ஒளிமின்னியல் அமைப்பின் மாறுதிசை மின்னோட்டம் (AC) மற்றும் நேர்திசை மின்னோட்டம் (DC) பக்கங்களில் மின்னணு திடீர் மின்னழுத்த பாதுகாப்பை எவ்வாறு ஒருங்கிணைப்பது?

ஒரு மின்னோட்ட பாதுகாப்பு சாதனம் ஒரு புகையிலை மின்சார அமைப்பில் (photovoltaic system) ஒரு கூறைச் செருகி, அதனை விட்டு முன்னேறுவது என்பது எளிதான விஷயம் அல்ல. இது மின்சார நிறுவலின் AC மற்றும் DC பகுதிகளின் தனித்துவமான மின்னியல் பண்புகளைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளும் ஒரு நோக்கமுடைய, பொறியியல்-அடிப்படையிலான அணுகுமுறையை தேவைப்படுத்துகிறது. மின்னிடிப்பு ஏற்படுத்தும் குறுந்தரைகள், சுவிட்சிங் அதிர்வுகள் மற்றும் மின்வலை குறுக்கீடுகள் ஆகியவை அனைத்தும் அமைப்பின் வழியாக பயணிக்கும் அழிவு ஏற்படுத்தக்கூடிய மின்னழுத்த உச்சங்களை உருவாக்கும், இது மாற்றிகள் (inverters), கலவைப் பெட்டிகள் (combiner boxes), கண்காணிப்பு சாதனங்கள் மற்றும் புகையிலை மாடுல்கள் (PV modules) வரை சேதத்தை ஏற்படுத்தும். AC மற்றும் DC பக்கங்களிலும் சரியான முறையில் திடீர் மின்னழுத்த பாதுகாப்பு சாதனங்களை (surge protection devices) நிறுவாவிட்டால், ஒரே ஒரு திடீர் நிகழ்வே விலையுயர்ந்த நிறுத்தங்களையும், சாதனங்களை மாற்றுவதற்கான செலவையும் ஏற்படுத்தும்.

இந்தக் கட்டுரையில், ஒரு புவி மின்சார மின்னாற்றல் (PV) அமைப்பின் டிசி (DC) ஸ்ட்ரிங் மற்றும் அரே (array) பக்கத்திலும், ஏசி (AC) மின்வலை இணைப்பு பக்கத்திலும் மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனங்களை (surge protection devices) நிறுவுவதற்கான முழுமையான ஒருங்கிணைப்பு தர்க்கத்தை விளக்குகிறது. நீங்கள் ஒரு கூரையில் அமைக்கப்படும் வணிக நிறுவலை வடிவமைக்கிறீர்கள் அல்லது பயன்பாட்டு அளவிலான தரை-மவுண்ட் திட்டத்தை வடிவமைக்கிறீர்கள் எனில், ஒவ்வொரு மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனத்தை எங்கு வைக்க வேண்டும், சரியான தன்மைகளை எவ்வாறு தேர்ந்தெடுப்பது, மேலும் இந்த கூறுகளை எவ்வாறு சரியாக வயர் செய்து பராமரிப்பது என்பதை புரிந்துகொள்வது நீண்டகால அமைப்பு நம்பகத்தன்மைக்கு அவசியம். இங்கு வழங்கப்படும் வழிகாட்டுதல்கள் பயன்பாட்டு புல பொறியியலின் நடைமுறை அடிப்படையில் உருவாக்கப்பட்டவை மேலும் ஒளிமின்சார சூழல்களில் மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பை ஒழுங்குபடுத்தும் IEC 61643 மற்றும் IEC 62305 தரநிலைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன.

புவி மின்சார மின்னாற்றல் (PV) அமைப்புகளில் மின்னழுத்த உச்சம் ஆபத்துகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

ஏன் PV அமைப்புகள் குறிப்பிட்ட வகையில் மின்னழுத்த உச்சத்திற்கு உட்பட்டவை

புவியின் வெளியில் தொடர்ந்து வெளிப்புறச் சூழலுக்கு உட்படும் ஒளிமின்னியல் அமைப்புகள், இயற்கையாகவே மின்னல் மற்றும் வளிமண்டல மின்னழுத்த வெளியீடுகளுக்கு ஆளாகும் வாய்ப்பு கொண்டவை. ஒளிமின்னியல் அணிகள் மற்றும் மாற்றிகளுக்கு இடையே நீண்ட கேபிள் இணைப்புகள் ஆண்டனாக செயல்படுகின்றன; இவை, நேரடியாக மின்னல் தாக்கம் ஏற்படாவிடினும், அருகில் ஏற்படும் மின்னல் தாக்கங்களிலிருந்து தூண்டப்பட்ட வெளிப்புற மின்காந்த ஆற்றலை உறிஞ்சுகின்றன. இந்த தூண்டப்பட்ட ஆற்றல், மாடுல்களிலிருந்து வரும் டிசி (DC) கேபிளின் வழியாகவும், மின்சார வலையின் இணைப்பு புள்ளிக்கு செல்லும் ஏசி (AC) கேபிளின் வழியாகவும் கடத்தப்படும் குறுகிய கால மின்னழுத்த உச்சத்தை (transient overvoltage) உருவாக்குகின்றன.

டிசி (DC) பக்கத்தில், ஒளிமின்னியல் ஸ்ட்ரிங் ஒன்றின் திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தம் (open-circuit voltage), சாதாரண நிலைமைகளிலேயே நூறுகள் வோல்ட் அளவில் இருக்கலாம். இந்த அடிப்படை மின்னழுத்தத்தின் மீது குறுகிய கால மின்னழுத்த உச்சம் (transient) மேலும் சேர்க்கப்படும்போது, இந்த இணைந்த உச்சம் மாற்றியின் உள்ளீட்டு பகுதிகள், பைபாஸ் டையோடுகள் மற்றும் ஜங்ஷன் பெட்டி கூறுகள். மாறுதல் மின்னோட்ட (AC) பக்கத்தில், வலையின் சுஇட்சிங் நிகழ்வுகள், கேபாசிட்டர் வங்கி செயல்பாடுகள் மற்றும் பயன்பாட்டு குறைபாடுகள் ஆகியவை விரைவாக உயரும் குறுகிய கால மின்னழுத்த மாறுதல்களை (transients) ஏற்படுத்துகின்றன, இவை இன்வெர்டர் வெளியீட்டு கட்டத்தையும், அதனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள அளவிடும் அல்லது தகவல் தொடர்பு சாதனங்களையும் சேதப்படுத்தக்கூடும்.

ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் சரியாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டு நிறுவப்பட்ட மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனம் (surge protection device), இந்த குறுகிய கால மின்னழுத்த மாறுதல்களை அவை உணர்திறன் மிக்க மின்னணு சாதனங்களை அடைவதற்கு முன்பே தடுக்கிறது. இச்சாதனம் மின்னழுத்தத்தை பாதுகாப்பான அளவிற்கு கட்டுப்படுத்தி, மின்னழுத்த மிகைப்பாய்ச்சலை (surge current) நிலத்திற்கு வழிமாற்றுகிறது, இதனால் அடுத்த கட்டத்தில் உள்ள சாதனங்கள் பாதுகாக்கப்படுகின்றன. இந்த பாதுகாப்பு அடுக்கு இல்லாவிட்டால், ஒரு மிதமான குறுகிய கால மின்னழுத்த மாறுதல் கூட மின்காப்பு பொருளை சீர்குலைக்கவோ, தவறான சுஇட்ச் திறப்பைத் தூண்டவோ அல்லது உடனடியாக கூறுகளில் சேதத்தை ஏற்படுத்தவோ கூடும்.

PV மின்னழுத்த மிகைப்பாய்ச்சலுக்கு இரு பக்கங்களிலும் ஏற்படும் வெளிப்படுத்தல்

PV மின்னணு பாதுகாப்பு திட்டமிடலில் செய்யப்படும் மிகவும் பொதுவான தவறுகளில் ஒன்று, அமைப்பை ஒரே ஒரு பாதிப்புக்கு உள்ளாகக்கூடிய புள்ளியாக மட்டுமே கருதுவதாகும். உண்மையில், மின்னணு தாக்கங்கள் (surges) இரு திசைகளிலும் இருந்து நுழையக்கூடும். அணுகுமுறையின் அருகில் மின்னிடிப்பு ஏற்படும்போது, அது DC பக்கத்தில் ஆற்றலை செலுத்துகிறது; அதே நேரத்தில், மின்சார வலையில் (grid) ஏற்படும் கோளாறு அல்லது அருகில் உள்ள தொழில்துறை சுமை மாற்றம் (industrial load switching) AC பக்கத்தில் ஆற்றலை செலுத்துகிறது. இந்த இரு பாதைகளையும் தனித்தனியாக பாதுகாக்க வேண்டும் — ஒவ்வொரு இடத்திலும் தனித்தனியாக மின்னணு தாக்க பாதுகாப்பு சாதனம் (surge protection device) பொருத்தப்பட வேண்டும்.

மாற்றி (inverter) இந்த இரு பக்கங்களுக்கும் இடையில் அமைந்துள்ளது மற்றும் பெரும்பாலான PV நிறுவல்களில் மிக விலையுயர்ந்த தனிப்பொருளாகும். மேலும், அதன் மின்னணு சக்தி கூறுகள் (power electronics) சாதாரண இயக்கத்தின் போது அவற்றின் மின்னழுத்த வரம்புகளுக்கு அருகில் இயங்குவதால், அது மிகவும் பாதிப்புக்கு உள்ளாகக்கூடியதாகவும் உள்ளது. மாற்றியின் DC உள்ளீட்டு முனைகளில் ஒரு மின்னணு தாக்க பாதுகாப்பு சாதனம் மற்றும் AC வெளியீட்டு முனைகளில் மற்றொன்று பொருத்தப்படுவதன் மூலம், இந்த முக்கிய பாகத்தைச் சுற்றியுள்ள பாதுகாப்பு சுற்று (protective envelope) உருவாகிறது. இந்த இரு-பக்க பாதுகாப்பு அணுகுமுறை, மின்னிடிப்பு அபாயம் அதிகமுள்ள பகுதிகளில் அல்லது நிறுவலின் நிறுத்த நேரச் செலவுகள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் உள்ள எந்த நிறுவலுக்கும் கட்டாயமானதாகும்.

டிசி பக்க மின்னழுத்த உச்ச பாதுகாப்பு சாதன ஒருங்கிணைப்பு

ஸ்ட்ரிங் காம்பைனர் பெட்டியில் வைத்தல்

டிசி பக்கத்தில் மின்னழுத்த உச்ச பாதுகாப்பு சாதனத்தை வைக்க வேண்டிய முதல் மற்றும் மிக முக்கியமான இடம் ஸ்ட்ரிங்கில் காம்பினர் பெட்டி , இது டிசி காம்பைனர் அல்லது அரே ஜங்ஷன் பாக்ஸ் எனவும் அழைக்கப்படுகிறது. இங்கு பல பிவி ஸ்ட்ரிங்குகள் ஒன்றிணைக்கப்படுகின்றன, பின்னர் இணைக்கப்பட்ட டிசி வெளியீடு இன்வெர்டருக்குச் செல்கிறது. இங்கு மின்னழுத்த உச்ச பாதுகாப்பு சாதனத்தை வைப்பதன் மூலம் டிசி சர்க்யூட்டின் மிக ஆரம்ப கட்டத்திலேயே தற்காலிக மின்னழுத்த ஏற்றங்கள் (transients) தடுக்கப்படுகின்றன, அவை மேலும் கூடுதலாக அமைப்பிற்குள் பரவுவதைத் தடுக்கின்றன.

இந்த இடத்திற்கான மின்னணு தடுப்பு சாதனம், மோசமான வெப்பநிலை நிலைகளில் அமைப்பின் அதிகபட்ச DC திறந்த-சுற்று வோல்டேஜை சமாளிக்கும் வகையில் தரம் குறிப்பிடப்பட்டிருக்க வேண்டும். 1000 V DC இல் இயங்கும் அமைப்புகளுக்கு, இச்சாதனம் இந்த மதிப்பை எளிதாக மீறும் வகையில் வோல்டேஜ் பாதுகாப்பு தரம் மற்றும் அதிகபட்ச தொடர் இயக்க வோல்டேஜைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். பயன்பாட்டு அளவில் மற்றும் வணிக நிலைய ஒளிமின்னழுத்த நிறுவல்களில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தரங்கள் 1000 V DC மற்றும் 1500 V DC ஆகியவையாகும்; இவை தளத்தின் மின்னிடிப்பு பாதுகாப்பு மண்டல வகைப்பாட்டைப் பொறுத்து 20 kA அல்லது 40 kA என்ற உந்து மின்னோட்ட தரங்களைக் கொண்டிருக்கும்.

காம்பைனர் பெட்டியில் உள்ள மின்னழுத்த ஏற்ற பாதுகாப்பு சாதனத்தை ஒவ்வொரு டிசி துருவத்திற்கும் பாதுகாப்பு நிலத்துடன் (protective earth conductor) இணைக்க வேண்டும். இரு-துருவ அமைப்பில், இது நேர்மறை ரெயில் மற்றும் நிலத்துக்கு இடையே ஒரு சாதனம் மற்றும் எதிர்மறை ரெயில் மற்றும் நிலத்துக்கு இடையே ஒரு சாதனம் என்பதைக் குறிக்கிறது. சில நிறுவல்கள் இரு துருவங்களையும் ஒரே நேரத்தில் கையாளும் மூன்று-துருவ அல்லது ஒன்றிணைந்த சாதனத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்தத் தேர்வு அமைப்பின் நிலத்துடனான இணைப்பு அமைப்பையும், குறிப்பிட்ட மின்னழுத்த ஏற்ற பாதுகாப்பு சாதனத்தின் தயாரிப்பு வடிவமைப்பையும் பொறுத்தது.

மாற்றி (Inverter) டிசி உள்ளீட்டில் வைத்தல்

காம்பைனர் பெட்டியில் மின்னணு தடுப்பு சாதனம் (சர்ஜ் ப்ரொடெக்ஷன் டிவைஸ்) நிறுவப்பட்டிருந்தாலும், காம்பைனர் மற்றும் இன்வெர்டருக்கு இடையே நீளமான கேபிள் இணைப்புகள் உள்ள அமைப்புகளுக்கு, இன்வெர்டரின் டிசி உள்ளீட்டு டெர்மினல்களில் இரண்டாவது சாதனத்தை வலியுறுத்திப் பரிந்துரைக்கின்றோம். கேபிள் தூண்டல் (இண்டக்டன்ஸ்), தூரத்தில் நிறுவப்பட்ட சர்ஜ் ப்ரொடெக்ஷன் சாதனம் இன்வெர்டர் டெர்மினல்களில் விரைவாக உயரும் குறுகிய கால மின்னழுத்த மாற்றத்தை (டிரான்ஸியன்ட்) எவ்வளவு திறம்பட கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதை வரம்புக்குள் கொண்டு வருகிறது. காம்பைனர்-பெட்டி சாதனம் செயல்பட்ட பின் இன்வெர்டர் உள்ளீட்டில் தோன்றும் மீதமுள்ள மின்னழுத்தம் (ரெசிடுவல் வோல்டேஜ்), இன்வெர்டரின் உள்ளீட்டு மின்தேக்கிகள் (கேபாசிட்டர்கள்) மற்றும் IGBT மாட்யூல்களுக்கு இன்னும் அதிக அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தக்கூடியதாக இருக்கலாம்.

மாற்றியின் டிசி உள்ளீட்டில் உள்ள மின்னணு தடுப்பு சாதனம் இரண்டாவது பாதுகாப்பு வரிசையாகச் செயல்படுகிறது, முன்னோக்கிய சாதனத்தால் முழுமையாக உறிஞ்சப்படாத எஞ்சியிருக்கும் குறுநொடி ஆற்றலைப் பிடிக்கிறது. இந்த அடுக்கு முறை, சில சமயங்களில் 'வகை 1 மற்றும் வகை 2 ஒத்திசைவு திட்டம்' என அழைக்கப்படுகிறது, இது நன்றாக பொறியியல் முறையில் வடிவமைக்கப்பட்ட புதிய மின்சார மின்கலன் (PV) நிறுவல்களில் தரமான நடைமுறையாகும். மாற்றியின் உள்ளீட்டில் உள்ள சாதனம் பொதுவாக குறைந்த வெளியேற்ற மின்னோட்ட தரத்தைக் கொண்ட வகை 2 மின்னணு தடுப்பு சாதனமாகும், ஏனெனில் முன்னோக்கிய சாதனம் மின்னணு அதிர்வு ஆற்றலின் பெரும்பாலான பகுதியை ஏற்கனவே உறிஞ்சிவிட்டது.

டிசி-பக்க மின்னணு தடுப்பு சாதனத்தை சரியாக வயர் செய்வது மிகவும் முக்கியமானது. சாதனத்திற்கும் டிசி பஸ்ஸுக்கும் இடையேயான இணைப்பு வயர்கள் மிகச் சிறியதாக இருக்க வேண்டும், சாத்தியமான அளவுக்கு 50 செ.மீ.க்கு குறைவாக இருக்க வேண்டும், ஏனெனில் இது மாற்றியின் கிளாம்பிங் மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கும் தூண்டல் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைக்கிறது. சாத்தியமான மிகக் குறைந்த வயர் நீளத்தைப் பயன்படுத்துவதும், இணைப்பு வயரிங்கில் தேவையற்ற வளைவுகளைத் தவிர்ப்பதும் மின்னணு தடுப்பு சாதனத்தின் நிறுவலின் திறனை மிகவும் மேம்படுத்தும் செயல்முறை நடவடிக்கைகளாகும்.

ஏசி பக்க மின்னழுத்த தடுப்பு சாதன ஒருங்கிணைப்பு

இன்வெர்டர் ஏசி வெளியீட்டில் வைப்பு

ஏசி பக்கத்தில், மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனத்தை வைக்கும் முதன்மையான இடம் இன்வெர்டரின் ஏசி வெளியீடு ஆகும்; இது பொதுவாக ஏசி தனிமைப்படுத்தும் சாதனத்திற்குள் அல்லது அதன் அருகிலேயே உள்ள ஏசி இணைப்பு பேனலில் வைக்கப்படுகிறது. இந்த இடம் வலையிலிருந்து வரும் குறுநேர மின்னழுத்தத்திலிருந்து இன்வெர்டரின் வெளியீட்டு பகுதியைப் பாதுகாக்கிறது, மேலும் இந்த புள்ளியில் ஏசி பஸ்ஸுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள கண்காணிப்பு, அளவீடு அல்லது தகவல் தொடர்பு சாதனங்களையும் பாதுகாக்கிறது.

ஏசி பக்கத்திற்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படும் மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனம், அமைப்பின் ஏசி மின்னழுத்தத்திற்கு ஏற்றதாக தரம் தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும்; இது பெரும்பாலான வணிக மற்றும் தொழில்துறை புவி வெளிச்சக்தி (PV) நிறுவல்களில் பொதுவாக 230 வோல்ட் ஒற்றை-கட்டம் அல்லது 400 வோல்ட் மூன்று-கட்டம் ஆகும். இச்சாதனம் மேலும் மின்வலை அதிர்வெண்ணுடன் ஒத்திருத்தல் வேண்டும், மேலும் சாதாரண மின்வலை மின்னழுத்த மாறுபாடுகளைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளும் அதிகபட்ச தொடர் இயக்க மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருத்தல் வேண்டும். மூன்று-கட்ட அமைப்புகளுக்கு, அனைத்து வரிசை கடத்திகள் மற்றும் நியூட்ரலையும் உள்ளடக்கிய மூன்று-துணை அல்லது நான்கு-துணை மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனம் தேவை.

AC பக்க மின்சார தடுப்பு சாதனத்திற்கான துடிப்பு மின்னோட்ட தரம், மின்னிறக்க பாதுகாப்பு மண்டலம் மற்றும் முதன்மை சேவை நுழைவாயிலிலிருந்து உள்ள தூரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும். பெரும்பாலான PV AC வெளியீட்டு பயன்பாடுகளுக்கு 20 kA அல்லது 40 kA தரம் கொண்ட வகை 2 மின்சார தடுப்பு சாதனம் ஏற்றதாகும். நிறுவல் அதிக அபாய மின்னிறக்க மண்டலத்தில் அமைந்திருந்தால் அல்லது AC கேபிள் முதன்மை ஸ்விட்ச்போர்டு வரை நீளமாக இருந்தால், முதன்மை ஸ்விட்ச்போர்டு மட்டத்தில் உயர் துடிப்பு மின்னோட்ட தரம் கொண்ட வகை 1 சாதனம் தேவைப்படலாம்.

முதன்மை AC ஸ்விட்ச்போர்டு அல்லது பொது இணைப்பு புள்ளியில் வைப்பு

முதன்மை ஸ்விட்ச்போர்டு அல்லது பிற சுமைகளுடன் பொது இணைப்பு புள்ளியில் இணைக்கப்படும் பெரிய PV அமைப்புகளுக்கு, ஸ்விட்ச்போர்டு மட்டத்தில் கூடுதல் மின்சார தடுப்பு சாதனம் அமைப்பு முழுவதும் பாதுகாப்பை வழங்கும். இந்த சாதனம் பயன்பாட்டு வலையிலிருந்து வரும் மின்சார துடிப்புகளைக் கையாளும் மற்றும் அவை இன்வெர்ட்டருக்கு மட்டுமல்லாமல், அதே ஸ்விட்ச்போர்டுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள பிற உணர்திறன் கொண்ட சுமைகளையும் அடையாமல் தடுக்கும்.

மாற்றியின் AC வெளியீட்டில் உள்ள மின்னழுத்த உச்சத்தடுப்பு சாதனம் மற்றும் முக்கிய சுஇட்ச்போர்டில் உள்ள சாதனம் ஆகியவற்றிற்கு இடையேயான ஒத்திசைவு, DC பக்கத்தில் உள்ள அடுக்கு முறையைப் போலவே அடுக்கு முறையில் செயல்படுகிறது. சுஇட்ச்போர்ட் நிலையில் உள்ள சாதனம், பொதுவாக வகை 1 அல்லது வகை 1 மற்றும் வகை 2 ஆகியவற்றின் கலவையாக இருக்கும், இது முதல் உயர்-ஆற்றல் மின்னழுத்த உச்சத்தை ஏற்றுக்கொள்கிறது; அதே நேரத்தில், மாற்றி நிலையில் உள்ள சாதனம் மீதமுள்ள ஆற்றலை தடுக்கிறது. இந்த அடுக்கு முறை ஒரே சாதனத்தின் மீது அதிக சுமை ஏறாமல் பாதுகாப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது, மேலும் மின்னழுத்த உச்சத்தின் பரந்த அளவுகள் மற்றும் அலை வடிவங்களுக்கு பாதுகாப்பு தொடர்ந்து திறம்பட செயல்படுகிறது.

முக்கிய ஸ்விட்ச்போர்டுக்கான மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, அந்த சாதனத்தின் மின்னழுத்த பாதுகாப்பு மட்டம் இன்வெர்டர் மற்றும் பிற இணைக்கப்பட்ட உபகரணங்களின் திடீர் மின்னழுத்தத்தைத் தாங்கும் திறனுடன் (impulse withstand voltage) ஒத்திசைவாக இருப்பதைச் சரிபார்க்க அவசியம். சாதனத்தின் பாதுகாப்பு மட்டம், உபகரணத்தின் தாங்கும் மின்னழுத்தத்தை விடக் குறைவாக இருக்க வேண்டும்; இதனால் திடீர் மின்னழுத்தம் சேதத்தை ஏற்படுத்துவதற்கு முன்பாகவே அது கட்டுப்படுத்தப்படும். இந்த ஒத்திசைவு சரிபார்ப்பு, எந்தவொரு தொழில்முறை போட்டோவோல்டாயிக் (PV) மின்னழுத்த தடுப்பு வடிவமைப்பிலும் கட்டாயமான படியாகும்.

எர்த்திங், வயரிங் மற்றும் நிறுவல் சிறந்த நடைமுறைகள்

குறைந்த-உள்ளடக்க எர்த்திங் அமைப்பின் பங்கு

மின்னழுத்த மிகைப்பாய்ச்சல் பாதுகாப்பு சாதனம் (SPD) ஒரு குறைந்த-உள்ளடக்க நிலத்திற்கான பாதையின் மூலம் மிகைப்பாய்ச்சல் மின்னோட்டத்தை வழிமாற்ற முடியுமானால் மட்டுமே அதன் செயல்பாட்டை திறம்பட நிறைவேற்ற முடியும். எனவே, ஒளிமின்சார நிறுவலின் (PV) நிலத்திற்கான இணைப்பு அமைப்பு மின்னழுத்த மிகைப்பாய்ச்சல் பாதுகாப்பு சாதனத்தை விட குறைந்தபட்சம் அதே அளவு முக்கியமானது. உயர் மின்தடை அல்லது மோசமாக இணைக்கப்பட்ட நிலத்திற்கான இணைப்பு, சாதனம் இயங்கும்போது அதன் முனைகளில் உயர் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கும், இது அதன் திறனைக் குறைத்து, பாதுகாக்கப்படும் சாதனங்களை சேதப்படுத்தக்கூடிய மின்னழுத்தங்களை அனுமதிக்கும்.

மின்னழுத்த மாற்றி (PV) நிறுவல்களுக்கு, அடுக்கு இடத்தில் தனியாக வைக்கப்பட்ட பூமியிணைப்பு மின்துகள் (earth electrode) ஒன்றை மின்னழுத்த மாற்றி அமைப்பின் கட்டமைப்பு மலையேற்ற அமைப்புடனும், டிசி-பக்க மின்னணு தடுப்பு சாதனத்தின் (surge protection device) பூமியிணைப்பு முனையுடனும் இணைக்க வேண்டும். ஏசி-பக்க மின்னணு தடுப்பு சாதனத்தை கட்டிடத்தின் அல்லது வசதியின் முக்கிய பாதுகாப்பு பூமியிணைப்பு கடத்தியுடன் இணைக்க வேண்டும். அனைத்து பூமியிணைப்பு இணைப்புகளும் ஏற்ற அளவு கொண்ட கடத்திகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும்; பொதுவாக, மின்னணு தடுப்பு சாதனத்தின் பூமியிணைப்பு கம்பிகளுக்கு 6 மிமீ² அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அளவு பயன்படுத்தப்படும், இது திடீர் மின்னோட்டத்தை ஏற்றுக்கொள்ளும் வகையில் அதிக மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை ஏற்படுத்தாமல் இருக்கும்.

டிசி பூமியிணைப்பு, ஏசி பூமியிணைப்பு மற்றும் மின்னழுத்த மாற்றி மலையேற்ற அமைப்பின் கட்டமைப்பு பூமியிணைப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையே சம மின்னழுத்த இணைப்பு (equipotential bonding), திடீர் மின்னணு நிகழ்வின் போது பூமியிணைப்பு மின்னழுத்த உயர்வைத் தடுப்பதற்கு அவசியமாகும். ஒரு குறுகிய கால நிகழ்வின் போது அமைப்பின் வெவ்வேறு பகுதிகள் வெவ்வேறு பூமியிணைப்பு மின்னழுத்தங்களில் இருந்தால், அவற்றுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு சாதனங்களை சேதப்படுத்தக்கூடும் — இது, ஒவ்வொரு மின்னணு தடுப்பு சாதனமும் சரியாக செயல்பட்டாலும் கூட. ஒரு ஒருங்கிணைந்த, குறைந்த மின்தடை கொண்ட பூமியிணைப்பு அமைப்பு இந்த ஆபத்தை நீக்கும்.

நிறுவப்பட்ட சாதனங்களின் கண்காணிப்பு மற்றும் பராமரிப்பு

மின்னழுத்த ஏற்ற பாதுகாப்பு சாதனம் என்பது ஒரு செலவழிக்கப்படும் பாதுகாப்பு கூறாகும். ஒவ்வொரு முறையும் இது ஒரு மின்னழுத்த ஏற்ற நிகழ்வை உறிஞ்சும்போது, அதன் பாதுகாப்புத் திறனில் சில அளவு குறைகிறது. ஒரு பெரிய மின்னல் நிகழ்வு அல்லது சிறிய மின்னழுத்த ஏற்றங்களின் தொடர்ச்சியின் பின்னர், இச்சாதனம் அதன் சேவை ஆயுளை முடித்துவிட்டு மாற்றப்பட வேண்டியிருக்கும். பெரும்பாலான நவீன மின்னழுத்த ஏற்ற பாதுகாப்பு சாதனங்கள் பரிசுகள் பொதுவாக ஒரு வண்ணம் மாறும் சாளரம் அல்லது விழும் கொடி போன்ற காட்சி நிலைக் குறியீட்டை உள்ளடக்கியிருக்கும், இது சாதனம் பாதிக்கப்பட்டு மாற்றப்பட வேண்டியிருப்பதைக் குறிக்கிறது.

PV அமைப்பின் வழக்கமான பராமரிப்பு அட்டவணையில் மின்னோட்ட திடீர் ஏற்றத்தைத் தடுக்கும் சாதனங்களின் நிலை சரிபார்ப்பைச் சேர்ப்பது எளிதான ஆனால் பெரும்பாலும் புறக்கணிக்கப்படும் நடைமுறையாகும். நிறுவப்பட்டுள்ள அனைத்து சாதனங்களின் மூன்று மாதம் ஒரு முறை கண்ணுக்குத் தெரியும் பரிசோதனையும், பகுதியில் ஏதேனும் முக்கியமான இடிமின்னல் செயல்பாட்டிற்குப் பின் உடனடிப் பரிசோதனையும் செய்வதன் மூலம், பாதுகாப்பு தொடர்ந்து செயலில் இருப்பதை உறுதிப்படுத்தலாம். சில மேம்பட்ட மின்னோட்ட திடீர் ஏற்றத்தைத் தடுக்கும் சாதனங்களில் தொலைநிலை கண்காணிப்பு தொடுபுள்ளிகள் உள்ளன, அவற்றை SCADA அல்லது கண்காணிப்பு தளத்தில் இணைக்க முடியும்; இதனால் சாதனத்தை மாற்ற வேண்டிய தருணத்தில் தானியங்கி எச்சரிக்கைகள் அனுப்பப்படும்.

செயலிழந்த மின்னோட்ட திடீர் ஏற்றத்தைத் தடுக்கும் சாதனத்தை உடனடியாக மாற்ற வேண்டும். AC அல்லது DC பக்கத்தில் மின்னோட்ட திடீர் ஏற்றத்தைத் தடுக்கும் சாதனம் தவறினால் PV அமைப்பை இயக்குவது, அடுத்த தற்காலிக மின்னோட்ட ஏற்றத்திற்கு மாற்றி மற்றும் தொடர்புடைய உபகரணங்களை முழுமையாக வெளிப்படுத்தும். மாற்றியை மாற்றுவதற்கான செலவு அல்லது அமைப்பின் செயலிழப்புக்கான செலவை விட மின்னோட்ட திடீர் ஏற்றத்தைத் தடுக்கும் சாதனத்தின் செலவு ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக இருப்பதால், நேரத்திற்கு ஏற்ற பராமரிப்பு என்பது எளிதான பொருளாதார முடிவாகும்.

PV பயன்பாடுகளுக்கான சரியான மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனத்தைத் தேர்வு செய்தல்

மதிப்பீடு செய்ய வேண்டிய முக்கிய மின்சார அளவுகள்

PV பயன்பாடுகளுக்கான சரியான மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனத்தைத் தேர்வு செய்வதற்கு, பல முக்கிய மின்சார அளவுகளை மதிப்பீடு செய்ய வேண்டும். சாதனத்தின் அதிகபட்ச தொடர் இயக்க மின்னழுத்தம் (maximum continuous operating voltage), அதன் முனைகளில் சாதாரண இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் ஏற்படக்கூடிய அதிகபட்ச மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்; இதில் வலையின் (grid) மின்னழுத்த சகிப்புத்தன்மையும் அடங்கும். DC பக்க சாதனங்களுக்கு, இது குறைந்தபட்ச எதிர்பார்க்கப்படும் சூழல் வெப்பநிலையில் PV அணியின் அதிகபட்ச திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தத்தை (maximum open-circuit voltage) கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும், ஏனெனில் PV மாடுல் மின்னழுத்தம் வெப்பநிலை குறையும்போது அதிகரிக்கிறது.

பொதுவான வெளியேற்ற மின்னோட்டம் மற்றும் அதிகபட்ச துடிப்பு மின்னோட்ட தரவரைகள் என்பவை, மின்னழுத்த துடிப்பு பாதுகாப்பு சாதனம் (SPD) எவ்வளவு அளவு துடிப்பு ஆற்றலைச் சமாளிக்க முடியும் என்பதை நிர்ணயிக்கின்றன. இந்த தரவரைகள் நிறுவல் இடத்தின் மின்னழுத்த துடிப்பு பாதுகாப்பு மண்டல வகைப்பாட்டுடன் (Lightning Protection Zone Classification) பொருத்தப்பட வேண்டும்; இது உள்ளூர் மின்னழுத்த துடிப்பு தரை மின்னிறக்க அடர்த்தி (lightning ground flash density) மற்றும் கட்டமைப்பின் இயற்பியல் பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு தீர்மானிக்கப்படுகிறது. 40 kA துடிப்பு மின்னோட்ட தரவரை கொண்ட மின்னழுத்த துடிப்பு பாதுகாப்பு சாதனம், 20 kA சாதனத்தை விட அதிக பாதுகாப்பு மார்ஜினை வழங்குகிறது மற்றும் வெளிப்படையான இடங்கள் அல்லது அதிக மதிப்புள்ள நிறுவல்களுக்கு ஏற்றதாகும்.

மின்னழுத்த பாதுகாப்பு மட்டம் என்பது, கிலோவோல்ட் அலகில் குறிப்பிடப்படும் மின்னணு பாதுகாப்பு சாதனத்தின் மின்னழுத்த பாதுகாப்பு அளவைக் குறிக்கிறது; இது தரமான மின்னணு தாக்க சோதனையின் போது சாதனத்தின் முனைகளில் ஏற்படும் அதிகபட்ச மின்னழுத்தத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த மதிப்பு, பாதுகாக்கப்படும் சாதனத்தின் தாக்க தாங்கும் மின்னழுத்தத்தை விடக் குறைவாக இருக்க வேண்டும். புவி வெளியீட்டு (PV) மாற்றிகளுக்கு, டிசி உள்ளீட்டு தாக்க தாங்கும் மின்னழுத்தம் பொதுவாக தயாரிப்பு தரவுத்தாளில் குறிப்பிடப்படுகிறது; மேலும் மின்னணு பாதுகாப்பு சாதனம் அதன் பாதுகாப்பு மட்டம் இந்த மதிப்பிற்கு கீழே போதுமான விலக்கு வழங்குமாறு தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும்.

ஒத்துழைப்பு தரநிலைகள் மற்றும் சான்றிதழ் தேவைகள்

PV பயன்பாடுகளுக்காக, மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனம் AC-பக்க சாதனங்களுக்கான IEC 61643-11 மற்றும் DC-பக்க சாதனங்களுக்கான IEC 61643-31 ஆகியவற்றுக்கு இணங்க வேண்டும். இந்தத் தரநிலைகள் குறைந்த மின்னழுத்த மின்சக்தி அமைப்புகள் மற்றும் PV நிறுவல்களில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனங்களுக்கான சோதனை முறைகள், செயல்திறன் தேவைகள் மற்றும் குறியீட்டுத் தேவைகளை வரையறுக்கின்றன. இந்தத் தரநிலைகளுக்கு இணங்குவது, சாதனம் சீரான மின்னழுத்த உச்சம் நிலைகளில் தரப்பட்ட செயல்திறனை அடைவதை சுயாதீனமாக சோதித்து உறுதிப்படுத்தப்பட்டது என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது.

IEC இணக்கத்தைத் தவிர, பல சந்தைகள் மற்றும் திட்ட தரப்படுத்தல்கள் PV அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனங்களுக்கு CE குறியீடு மற்றும் TUV செர்டிபிகேஷன் ஆகியவற்றை தேவையாகக் கூறுகின்றன. இந்தச் செர்டிபிகேஷன்கள் தயாரிப்பின் தரத்திற்கும் தயாரிப்பு முறையின் ஒழுங்குமுறைக்கும் கூடுதல் உறுதியை வழங்குகின்றன. வணிக அல்லது பொது சேவை அளவிலான PV திட்டத்திற்காக மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனத்தை தேர்வு செய்யும்போது, தயாரிப்பு இலக்கு சந்தைக்கான ஏற்ற செர்டிபிகேஷன்களைக் கொண்டுள்ளதா என்பதை சரிபார்ப்பது வாங்குதல் செயல்முறையில் ஒரு முக்கியமான படியாகும்.

சில கிரிட் ஆபரேட்டர்கள் மற்றும் காப்பீட்டு வழங்குநர்கள், கிரிட்-இணைக்கப்பட்ட PV அமைப்புகளில் திடீர் மின்னழுத்த பாதுகாப்பு சாதனங்களை (SPD) நிறுவுவதற்கு குறிப்பிட்ட தேவைகளைக் கொண்டுள்ளனர். வடிவமைப்பு செயல்முறையின் ஆரம்ப கட்டத்திலேயே இந்தத் தேவைகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட SPD அனைத்து பொருத்தமான தரநிலைகளுக்கும் ஏற்றவாறு இருக்கும் எனவும், நிறுவும் முறை உள்ளூர் மின்சார விதிமுறைகளுக்கு ஏற்றவாறு இருக்கும் எனவும் உறுதிப்படுத்த முடியும். விதிமுறைகளுக்கு ஏற்றவாறு நிறுவப்படாத அமைப்புகள், கிரிட் இணைப்பு அங்கீகாரம் அல்லது திடீர் மின்னழுத்தம் காரணமாக ஏற்படும் இழப்பு நிகழ்வுக்குப் பின் காப்பீட்டு கோரிக்கைகளில் சிக்கல்களை எதிர்கொள்ளலாம்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

எனது PV அமைப்பின் AC மற்றும் DC பக்கங்களிலும் திடீர் மின்னழுத்த பாதுகாப்பு சாதனம் (SPD) தேவையா?

ஆம். மின்னணு மழைக்கால நிகழ்வுகளின் போது சூரிய மின்கல அமைப்பிற்கு மின்னழுத்த உச்சம் (Surges) இரு திசைகளிலும் வரலாம் — மின்னழுத்த உச்சம் ஒன்று சூரிய மின்கல அமைப்பின் (array side) பக்கத்திலிருந்து மின்னிடிப்பு நிகழ்வுகளின் போது வரலாம், மற்றொன்று மின்சார வலையின் (grid side) பக்கத்திலிருந்து மாற்று மின்னழுத்த நிகழ்வுகளின் (switching transients) போது வரலாம். மின்னழுத்த உச்சத்தை தடுக்கும் சாதனத்தை (surge protection device) ஒரு பக்கத்தில் மட்டுமே பொருத்தினால், மாற்றி (inverter) மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய சாதனங்கள் பாதுகாக்கப்படாத பக்கத்திலிருந்து வரும் மாற்று மின்னழுத்தங்களுக்கு ஆளாகிவிடும். முழுமையான பாதுகாப்பு முறையில், டிசி (DC) இணைப்பு அமைப்பில் (DC combiner) அல்லது மாற்றியின் டிசி உள்ளீட்டில் (inverter DC input) ஒரு மின்னழுத்த உச்சத்தை தடுக்கும் சாதனம் மற்றும் மாற்றியின் ஏசி வெளியீட்டில் (inverter AC output) அல்லது முக்கிய மின்சுற்று பலகையில் (main switchboard) இன்னொன்று பொருத்தப்பட வேண்டும்.

டிசி-பக்கத்திற்கான மின்னழுத்த உச்சத்தை தடுக்கும் சாதனத்திற்கு எந்த மின்னழுத்த தரவரையை (voltage rating) தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்?

மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனம் (SPD) ஆனது, குளிர்ந்த எதிர்பார்க்கப்படும் வெப்பநிலை நிலைமைகளில் புவி வெளியீட்டு (PV) அணியின் அதிகபட்ச திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமான அதிகபட்ச தொடர் இயக்க மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். 1000 V DC இல் இயங்குமாறு வடிவமைக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு, 1000 V DC அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட தரத்தில் உள்ள மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனம் தேவை. 1500 V DC அமைப்புகளுக்கு, 1500 V DC தரத்தில் உள்ள சாதனம் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். சாதனத்தின் தரத்தைத் தேர்வு செய்யும்போது, கணக்கிடப்பட்ட அதிகபட்ச அணி மின்னழுத்தத்திற்கு மேல் எப்போதும் பாதுகாப்பு மார்ஜினைச் சேர்க்கவும்.

PV நிறுவலில் மின்னழுத்த உச்சம் பாதுகாப்பு சாதனத்தை எவ்வளவு அடிக்கடி ஆய்வு செய்ய அல்லது மாற்ற வேண்டும்?

அனைத்து நிறுவப்பட்ட மின்னழுத்த உச்சமான பாதுகாப்பு சாதனங்களின் விசைய ஆய்வு குறைந்தது மூன்று மாதத்திற்கு ஒருமுறை மற்றும் அந்தப் பகுதியில் ஏதேனும் முக்கியமான இடியுடன் கூடிய பொழுது பின்னர் செய்யப்பட வேண்டும். பெரும்பாலான சாதனங்களில் சாதனம் செயலிழந்த போது தோற்றம் மாறும் நிலைக் குறிகாட்டி அடங்கும். தவறு குறிக்கும் எந்தவொரு மின்னழுத்த உச்சமான பாதுகாப்பு சாதனமும் உடனடியாக மாற்றப்பட வேண்டும். தெரிவிக்கப்பட்ட சீர்கேடு இல்லை எனினும், இடியுடன் கூடிய செயல்பாடு அதிகமாக உள்ள பகுதிகளில் உள்ள சாதனங்கள் தடுப்பு நடவடிக்கையாக ஐந்து முதல் ஏழு ஆண்டுகளுக்கு ஒருமுறை மாற்றப்படுவது பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

நான் ஒரு தரநிலை AC மின்னழுத்த உச்சமான பாதுகாப்பு சாதனத்தை PV அமைப்பின் DC பக்கத்தில் பயன்படுத்தலாமா?

இல்லை. தரநிலை AC மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனங்கள் DC பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை அல்ல. DC மின்சுற்றுகளில் இயல்பான மின்னோட்ட பூஜ்ஜிய கடந்து செல்லும் புள்ளி (zero-crossing) இல்லை; இதன் விளைவாக, ஒரு மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனம் கடத்தத் தொடங்கிய பின், தொடர்ச்சியான விற்று (arc) உருவாவதைத் தடுக்க அது செயலில் தொடர் மின்னோட்டத்தை துண்டிக்க வேண்டும். DC தரத்தில் வடிவமைக்கப்பட்ட மின்னழுத்த தடுப்பு சாதனங்கள், DC மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்ட பண்புகளுக்கு ஏற்றவாறு விற்று அகற்றும் வசதிகள் (arc-quenching mechanisms) மற்றும் உறுப்பு தரங்களுடன் குறிப்பிட்டு வடிவமைக்கப்பட்டவை. AC சாதனத்தை DC மின்சுற்றில் பயன்படுத்துவது கடுமையான தீ மற்றும் பாதுகாப்பு ஆபத்தை ஏற்படுத்தும்.