Прылады абароны ад перанапружання пастаяннага току для фотаўстановак

Сонечная панэль PV Combiner Box Ахоўнае прылада перанапружання пастаяннага току

Паколькі прылады абароны ад перанапружання пастаяннага току для фотаэлектрычных установак павінны быць распрацаваны так, каб забяспечваць поўнае ўздзеянне сонечнага святла, яны вельмі ўразлівыя да ўздзеяння маланкі. Ёмістасць PV-масіва напрамую залежыць ад яго адкрытай плошчы паверхні, таму патэнцыйнае ўздзеянне маланкі ўзрастае з павелічэннем памераў сістэмы. Там, дзе часта ўзнікае асвятленне, неабароненыя фотаэлектрычныя сістэмы могуць пацярпець неаднаразовыя і значныя пашкоджанні ключавых кампанентаў. Гэта прыводзіць да значных выдаткаў на рамонт і замену, прастою сістэмы і страце прыбытку. Правільна распрацаваныя, зададзеныя і ўсталяваныя прылады абароны ад перанапружанняў (SPD) мінімізуюць патэнцыяльны ўплыў маланкі пры выкарыстанні сумесна з інжынернымі сістэмамі маланкааховы.

Сістэма маланкааховы, якая ўключае асноўныя элементы, такія як паветраныя клемы, належныя праваднікі, выраўноўванне патэнцыялу для ўсіх токаправодных кампанентаў і належныя прынцыпы зазямлення, забяспечвае навес абароны ад прамых удараў. Калі на вашым аб'екце фотаэлектрычных батарэй ёсць нейкая занепакоенасць маланкай, я настойліва рэкамендую наняць прафесійнага інжынера-электрыка, які мае вопыт у гэтай галіне, каб пры неабходнасці правесці даследаванне па ацэнцы рызыкі і дызайн сістэмы абароны.

Важна разумець розніцу паміж сістэмамі маланкааховы і SPD. Мэтай сістэмы абароны ад маланкі з'яўляецца накіраванне прамога ўдару маланкі праз значныя токаправодныя праваднікі на зямлю, тым самым пазбаўляючы канструкцыі і абсталяванне ад траплення гэтага разраду альбо непасрэднага ўдару. SPD прымяняюцца да электрычных сістэм, каб забяспечыць шлях разраду на зямлю, каб выратаваць кампаненты гэтых сістэм ад уздзеяння высакавольтных пераходных працэсаў, выкліканых прамым ці ўскосным уздзеяннем маланкі ці анамалій энергасістэмы. Нават пры наяўнасці знешняй сістэмы маланкаактыўнай абароны без SPD ўздзеянне маланкі ўсё роўна можа нанесці вялікую шкоду кампанентам.

У мэтах гэтага артыкула я мяркую, што існуе нейкая форма маланкааховы, і вывучаю тыпы, функцыі і перавагі дадатковага выкарыстання адпаведных SPD. У спалучэнні з належным чынам спраектаванай сістэмай маланкааховы выкарыстанне SPD у ключавых месцах сістэмы абараняе такія асноўныя кампаненты, як інвертары, модулі, абсталяванне ў камбінавальных скрынках, а таксама сістэмы вымярэнняў, кіравання і сувязі.

Значэнне СПД

Акрамя наступстваў прамых удараў маланкі ў масівы, узаемазлучаныя сілавыя кабелі вельмі схільныя электрамагнітнаму пераходнаму працэсу. Пераходныя працэсы, непасрэдна ці ўскосна выкліканыя маланкай, а таксама пераходныя працэсы, якія ствараюцца пры пераключэнні камунальных функцый, уздзейнічаюць на электрычнае і электроннае абсталяванне вельмі вялікім перанапружаннем вельмі кароткай працягласці (ад дзесяткаў да соцень мікрасекунд). Ўздзеянне гэтых пераходных напружанняў можа выклікаць катастрафічны збой кампанента, які можа быць прыкметны пры механічных пашкоджаннях і сачэнні вугляроду альбо быць незаўважным, але ўсё роўна прывесці да адмовы абсталявання або сістэмы.

Доўгачасовае ўздзеянне пераходных працэсаў меншай велічыні пагаршае дыэлектрык і ізаляцыйны матэрыял у абсталяванні фотаэлектрычнай сістэмы да канчатковай паломкі. Акрамя таго, на схемах вымярэння, кіравання і сувязі могуць з'явіцца пераходныя працэсы напружання. Гэтыя пераходныя працэсы могуць выглядаць як памылковыя сігналы альбо інфармацыя, якія прыводзяць да збояў у працы абсталявання альбо яго адключэнні. Стратэгічнае размяшчэнне SPD змякчае гэтыя праблемы, паколькі яны функцыянуюць як кароткае або заціскное прылады.

Тэхнічныя характарыстыкі SPD

Найбольш распаўсюджанай тэхналогіяй SPD, якая выкарыстоўваецца ў фотаэлектрычных прыкладах, з'яўляецца варыстар аксід металу (MOV), які працуе як прылада для заціску напружання. Іншыя тэхналогіі SPD ўключаюць крамянёвы лавінны дыёд, кантраляваныя іскравыя прамежкі і газаразрадныя трубкі. Два апошнія - гэта камутацыйныя прылады, якія выглядаюць як кароткае замыканне або ломы. Кожная тэхналогія мае свае асаблівасці, што робіць яе больш-менш прыдатнай для пэўнага прымянення. Камбінацыі гэтых прылад таксама можна ўзгадніць, каб забяспечыць больш аптымальныя характарыстыкі, чым яны прапануюць паасобку. У табліцы 1 пералічаны асноўныя тыпы SPD, якія выкарыстоўваюцца ў фотаэлектрычных сістэмах, і падрабязна паказаны іх агульныя эксплуатацыйныя характарыстыкі.

SPD павінен умець досыць хутка мяняць стан на працягу кароткага часу, калі прысутнічае пераходны працэс, і разраджаць велічыню пераходнага току без збояў. Прылада павінна таксама мінімізаваць падзенне напружання на ланцугу SPD для абароны абсталявання, да якога ён падлучаны. Нарэшце, функцыя SPD не павінна перашкаджаць нармальнай працы гэтай схемы.

Характарыстыкі SPD вызначаюцца некалькімі параметрамі, якія той, хто робіць выбар для SPD, павінен разумець. Гэтая тэма патрабуе больш падрабязнай інфармацыі, якая можа быць разгледжана тут, але варта разгледзець наступныя параметры: максімальнае бесперапыннае працоўнае напружанне, пераменны або пастаянны ток, намінальны ток разраду (вызначаецца велічынёй і формай хвалі), узровень абароны ад напружання ( напружанне на клеммах, якое прысутнічае пры разрадцы SPD пэўнага току) і часовае перанапружанне (бесперапыннае перанапружанне, якое можа прымяняцца на працягу пэўнага часу без пашкоджання SPD).

SPD з выкарыстаннем розных кампанентных тэхналогій могуць быць размешчаны ў адных і тых жа схемах. Аднак іх трэба падбіраць з асцярожнасцю, каб забяспечыць энергетычную каардынацыю паміж імі. Кампанентная тэхналогія з больш высокім разрадам павінна разраджаць найбольшую велічыню наяўнага пераходнага току, у той час як іншая кампанентная тэхналогія памяншае рэшткавае пераходнае напружанне да меншай велічыні, паколькі разраджае меншы ток.

SPD павінна мець убудаваную самаахоўную прыладу, якая адключае яго ад ланцуга ў выпадку выхаду з ладу прылады. Каб зрабіць гэта адключэнне відавочным, на многіх SPD паказваецца сцяг, які паказвае яго стан адключэння. Паказанне стану SPD з дапамогай убудаванага дапаможнага набору кантактаў - гэта пашыраная функцыя, якая можа падаваць сігнал у аддаленае месца. Яшчэ адной важнай характарыстыкай прадукту, якую трэба ўлічваць, з'яўляецца тое, ці выкарыстоўвае SPD бяспечны здымны модуль, які дазваляе лёгка замяніць няспраўны модуль без інструментаў альбо неабходнасць абясточваць ланцуг.

Прылады абароны ад перанапружання пераменнага току для разглядаў фотаэлектрычных установак

Маланка ўспыхвае з воблакаў на сістэму маланкааховы, PV-структуру альбо бліжэйшы грунт, што выклікае лакальны ўздым патэнцыялу зямлі ў дачыненні да аддаленых эталонаў зямлі. Праваднікі, якія ахопліваюць гэтыя адлегласці, падвяргаюць абсталяванне значным напружанням. Эфекты ўздыму патэнцыялу на зямлі адчуваюцца ў першую чаргу ў месцы злучэння сеткавай фотасістэмы і камунальнай службы на ўваходзе ў службу - кропкі, дзе мясцовая зямля электрычна падключана да аддаленай прывязанай зямлі.

Абарона ад перанапружання павінна быць размешчана ў службовым уваходзе, каб абараніць інвертар ад пашкоджаных пераходных працэсаў. Пераходныя працэсы, якія назіраюцца ў гэтым месцы, маюць вялікую велічыню і працягласць, і таму павінны кіравацца абаронай ад перанапружання з адпаведным высокім разрадам току. Для гэтага ідэальна падыходзяць кантраляваныя іскравыя зазоры, якія выкарыстоўваюцца ў каардынацыі з MOV. Тэхналогія іскровага зазору можа разраджаць вялікія токі маланкі, забяспечваючы функцыю зраўнавання патэнцыялу падчас пераходнай маланкі. Каардынаваны MOV мае магчымасць заціснуць рэшткавае напружанне да прымальнага ўзроўню.

У дадатак да эфектаў уздыму патэнцыялу на зямлю, на баку пераменнага току інвертара могуць уплываць пераходныя працэсы, якія ўтвараюцца маланкай і камутацыяй, якія таксама з'яўляюцца на ўваходзе ў службу. Каб мінімізаваць патэнцыйнае пашкоджанне абсталявання, варта ўжываць адпаведную намінальную абарону ад перанапружання пераменнага току як мага бліжэй да клем пераменнага току інвертара з самым кароткім і прамым шляхам для правадыроў з дастатковай плошчай перасеку. Невыкананне гэтага крытэрыя праектавання прыводзіць да падзення напружання ў ланцугу SPD больш, чым неабходна, падчас разраду і падвяргае абароненае абсталяванне пераходным напружанням вышэй, чым гэта неабходна.

Прылады абароны ад перанапружання пастаяннага току для разглядаў фотаэлектрычных установак

Прамыя ўдары па суседніх заземленых канструкцыях (уключаючы сістэму маланкааховы), а таксама між- і ўнутрыхмарныя выбліскі магутнасцю 100 кА могуць выклікаць звязаныя з імі магнітныя палі, якія выклікаюць пераходныя токі ў кабелі пастаяннага току сістэмы ФВ. Гэтыя пераходныя напружання з'яўляюцца на клемах абсталявання і выклікаюць ізаляцыю і дыэлектрычныя паломкі ключавых кампанентаў.

Размяшчэнне SPD у вызначаных месцах змякчае эфект гэтых індукаваных і частковых токаў маланкі. SPD размешчаны паралельна паміж праваднікамі пад напругай і зямлёй. Ён пераўтварае стан з высокага імпеданснага прылады на нізкаімпедансны пры ўзнікненні перанапружання. У гэтай канфігурацыі SPD разраджае адпаведны пераходны ток, мінімізуючы перанапружанне, якое ў адваротным выпадку было б на клемах абсталявання. Гэта паралельнае прылада не нясе ніякага току нагрузкі. Абраная SPD павінна быць спецыяльна распрацавана, разлічана і зацверджана для прымянення на напружанні пастаяннага току. Інтэгральнае адключэнне SPD павінна мець магчымасць перапыніць больш сур'ёзную дугу пастаяннага току, якой няма ў дадатках пераменнага току.

Падключэнне модуляў MOV у канфігурацыі Y - гэта шырока выкарыстоўваная канфігурацыя SPD у буйных камерцыйных і камунальных фотаэлектрычных сістэмах, якія працуюць пры максімальным напружанні размыкання ў 600 або 1,000 В пастаяннага току. Кожная ножка Y змяшчае модуль MOV, падлучаны да кожнага полюса і да зямлі. У неабгрунтаванай сістэме ёсць два модулі паміж кожным полюсам і паміж полюсам і зямлёй. У гэтай канфігурацыі кожны модуль разлічаны на палову напружання сістэмы, таму, нават калі ўзнікае няспраўнасць полюса і зямлі, модулі MOV не перавышаюць намінальнае значэнне.

Меркаванні па абароне ад перанапружанняў неэнергетычнай сістэмы

Падобна таму, як абсталяванне і кампаненты энергасістэмы ўспрымальныя да ўздзеяння маланкі, гэтак жа і абсталяванне, якое змяшчаецца ў вымярэннях, кантролі, прыборабудаванні, SCADA і сістэмах сувязі, звязаных з гэтымі ўстаноўкамі. У гэтых выпадках асноўная канцэпцыя абароны ад перанапружання такая ж, як і ў ланцугах сілкавання. Аднак, паколькі гэта абсталяванне звычайна менш пераносіць імпульсы перанапружання і больш успрымальна да памылковых сігналаў і падвяргаецца негатыўнаму ўздзеянню паслядоўных або паралельных кампанентаў у ланцугах, неабходна больш уважліва ставіцца да характарыстык кожнага дададзенага SPD. Канкрэтныя SPD патрабуюцца ў залежнасці ад таго, ці маюць гэтыя кампаненты сувязь праз вітую пару, CAT 6 Ethernet альбо кааксіяльны РФ. Акрамя таго, SPD, выбраныя для неэнергетычных ланцугоў, павінны мець магчымасць разраджаць пераходныя токі без збояў, забяспечваць належны ўзровень абароны ад напружання і ўстрымлівацца ад умяшання ў функцыянаванне сістэмы, уключаючы серыйны імпеданс, ёмістасць лініі і лініі і прапускную здольнасць частоты .

Тыповыя няправільныя прымянення SPD

SPD прымяняюцца ў ланцугах сілкавання на працягу многіх гадоў. Большасць сучасных ланцугоў харчавання ўяўляюць сабой сістэмы пераменнага току. Такім чынам, большасць сродкаў абароны ад перанапружання распрацавана для выкарыстання ў сістэмах пераменнага току. Адносна нядаўняе ўкараненне буйных камерцыйных і камунальных фотаэлектрычных сістэм і ўсё большая колькасць развернутых сістэм, на жаль, прывялі да няправільнага прымянення SPD, прызначаных для сістэм пераменнага току. У гэтых выпадках SPD працуюць неналежным чынам, асабліва ў рэжыме іх адмовы, з-за характарыстык сістэм пастаяннага току.

MOV забяспечваюць выдатныя характарыстыкі для працы ў якасці SPD. Калі яны правільна ацэнены і правільна ўжыты, яны выконваюць гэтую функцыю якасна. Аднак, як і ўсе электрычныя вырабы, яны могуць выйсці з ладу. Збой можа быць выкліканы абаграваннем навакольнага асяроддзя, разраднымі токамі, большымі, чым распрацавана прылада, разрадкай занадта шмат разоў альбо ўздзеяннем бесперапыннага перанапружання.

Такім чынам, SPD распрацаваны з тэрмічна адключальным выключальнікам, які аддзяляе іх ад паралельнага падлучэння да ланцуга пастаяннага току, які ўзнікне пры неабходнасці. Паколькі некаторы ток праходзіць, калі SPD пераходзіць у рэжым адмовы, пры працы перамыкача цеплавога адключэння з'яўляецца невялікая дуга. Пры нанясенні на ланцуг пераменнага току першае перасячэнне нуля пададзенага генератарам току гасіць гэтую дугу, і SPD бяспечна выдаляецца з ланцуга. Калі той самы пераменны ток SPD прыкладваць да боку пастаяннага току фотаэлектрычнай сістэмы, асабліва пры высокіх напружаннях, няма перасячэння току ў нулявой форме. Звычайны тэрмічны перамыкач не можа пагасіць ток дугі, і прылада выходзіць з ладу.

Размяшчэнне паралельнага ланцуга шунтавання з плаўнікам вакол MOV - адзін з метадаў пераадолення тушэння дугі няспраўнасці пастаяннага току. Калі цеплавы адключальнік працуе, дуга ўсё яшчэ з'яўляецца на яго кантактах, якія адкрываюцца; але гэты ток дугі перанакіроўваецца на паралельны шлях, які змяшчае засцерагальнік, дзе дуга згасае, і засцерагальнік перарывае ток няспраўнасці.

Зліццё наверх перад SPD, як гэта можа прымяняцца да сістэм пераменнага току, не падыходзіць для сістэм пастаяннага току. Току кароткага замыкання для працы засцерагальніка (як у прыладзе абароны ад перагрузкі па току) можа быць недастаткова, калі генератар мае паніжаную выхадную магутнасць. Як следства, некаторыя вытворцы SPD ўлічылі гэта пры сваім дызайне. UL змяніла свой ранейшы стандарт, дапоўніўшы яго апошнім стандартам абароны ад перанапружання - UL 1449. Гэта трэцяе выданне спецыяльна дастасавальна да фотаэлектрычных сістэм.

Кантрольны спіс SPD

Нягледзячы на ​​вялікую рызыку маланкі, якой падвяргаюцца многія фотаэлектрычныя ўстаноўкі, іх можна абараніць ужываннем SPD і належным чынам спраектаванай сістэмай маланкааховы. Эфектыўная рэалізацыя SPD павінна ўключаць наступныя меркаванні:

• Правільнае размяшчэнне ў сістэме
• Патрабаванні да спынення
• Правільнае зазямленне і злучэнне сістэмы абсталявання-зямлі
• Рэйтынг разраду
• Узровень напружання абароны
• Прыдатнасць для разгляданай сістэмы, у тым ліку прыкладанняў пастаяннага і пераменнага току
• Рэжым адмовы
• Мясцовая і аддаленая індыкацыя стану
• Лёгка заменныя модулі
• На звычайныя функцыі сістэмы гэта не павінна ўплываць, у прыватнасці, на неэнергетычныя сістэмы