حماية الطفرة للأنظمة الكهروضوئية

تتعرض مرافق الخلايا الكهروضوئية (PV) لاستغلال الطاقة المتجددة لخطر كبير من تصريفات البرق بسبب موقعها المكشوف ومساحة السطح الكبيرة.

يمكن أن يكون الضرر الذي يلحق بالأجزاء الفردية أو فشل التثبيت بالكامل هو النتيجة.

غالبًا ما تتسبب التيارات الصاعقة والجهد الزائد في تلف المحولات والوحدات الكهروضوئية. هذه الأضرار تعني نفقات أكثر لمشغل المنشأة الكهروضوئية. لا يقتصر الأمر على ارتفاع تكاليف الإصلاح فحسب ، بل يتم أيضًا تقليل إنتاجية المنشأة بشكل كبير. لذلك ، يجب دائمًا دمج المنشأة الكهروضوئية في استراتيجية الحماية من الصواعق والتأريض الحالية.

لتجنب هذه الانقطاعات ، يجب أن تتفاعل استراتيجيات الحماية من الصواعق والزيادات المستخدمة مع بعضها البعض. نحن نقدم لك الدعم الذي تحتاجه حتى تعمل منشأتك بسلاسة وتوفر العائد المتوقع! لهذا السبب يجب عليك حماية التركيب الكهروضوئي للإضاءة وحماية الجهد الزائد من LSP:

  • لحماية المبنى وتركيب الطاقة الكهروضوئية
  • لزيادة توافر النظام
  • لحماية استثمارك

المعايير والمتطلبات

يجب دائمًا مراعاة المعايير والتوجيهات الحالية للحماية من الجهد الزائد عند تصميم وتركيب أي نظام فلطائي ضوئي.

مشروع المعيار الأوروبي DIN VDE 0100 الجزء 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (تركيب أنظمة الجهد المنخفض ، متطلبات المعدات والمرافق الخاصة ؛ أنظمة الطاقة الكهروضوئية) ومواصفات التركيب الدولية للمرافق الكهروضوئية - IEC 60364-7- 712 - يصف كلاهما اختيار وتركيب الحماية من زيادة التيار للمرافق الكهروضوئية. كما يوصون بأجهزة حماية الطفرة بين مولدات الطاقة الكهروضوئية. في منشورها لعام 2010 حول الحماية من زيادة التيار للمباني المزودة بتركيب PV ، يتطلب اتحاد شركات التأمين على الممتلكات الألمانية (VdS)> 10 كيلو واط من الحماية من الصواعق والجهد الزائد وفقًا لفئة الحماية من الصواعق III

للتأكد من أن التثبيت الخاص بك آمن في المستقبل ، فمن نافلة القول أن مكوناتنا تتوافق تمامًا مع جميع المتطلبات.

علاوة على ذلك ، يتم إعداد معيار أوروبي لمكونات حماية الجهد الكهربائي. سيحدد هذا المعيار إلى أي مدى يجب تصميم حماية الجهد الزائد في جانب التيار المستمر للأنظمة الكهروضوئية. هذا المعيار حاليًا prEN 50539-11.

يوجد معيار مشابه معمول به حاليًا في فرنسا - UTE C 61-740-51. يتم حاليًا اختبار منتجات LSP للتأكد من امتثالها لكلا المعيارين حتى تتمكن من توفير مستوى أعلى من الأمان.

تضمن وحدات الحماية من زيادة التيار في الفئتين الأولى والثانية (موانع B و C) الحد من حدوث الجهد بسرعة وأن التيار يتم تفريغه بأمان. يتيح لك ذلك تجنب الأضرار الباهظة أو احتمال حدوث انقطاع كامل في الطاقة في منشأتك الكهروضوئية.

للمباني المزودة بأنظمة حماية الإضاءة أو بدونها - لدينا المنتج المناسب لكل تطبيق! يمكننا تسليم الوحدات كما تريد - مخصصة بالكامل وموصلة مسبقًا في العلب.

نشر أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) في الأنظمة الكهروضوئية

تعد الطاقة الكهروضوئية مكونًا حيويًا في إجمالي إنتاج الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة. هناك عدد من الخصائص الخاصة التي يجب مراعاتها عند نشر أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) في الأنظمة الكهروضوئية. تحتوي الأنظمة الكهروضوئية على مصدر جهد تيار مستمر ، مع خصائص محددة. لذلك يجب أن يأخذ مفهوم النظام هذه الخصائص المحددة في الاعتبار وينسق استخدام SPD وفقًا لذلك. على سبيل المثال ، يجب تصميم مواصفات SPD للأنظمة الكهروضوئية من أجل الحد الأقصى لجهد عدم التحميل للمولد الشمسي (V.OC STC = جهد الدائرة غير المحملة في ظل ظروف الاختبار القياسية) وكذلك فيما يتعلق بضمان أقصى توفر للنظام وسلامته.

الحماية الخارجية من الصواعق

نظرًا لمساحة سطحها الكبيرة وموقع التركيب المكشوف بشكل عام ، فإن الأنظمة الكهروضوئية معرضة بشكل خاص لخطر التصريفات الجوية - مثل البرق. في هذه المرحلة ، هناك حاجة للتمييز بين تأثيرات ضربات الصواعق المباشرة وما يسمى الضربات غير المباشرة (الاستقرائية والسعة). من ناحية أخرى ، تعتمد ضرورة الحماية من الصواعق على المواصفات المعيارية للمعايير ذات الصلة ، ومن ناحية أخرى ، فإن ضرورة الحماية من الصواعق تنفق على المواصفات المعيارية للمعايير ذات الصلة. من ناحية أخرى ، يعتمد ذلك على التطبيق نفسه ، بمعنى آخر ، اعتمادًا على ما إذا كان مبنى أو تثبيتًا ميدانيًا. مع تركيبات المباني ، يتم رسم فرق بين تركيب مولد الكهروضوئية على سطح مبنى عام - مع وجود نظام حماية من الصواعق - والتركيب على سطح حظيرة - بدون نظام حماية من الصواعق. توفر التركيبات الميدانية أيضًا أهدافًا محتملة كبيرة بسبب صفيفات وحدات المساحة الكبيرة ؛ في هذه الحالة ، يوصى باستخدام حل خارجي للحماية من الصواعق لهذا النوع من الأنظمة لمنع ضربات الإضاءة المباشرة.

يمكن العثور على المراجع المعيارية في IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3) ، الملحق 2 (التفسير وفقًا لمستوى الحماية من الصواعق أو مستوى المخاطرة LPL III) [2] والملحق 5 (الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ لأنظمة الطاقة الكهروضوئية) وفي توجيه VdS 2010 [3] ، (إذا كانت الأنظمة الكهروضوئية> 10 كيلوواط ، فإن الحماية من الصواعق مطلوبة). بالإضافة إلى ذلك ، إجراءات الحماية من زيادة التيار مطلوبة. على سبيل المثال ، يجب إعطاء الأفضلية لفصل أنظمة إنهاء الهواء لحماية المولد الكهروضوئي. ومع ذلك ، إذا لم يكن من الممكن تجنب الاتصال المباشر بالمولد الكهروضوئي ، بمعنى آخر ، لا يمكن الحفاظ على مسافة الفصل الآمنة ، فيجب مراعاة تأثيرات تيارات البرق الجزئية. بشكل أساسي ، يجب استخدام الكابلات المحمية للخطوط الرئيسية للمولدات للحفاظ على الجهد الزائد المستحث عند أدنى مستوى ممكن. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان المقطع العرضي كافياً (بحد أدنى 16 مم² نحاس) ، فيمكن استخدام غلاف الكابل لإجراء تيارات البرق الجزئية. الأمر نفسه ينطبق على استخدام العلب المعدنية المغلقة. يجب توصيل التأريض عند طرفي الكابلات والأغلفة المعدنية. هذا يضمن أن الخطوط الرئيسية للمولد تقع تحت LPZ1 (منطقة الحماية من الصواعق) ؛ هذا يعني أن نوع SPD 2 يكفي. خلاف ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى نوع SPD 1.

الاستخدام والمواصفات الصحيحة لأجهزة الحماية من زيادة التيار

بشكل عام ، من الممكن اعتبار نشر ومواصفات SPD في أنظمة الجهد المنخفض على جانب التيار المتردد كإجراء قياسي ؛ ومع ذلك ، لا يزال النشر ومواصفات التصميم الصحيحة لمولدات الطاقة الكهروضوئية DC يمثلان تحديًا. السبب أولاً هو أن مولد الطاقة الشمسية له خصائصه الخاصة ، وثانيًا ، يتم نشر SPD في دائرة التيار المستمر. يتم تطوير أجهزة SPD التقليدية عادةً لتناوب الجهد وليس أنظمة الجهد المباشر. غطت معايير المنتجات ذات الصلة [4] هذه التطبيقات لسنوات ، ويمكن أيضًا تطبيقها بشكل أساسي على تطبيقات الجهد المستمر. ومع ذلك ، في حين تم تحقيق الفولتية المنخفضة نسبيًا في النظام الكهروضوئي سابقًا ، إلا أنها تحقق اليوم تقريبًا. 1000 فولت تيار مستمر في الدائرة الكهروضوئية الفارغة. وتتمثل المهمة في إتقان جهود النظام بهذا الترتيب باستخدام أجهزة مناسبة للحماية من زيادة التيار. تعتمد المواضع التي يكون من المناسب والعملية فيها من الناحية الفنية وضع أجهزة SPD في نظام PV بشكل أساسي على نوع النظام ومفهوم النظام ومساحة السطح المادية. يوضح الشكلان 2 و 3 الاختلافات الرئيسية: أولاً ، مبنى مزود بحماية خارجية من الصواعق ونظام كهروضوئي مركب على السطح (تركيب المبنى) ؛ ثانيًا ، نظام طاقة شمسية موسع (تركيب ميداني) ، مزود أيضًا بنظام حماية خارجي من الصواعق. في الحالة الأولى - بسبب أطوال الكابلات الأقصر - يتم تنفيذ الحماية فقط عند مدخل التيار المستمر للعاكس ؛ في الحالة الثانية ، يتم تثبيت SPDs في الصندوق الطرفي للمولد الشمسي (لحماية الوحدات الشمسية) وكذلك عند مدخل التيار المستمر للعاكس (لحماية العاكس). يجب تثبيت SPDs بالقرب من المولد الكهروضوئي وكذلك بالقرب من العاكس بمجرد أن يمتد طول الكبل المطلوب بين المولد الكهروضوئي والعاكس إلى ما بعد 10 أمتار (الشكل 2). يجب بعد ذلك تحقيق الحل القياسي لحماية جانب التيار المتردد ، أي إخراج العاكس وإمداد الشبكة ، باستخدام النوع 2 SPDs مثبتة عند خرج العاكس و - في حالة تركيب المبنى مع الحماية الخارجية من الصواعق عند التغذية بالتيار الكهربائي نقطة - مجهزة بمانع الصواعق SPD من النوع 1.

خصائص خاصة على جانب مولد الطاقة الشمسية DC

حتى الآن ، كانت مفاهيم الحماية على جانب التيار المستمر تستخدم دائمًا SPD لجهد التيار المتردد العادي ، حيث تم توصيل L + و L- على التوالي بالأرض للحماية. هذا يعني أنه تم تصنيف SPDs لما لا يقل عن 50 في المائة من الحد الأقصى لجهد عدم التحميل لمولد الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، بعد عدة سنوات ، يمكن أن تحدث أخطاء العزل في المولد الكهروضوئي. نتيجة لهذا الخطأ في النظام الكهروضوئي ، يتم تطبيق جهد مولد الطاقة الكهروضوئية الكامل على القطب غير المعيب في SPD وينتج عنه حدث الحمل الزائد. إذا كان الحمل على أجهزة SPD المعتمدة على متغيرات أكسيد المعادن من الجهد المستمر مرتفعًا جدًا ، فقد يؤدي ذلك إلى تدميرها أو تشغيل جهاز الفصل. على وجه الخصوص ، في الأنظمة الكهروضوئية ذات الفولتية العالية للنظام ، لا يمكن استبعاد احتمال نشوب حريق تمامًا بسبب قوس التبديل الذي لم يتم إخماده ، عند تشغيل جهاز الفصل. عناصر الحماية من الحمل الزائد (الصمامات) المستخدمة في المنبع ليست حلاً لهذا الاحتمال ، حيث إن تيار الدائرة القصيرة للمولد الكهروضوئي أعلى قليلاً فقط من التيار المقنن. اليوم ، الأنظمة الكهروضوئية مع الفولتية للنظام تقريبًا. يتم تثبيت 1000 V DC بشكل متزايد للحفاظ على فقدان الطاقة عند أدنى مستوى ممكن.

الشكل 4 - دارة واقية على شكل Y مع ثلاثة متغيرات

للتأكد من أن أجهزة SPD يمكنها إتقان مثل هذه الفولتية العالية للنظام ، ثبت أن اتصال النجمة المكون من ثلاثة متغيرات يمكن الاعتماد عليه وأصبح شبه قياسي (الشكل 4). في حالة حدوث عطل في العزل ، لا يزال هناك متغيران في السلسلة ، مما يمنع بشكل فعال تحميل SPD.

للتلخيص: توجد دارة واقية بتيار تسرب صفر تمامًا وتم منع التنشيط العرضي لآلية الفصل. في السيناريو الموضح أعلاه ، يتم أيضًا منع انتشار الحريق بشكل فعال. وفي الوقت نفسه ، يتم أيضًا تجنب أي تأثير من جهاز مراقبة العزل. لذلك في حالة حدوث عطل في العزل ، فلا يزال هناك متغيران متوفرين في السلسلة دائمًا. وبهذه الطريقة ، يتم استيفاء مطلب منع حدوث أخطاء في الأرض. صواعق LSP's SPD من النوع 2 SLP40-PV1000 / 3 ، UCPV توفر = 1000Vdc حلاً عمليًا تم اختباره جيدًا وتم اختباره للامتثال لجميع المعايير الحالية (UTE C 61-740-51 و prEN 50539-11) (الشكل 4). بهذه الطريقة ، نقدم أعلى درجة أمان متاحة للاستخدام في دوائر التيار المستمر.

التطبيقات العملية

كما ذكرنا سابقًا ، يتم رسم فرق بين منشآت البناء والميدان في الحلول العملية. إذا تم تركيب حل خارجي للحماية من الصواعق ، فمن الأفضل دمج المولد الكهروضوئي في هذا النظام كنظام جهاز مانع معزول. تحدد المواصفة القياسية IEC 62305-3 أنه يجب الحفاظ على مسافة إنهاء الهواء. إذا تعذر الحفاظ عليه ، فيجب مراعاة تأثيرات التيارات الجزئية للصواعق. في هذه النقطة ، معيار الحماية من الصواعق IEC 62305-3 الملحق 2 ينص في القسم 17.3: "لتقليل الجهد الزائد المستحث ، يجب استخدام الكابلات المحمية للخطوط الرئيسية للمولد". إذا كان المقطع العرضي كافياً (بحد أدنى 16 مم² نحاس) ، فيمكن أيضًا استخدام غلاف الكابل لإجراء تيارات البرق الجزئية. الملحق (الشكل 5) - الحماية من الصواعق للأنظمة الكهروضوئية - صادر عن ABB (لجنة الحماية من الصواعق وأبحاث الصواعق التابعة للجمعية (الألمانية) للتقنيات الكهربائية والإلكترونية والمعلوماتية) ينص على أن الخطوط الرئيسية للمولدات يجب أن تكون محمية . هذا يعني أن موانع البرق الحالية (نوع SPD 1) ليست مطلوبة ، على الرغم من أن موانع زيادة الجهد (نوع SPD 2) ضرورية على كلا الجانبين. كما يوضح الشكل 5 ، يوفر خط المولد الرئيسي المحمي حلاً عمليًا ويحقق حالة LPZ 1 في العملية. بهذه الطريقة ، يتم نشر مانعات الصواعق SPD من النوع 2 وفقًا لمواصفات المعايير.

حلول جاهزة

لضمان سهولة التركيب في الموقع قدر الإمكان ، تقدم LSP حلولًا جاهزة للتناسب لحماية جانبي التيار المتردد والتيار المتردد للمحولات. تعمل الصناديق الكهروضوئية للتوصيل والتشغيل على تقليل وقت التثبيت. سيقوم LSP أيضًا بإجراء التجميعات الخاصة بالعميل بناءً على طلبك. يتوفر مزيد من المعلومات على www.lsp-international.com

ملحوظة:

يجب مراعاة المعايير والمبادئ التوجيهية الخاصة بكل بلد

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) الجزء 712: 2006-06 ، متطلبات التركيبات أو المواقع الخاصة. أنظمة الإمداد بالطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 الحماية من الصواعق ، الجزء 3: حماية المرافق والأشخاص ، الملحق 2 ، التفسير وفقًا لفئة الحماية أو مستوى الخطر III LPL ، الملحق 5 ، البرق وحماية الطفرة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية

[3] توجيه VdS 2010: 2005-07 من الصواعق الموجهة للمخاطر والحماية من زيادة التيار ؛ إرشادات لمنع الخسارة ، VdS Schadenverhütung Verlag (الناشرون)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد المنخفض - الجزء 11: أجهزة الحماية من زيادة التيار لاستخدامها في أنظمة الطاقة منخفضة الجهد - المتطلبات والاختبارات

[5] IEC 62305-3 الحماية من الصواعق - الجزء 3: الأضرار المادية للهياكل ومخاطر الحياة

[6] IEC 62305-4 الحماية من الصواعق - الجزء 4: الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل الهياكل

[7] prEN 50539-11 أجهزة الحماية من زيادة الجهد المنخفض - أجهزة الحماية من زيادة التيار لتطبيق معين بما في ذلك التيار المستمر - الجزء 11: متطلبات واختبارات SPD في التطبيقات الكهروضوئية

[8] معيار المنتج الفرنسي للحماية من زيادة التيار في منطقة DC UTE C 61-740-51

استخدام معياري لمكونات حماية الطفرة لدينا

إذا كان نظام الحماية من الصواعق موجودًا بالفعل في المبنى ، فيجب أن يكون هذا في أعلى نقطة في النظام بأكمله. يجب تركيب جميع الوحدات والكابلات الخاصة بتركيب الخلايا الكهروضوئية أسفل نهايات الهواء. يجب الحفاظ على مسافات فصل لا تقل عن 0.5 متر إلى 1 متر (اعتمادًا على تحليل المخاطر من IEC 62305-2).

تتطلب الحماية الخارجية من الصواعق من النوع الأول (جانب التيار المتردد) أيضًا تركيب مانع الصواعق من النوع الأول في الإمداد الكهربائي للمبنى. في حالة عدم وجود نظام حماية من الصواعق ، تكون موانع الصواعق من النوع الثاني (جانب التيار المتردد) كافية للاستخدام.