PV qurğuları üçün DC dalğalanma qorunması cihazları

Günəş Paneli PV Kombinator Qutusu DC Dalğalanma Qoruyucu Cihazı

PV qurğuları üçün DC dalğalanma qorunması cihazları günəş işığına tam məruz qalmağı təmin etmək üçün dizayn edilməli olduğundan, ildırımın təsirlərinə qarşı olduqca həssasdırlar. PV massivinin tutumu onun açıq səth sahəsi ilə birbaşa əlaqəlidir, buna görə ildırım hadisələrinin potensial təsiri sistem ölçüsü ilə artır. İşıqlanma hadisələrinin tez-tez olduğu yerlərdə, qorunmayan PV sistemləri əsas komponentlərə təkrarlanan və əhəmiyyətli dərəcədə zərər verə bilər. Bu, əhəmiyyətli dərəcədə təmir və dəyişdirmə xərcləri, sistemin dayanması və gəlir itkisi ilə nəticələnir. Düzgün dizayn edilmiş, təyin edilmiş və quraşdırılmış dalğalanmaya qarşı qorunma cihazları (SPD), işlənmiş ildırımdan mühafizə sistemləri ilə birlikdə istifadə edildikdə ildırım hadisələrinin potensial təsirini minimuma endirir.

Hava terminalları, düzgün aşağı ötürücülər, bütün cərəyan daşıyan komponentlər üçün potensial bağlama və uyğun topraklama prinsipləri kimi əsas elementləri özündə birləşdirən ildırımdan qorunma sistemi birbaşa zərbələrə qarşı qorunma təmin edir. PV ərazinizdə ildırım riski ilə bağlı hər hansı bir problem varsa, risk qiymətləndirmə işi və lazım olduqda bir qoruma sistemi dizaynı təqdim etmək üçün bu sahədə təcrübəsi olan peşəkar bir elektrik mühəndisi istəməyinizi məsləhət görürəm.

Şimşəkdən qorunma sistemləri ilə SPD arasındakı fərqi anlamaq vacibdir. İldırımdan qorunma sisteminin məqsədi, birbaşa cari daşıyıcı ötürücülər vasitəsi ilə birbaşa ildırım zərbəsini yerə yönəltməkdir, beləliklə strukturları və avadanlıqları həmin boşalma yolunda olmaqdan və ya birbaşa vurulmaqdan xilas etməkdir. SPD-lər elektrik sistemlərinə tətbiq olunur ki, bu sistemlərin komponentlərini ildırım və ya güc sistemi anomaliyalarının birbaşa və ya dolayı təsirlərindən qaynaqlanan yüksək gərginlikli keçidlərə məruz qalmasın. Xarici ildırımdan qorunma sistemi mövcud olsa da, SPD olmadan, ildırımın təsirləri hələ də komponentlərə böyük ziyan vura bilər.

Bu məqalənin məqsədləri üçün ildırımdan qorunmanın bir növünün olduğunu düşünürəm və müvafiq SPD-lərin əlavə istifadəsinin növləri, funksiyası və faydalarını araşdırıram. Düzgün dizayn edilmiş ildırımdan qorunma sistemi ilə birlikdə, əsas sistem yerlərində SPD-lərin istifadəsi, çeviricilər, modullar, kombayn qutularındakı avadanlıqlar və ölçü, nəzarət və rabitə sistemləri kimi əsas komponentləri qoruyur.

SPD-lərin əhəmiyyəti

Dizilərə birbaşa ildırım vurmasının nəticələrindən başqa, bir-birinə bağlanan güc kabelləri elektromaqnitlə yaranan keçidlərə çox həssasdır. İldırımın birbaşa və ya dolayısı ilə yaranan keçidlər, həmçinin kommunal keçid funksiyaları nəticəsində yaranan keçidlər elektrik və elektron cihazları çox qısa müddətdə (ondan yüzlərlə mikrosaniyə) çox yüksək gərginliklərə məruz qoyur. Bu müvəqqəti gərginliklərə məruz qalma, mexaniki zədələnmələr və karbon izləməsi ilə nəzərə çarpan və ya nəzərə çarpmayan, lakin yenə də bir cihaz və ya sistemdə nasazlığa səbəb ola biləcək fəlakətli bir komponent çatışmazlığına səbəb ola bilər.

Uzunmüddətli aşağı miqdarda keçicilərə məruz qalma, PV sistemi avadanlığında dielektrik və izolyasiya materiallarını son bir qəza olana qədər pisləşdirir. Əlavə olaraq, ölçmə, idarəetmə və rabitə dövrlərində gərginlik keçiciləri görünə bilər. Bu keçidlər səhv siqnal və ya məlumat kimi görünə bilər ki, bu da avadanlıqların sıradan çıxmasına və ya bağlanmasına səbəb olur. SPD-lərin strateji yerləşdirilməsi bu məsələləri azaldır, çünki onlar qısaldıcı və ya sıxma cihazları kimi fəaliyyət göstərirlər.

SPD-lərin texniki xüsusiyyətləri

PV tətbiqetmələrində istifadə edilən ən yaygın SPD texnologiyası, gərginlik sıxma cihazı kimi fəaliyyət göstərən metal oksid varistorudur (MOV). Digər SPD texnologiyaları arasında silisium uçqun diodu, idarə olunan qığılcım boşluqları və qaz boşaltma boruları var. Son iki, qısa dövrələr və ya lövbər kimi görünən keçid cihazlarıdır. Hər bir texnologiyanın öz xüsusiyyətləri var, onu müəyyən bir tətbiq üçün az-çox uyğunlaşdırır. Bu cihazların birləşmələri ayrıca təklif etdiklərindən daha optimal xüsusiyyətlər təmin etmək üçün koordinasiya edilə bilər. Cədvəl 1 PV sistemlərində istifadə olunan əsas SPD növlərini sadalayır və onların ümumi əməliyyat xüsusiyyətlərini təfərrüatlı göstərir.

Bir SPD, keçidin mövcud olduğu qısa müddət üçün vəziyyətləri kifayət qədər tez dəyişə bilməli və keçici cərəyanın böyüklüyünü boşa çıxarmamalı olmalıdır. Cihaz, qoşulduğu avadanlığı qorumaq üçün SPD dövrəsindəki voltaj düşməsini də minimuma endirməlidir. Nəhayət, SPD funksiyası həmin dövrənin normal işinə müdaxilə etməməlidir.

SPD əməliyyat xüsusiyyətləri, SPD-lər üçün seçim edən hər kəsin anlamalı olduğu bir neçə parametrlə müəyyən edilir. Bu mövzu burada əhatə oluna biləcək daha çox detal tələb edir, lakin aşağıdakılar nəzərə alınmalıdır: maksimum fasiləsiz işləmə gərginliyi, AC və ya DC tətbiqi, nominal boşalma cərəyanı (böyüklük və dalğa forması ilə təyin olunur), gərginlikdən qorunma səviyyəsi ( SPD müəyyən bir cərəyan boşaldıqda mövcud olan terminal gərginliyi) və müvəqqəti həddindən artıq gərginlik (SPD-yə zərər vermədən müəyyən bir müddətə tətbiq oluna bilən davamlı həddindən artıq gərginlik).

Fərqli komponent texnologiyalarından istifadə edən SPD-lər eyni sxemlərə yerləşdirilə bilər. Bununla birlikdə, aralarındakı enerji koordinasiyasını təmin etmək üçün diqqətlə seçilməlidirlər. Boşalma dərəcəsi daha yüksək olan komponent texnologiyası mövcud keçid cərəyanının ən böyük gücünü boşaltmalıdır, digər komponent texnologiyası isə daha az cərəyan boşaltdıqca qalıq keçici gərginliyi daha aşağı gücə endirir.

Cihazın sıradan çıxması halında, SPD-nin dövrədən ayırdığı ayrılmaz bir özünümüdafiə cihazı olmalıdır. Bu əlaqəni aydınlaşdırmaq üçün bir çox SPD-lər əlaqəni kəsmə vəziyyətini göstərən bir bayraq göstərir. SPD-nin vəziyyətini ayrılmaz bir köməkçi əlaqə dəsti ilə göstərmək uzaq bir yerə bir siqnal verə biləcək inkişaf etmiş bir xüsusiyyətdir. Diqqətə yetirilməli olan digər bir vacib məhsul, SPD-nin uğursuz bir modulun alətlər olmadan asanlıqla dəyişdirilməsinə imkan verən və ya dövrəni enerjidən kənarlaşdırma ehtiyacı olan barmaq təhlükəsiz, çıxarıla bilən bir moduldan istifadə edib etməməsidir.

PV qurğuları üçün AC dalğalanmadan qorunma cihazları

Buludlardan ildırımdan qorunma sisteminə, PV quruluşuna və ya yaxınlıqdakı yerə qədər şimşək çaxır ki, uzaq torpaq istinadları ilə əlaqəli yerli torpaq potensial yüksəlişinə səbəb olur. Bu məsafələri əhatə edən ötürücülər avadanlıqları əhəmiyyətli dərəcədə gərginliyə məruz qoyur. Torpaq potensialının yüksəlməsinin təsirləri, ilk növbədə, şəbəkəyə bağlı PV sistemi ilə xidmət girişindəki kommunal arasında əlaqə nöqtəsində - yerli zəminin uzaq bir istinad edilən zəminə elektriklə qoşulduğu nöqtədə hiss olunur.

İnverterin faydalı tərəfini zərərli keçidlərdən qorumaq üçün xidmət girişində dalğalanma qorunması qoyulmalıdır. Bu yerdə görünən keçidlər böyük bir gücə və müddətə malikdir və bu səbəbdən yüksək dərəcədə yüksək axıdıcı cərəyan dərəcələri ilə dalğalanma qorunması ilə idarə olunmalıdır. MOV ilə koordinasiyada istifadə olunan idarə olunan qığılcım boşluqları bu məqsəd üçün idealdır. Qığılcım boşluğu texnologiyası, ildırım keçidi zamanı bir potensial bağlama funksiyası təmin edərək yüksək ildırım cərəyanlarını boşalda bilər. Koordinasiya olunmuş MOV, qalıq gərginliyi məqbul bir səviyyəyə sıxmaq qabiliyyətinə malikdir.

Torpaq potensialının yüksəlməsinin təsirlərinə əlavə olaraq, invertörün ac tərəfi, xidmət girişində də görünən ildırımla əlaqəli və kommunal keçid keçidlərindən təsirlənə bilər. Cihazın potensial zədələnməsini minimuma endirmək üçün kifayət qədər kəsişmə sahəsi olan ötürücülər üçün ən qısa və düz yolla, uyğun dərəcədə qiymətləndirilmiş AC dalğalanma qoruması, çeviricinin AC terminallarına mümkün qədər yaxın olmalıdır. Bu dizayn kriteriyasının tətbiq edilməməsi, boşaltma zamanı SPD dövrəsində gərginliyin aşağı düşməsi ilə nəticələnir və qorunan avadanlıqları lazım olduqdan daha yüksək keçid gərginliyinə məruz qoyur.

PV qurğuları üçün DC dalğalanma qorunması cihazları

Yaxınlıqdakı torpaqlı strukturlara (ildırımdan qorunma sistemi daxil olmaqla) birbaşa zərbələr və 100 kA böyüklükdə ola bilən buluddaxili və buluddaxili parıltılar, PV sistemi DC kabelinə keçici cərəyanlar gətirən əlaqəli maqnit sahələrinə səbəb ola bilər. Bu müvəqqəti gərginliklər avadanlıq terminallarında görünür və əsas komponentlərin izolyasiyasına və dielektrik arızalarına səbəb olur.

SPD-lərin müəyyən edilmiş yerlərdə yerləşdirilməsi bu induksiya edilmiş və qismən ildırım cərəyanlarının təsirini azaldır. SPD, enerjili ötürücülər və torpaq arasında paralel olaraq yerləşdirilir. Həddindən artıq gərginlik meydana gəldikdə vəziyyəti yüksək empedanslı cihazdan aşağı empedanslı cihaza dəyişir. Bu konfiqurasiyada SPD, əlaqəli keçici cərəyanı boşaldır və əks halda avadanlıq terminallarında ola biləcək həddindən artıq gərginliyi minimuma endirir. Bu paralel cihaz heç bir yük axını daşımır. Seçilmiş SPD DC PV gərginliklərində tətbiq olunmaq üçün xüsusi olaraq dizayn edilməli, qiymətləndirilməli və təsdiqlənməlidir. İnteqral SPD ayırması, ac tətbiqetmələrində olmayan daha kəskin DC yayını kəsə bilməlidir.

Y konfiqurasiyasında MOV modullarının birləşdirilməsi, maksimum 600 və ya 1,000 Vdc açıq dövrə gərginliyində işləyən böyük ticari və faydalı miqyaslı PV sistemlərində tez-tez istifadə olunan bir SPD konfiqurasiyadır. Y-in hər ayağı hər dirəyə və yerə qoşulmuş bir MOV modulu ehtiva edir. Torpaqsız bir sistemdə, hər dirək arasında və hər iki dirək ilə yer arasında iki modul vardır. Bu konfiqurasiyada hər modul sistem gərginliyinin yarısı üçün qiymətləndirilir, buna görə də dirəkdən yerə qüsur meydana gəlsə də, MOV modulları nominal dəyərini aşmır.

Gücdən kənar sistemin dalğalanma qorunması məsələləri

Enerji sistemi avadanlığı və komponentləri ildırımın təsirinə həssas olduğu kimi, bu qurğularla əlaqəli ölçü, nəzarət, cihaz, SCADA və rabitə sistemlərində də mövcuddur. Bu hallarda, dalğalanmaya qarşı təməl konsepsiya güc dövrələrində olduğu kimi eynidır. Bununla birlikdə, bu avadanlıq ümumiyyətlə həddindən artıq gərginlik impulslarına daha az dözümlü və səhv siqnallara daha çox həssas olduğu və dövrələrə seriya və ya paralel komponentlərin əlavə edilməsindən mənfi təsirləndiyindən, əlavə edilən hər bir SPD-nin xüsusiyyətlərinə daha çox diqqət yetirilməlidir. Xüsusi SPD-lər, bu komponentlərin bükülmüş cüt, CAT 6 Ethernet və ya koaksial RF ilə əlaqə qurub-yaratmadığına görə çağırılır. Əlavə olaraq, elektrik enerjisi olmayan dövrələr üçün seçilmiş SPD-lər keçici cərəyanları axıdmadan boşaltmalı, lazımi bir gərginlik qoruma səviyyəsini təmin etməli və sistemin işinə müdaxilə etməməlidir - seriya empedansı, sətirdən sətir və torpaq tutumu və frekans genişliyi .

SPD-lərin ümumi səhv tətbiqləri

SPD-lər uzun illərdir güc dövrələrinə tətbiq olunur. Çağdaş güc dövrələrinin əksəriyyəti alternativ cərəyan sistemləridir. Beləliklə, əksər dalğalanma əleyhinə avadanlıqlar AC sistemlərində istifadə üçün hazırlanmışdır. Nisbətən son vaxtlarda geniş ticarət və faydalı miqyaslı PV sistemlərinin tətbiqi və tətbiq olunan sistemlərin sayının artması, təəssüf ki, AC sistemləri üçün hazırlanmış SPD-lərin DC tərəfində səhv tətbiq olunmasına səbəb oldu. Bu hallarda, SPD-lər, xüsusilə dc PV sistemlərinin xüsusiyyətlərinə görə, uğursuzluq rejimində, düzgün işləmirlər.

MOV-lar SPD kimi xidmət etmək üçün əla xüsusiyyətlər təqdim edirlər. Düzgün qiymətləndirildikdə və düzgün tətbiq edildikdə, bu funksiya üçün keyfiyyətli bir şəkildə yerinə yetirirlər. Lakin, bütün elektrik məhsulları kimi, sıradan çıxa bilər. Arızaya ətraf mühitin istiləşməsi, cihazın idarə olunması üçün nəzərdə tutulduğundan böyük cərəyanların axıdılması, çox dəfə boşalma və ya davamlı həddindən artıq gərginlik şəraitinə məruz qalma səbəb ola bilər.

Buna görə də, SPD-lər, lazım olduqda, enerjili DC dövrəsinə paralel əlaqədən ayıran termal olaraq işləyən bir ayırma açarı ilə dizayn edilmişdir. SPD uğursuzluq rejiminə daxil olduqda bəzi cərəyanlar keçdiyindən, termal ayırma açarı işləyərkən yüngül bir yay görünür. Bir cərəyan dövrəsində tətbiq olunduqda, generator tərəfindən verilən cərəyanın ilk sıfır kəsişməsi həmin qövsü söndürür və SPD dövrədən etibarlı şəkildə çıxarılır. Eyni AC SPD bir PV sisteminin DC tərəfinə, xüsusilə yüksək gərginliyə tətbiq olunarsa, bir DC dalğa formasında cərəyanın sıfır kəsişməsi yoxdur. Normal istiliklə işləyən açar qövs cərəyanını söndürə bilmir və cihaz sıradan çıxır.

MOV ətrafında paralel bir qaynaşmış bypass dövrə yerləşdirmək, DC qəza yayının söndürülməsini aradan qaldırmaq üçün bir üsuldur. Termal ayırma işləsə, açma kontaklarının arasında bir yay hələ görünür; lakin bu yay cərəyanı qövsün söndürüldüyü bir sigortanın olduğu paralel bir yola yönəldilir və sigorta qəza cərəyanını kəsir.

AC sistemlərində tətbiq oluna biləcəyi kimi, SPD-nin qabağındakı yuxarı qaynaşma DC sistemlərində uyğun deyil. Sığortanı işlətmək üçün mövcud olan qısa qapanma cərəyanı (həddindən artıq cərəyan edən qoruma cihazında olduğu kimi) generator azaldılmış gücdə olduqda kifayət edə bilməz. Nəticə etibarilə, bəzi SPD istehsalçıları bunu dizaynlarında nəzərə almışlar. UL, əvvəlki standartını son dalğalanmaya qarşı qorunma standartı olan UL 1449-a əlavəsi ilə dəyişdirmişdir. Bu üçüncü buraxılış xüsusilə PV sistemlərinə tətbiq olunur.

SPD yoxlama siyahısı

Bir çox PV qurğusunun məruz qaldığı yüksək ildırım riskinə baxmayaraq, SPD-lərin tətbiqi və düzgün dizayn edilmiş ildırımdan qorunma sistemi ilə qorunur. Effektiv SPD tətbiqi aşağıdakı mülahizələri əhatə etməlidir:

• Sistemdə düzgün yerləşdirmə
• Xitam tələbləri
• Avadanlıq-torpaq sisteminin düzgün topraklanması və bağlanması
• Boşalma dərəcəsi
• Gerilim qorunması səviyyəsi
• DC tətbiqinə qarşı tətbiqetmələr daxil olmaqla sözügedən sistem üçün uyğunluq
• Uğursuzluq rejimi
• Yerli və uzaq vəziyyət göstəricisi
• Asanlıqla dəyişdirilə bilən modullar
• Normal sistem funksiyası, xüsusən qeyri-enerji sistemlərinə təsir etməməlidir