенције производње. Приликом спецификације уређаја за заштиту од претераних претера за фотоелектрички пројекат у комерцијалном или комуналном обиму, провера да ли производ има одговарајуће сертификације за циљно тржиште је важан корак у процесу набавке.

Неки оператери мрежа и пружаоци осигурања имају специфичне захтеве за инсталирање уређаја за заштиту од претераних претера у фотоелектричким системима повезаним са мрежом. Преглед ових захтева на раном нивоу процеса пројектовања осигурава да одабрани уређај за заштиту од претераног претерања испуњава све примените стандарде и да је метод инсталације у складу са локалним електричним законима. Инсталације које нису у складу са прописима могу се суочити са проблемима током одобрења за повезивање са мрежом или захтевима осигурања након догађаја губитка повезаног са преоптерећењем.

Često postavljana pitanja

Да ли ми је потребан уређај за заштиту од претераних струја на оба страна АЦ и ДЦ мог фотоелектричког система?

Да, ја сам. Превишавања могу ући у фотоелектрички систем из било ког правца са стране масива током догађаја муња или са стране мреже током преласка транзината. Уградња уређаја за заштиту од претераних претера само на једној страни оставља инвертор и повезану опрему изложеном транзијентима са незаштићене стране. Потпуна стратегија заштите захтева уређај за заштиту од претерања на уходу ЦС комбинатора или инвертора ЦС и други на излазу ЦА инвертора или главном разметном таблу.

Који степен напона треба да изаберем за уређај за заштиту од претераних струја на истој струји?

Уређај за заштиту од претераних претера мора имати максимални континуиран радни напон који прелази максимални напон отвореног кола фотоелектричке масива под најнижим очекиванијим температурним условима. За системе дизајниране да раде на 1000 В ЦЦ, потребно је уређај за заштиту од претераних претерања који је номинантан за 1000 В ЦЦ или више. За 1500 В ЦС системе мора се користити уређај са номиналном струјом од 1500 В ЦС. Увек додајте безбедносну маржу изнад израчунатог максималног напона масива када изаберете номинално ниво уређаја.

Колико често треба да прегледам или заменим уређај за заштиту од претераних претера у фотоелектричкој инсталацији?

Визуелна инспекција свих инсталираних јединица уређаја за заштиту од претераног превлачења треба да се врши најмање једном у кварталу и након сваке значајне активности муње у подручју. Већина уређаја укључује индикатор статуса који мења изглед када је уређај деградиран. Сваки уређај за заштиту од претераног напона који показује индикацију о грешци треба одмах заменити. Чак и без видљивог оштећења, уређаји у подручјима са високом активношћу муња могу имати користи од замење сваке пет до седам година као превентивне мере.

Могу ли користити стандардни уређај за заштиту од претераних струја на дисиментној страни фотоелектричког система?

Не, не, не. Стандардни производи уређаја за заштиту од претераних струја не одговарају за апликације за ЦС. ЦЦ кола немају природни нулту-крсинг струје, што значи да када уређај за заштиту од претераног струја почне да проводи, мора активно прекинути ток за избегавање трајног лука. Производи уређаја за заштиту од претераних струја у струјном правцу посебно су дизајнирани са механизмима за гашење лука и компонентним номиналима одговарајућим за карактеристике струје и напона у струју у струју. Коришћење уређаја за променљиву струју на ЦЦ кола ствара озбиљан пожар и ризик за безбедност.