Přepěťová ochrana pro fotovoltaické systémy

Fotovoltaická (FV) zařízení pro využívání obnovitelné energie jsou vystavena velkému riziku bleskových výbojů kvůli své exponované poloze a velké ploše.

Následkem může být poškození jednotlivých segmentů nebo porucha celé instalace.

Bleskové proudy a rázová napětí často způsobují poškození střídačů a fotovoltaických modulů. Tyto škody znamenají vyšší náklady pro provozovatele fotovoltaického zařízení. Nejenže existují vyšší náklady na opravy, ale produktivita zařízení je také významně snížena. Fotovoltaické zařízení by proto mělo být vždy integrováno do stávající strategie ochrany před bleskem a uzemnění.

Aby se zabránilo těmto výpadkům, musí se používané strategie ochrany před bleskem a přepětím vzájemně ovlivňovat. Poskytujeme vám podporu, kterou potřebujete, aby vaše zařízení fungovalo hladce a poskytovalo očekávaný výnos! Proto byste měli zabezpečit svoji fotovoltaickou instalaci osvětlení a přepěťovou ochranu před LSP:

• Chrání vaši budovu a FV instalaci
• Chcete-li zvýšit dostupnost systému
• Chrání vaši investici

Normy a požadavky

Při návrhu a instalaci jakéhokoli fotovoltaického systému je třeba vždy zohlednit aktuální normy a směrnice pro přepěťovou ochranu.

Evropská návrhová norma DIN VDE 0100 část 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Montáž nízkonapěťových systémů, požadavky na speciální zařízení a zařízení; fotovoltaické energetické systémy) a mezinárodní instalační specifikace pro FV zařízení - IEC 60364-7- 712 - oba popisují výběr a instalaci přepěťové ochrany pro FV zařízení. Doporučují také přepěťová ochranná zařízení mezi FV generátory. Ve své publikaci o přepěťové ochraně budov s FV instalací z roku 2010 požaduje Asociace německých pojistitelů majetku (VdS) ochranu před bleskem a přepětím> 10 kW podle třídy ochrany před bleskem III.

Aby byla vaše instalace bezpečná i do budoucna, je samozřejmé, že naše komponenty plně vyhovují všem požadavkům.

Dále se připravuje evropská norma pro součásti ochrany proti přepětí. Tato norma stanoví, do jaké míry musí být přepěťová ochrana navržena do stejnosměrné strany FV systémů. Tato norma je v současné době prEN 50539-11.

Podobný standard v současné době již platí ve Francii - UTE C 61-740-51. Produkty LSP jsou v současné době testovány na shodu s oběma normami, aby mohly poskytovat ještě vyšší úroveň bezpečnosti.

Naše moduly přepěťové ochrany třídy I a třídy II (svodiče B ​​a C) zajišťují rychlé omezení výskytu napětí a bezpečné vybíjení proudu. To vám umožní vyhnout se nákladným škodám nebo možnému úplnému výpadku proudu ve vašem fotovoltaickém zařízení.

Pro budovy se systémy ochrany osvětlení nebo bez nich - máme pro každou aplikaci ten správný produkt! Můžeme dodat moduly podle vašich požadavků - plně přizpůsobené a předem zapojené do pouzder.

Nasazení přepěťových ochran (SPD) ve fotovoltaických systémech

Fotovoltaická energie je důležitou součástí celkové výroby energie z obnovitelných zdrojů energie. Při nasazování přepěťových ochran ve fotovoltaických systémech je třeba vzít v úvahu řadu zvláštních charakteristik. Fotovoltaické systémy mají zdroj stejnosměrného napětí se specifickými vlastnostmi. Koncept systému proto musí brát v úvahu tyto specifické vlastnosti a odpovídajícím způsobem koordinovat použití JPD. Například specifikace SPD pro FV systémy musí být navrženy jak pro maximální napětí solárního generátoru naprázdno (V_OC STC = napětí nezatíženého obvodu za standardních zkušebních podmínek) a také s ohledem na zajištění maximální dostupnosti a bezpečnosti systému.

Vnější ochrana před bleskem

Fotovoltaické systémy vzhledem ke své velké ploše a obecně exponovanému umístění instalace zvláště ohrožují atmosférické výboje - například blesk. V tomto bodě je potřeba rozlišovat mezi účinky přímých úderů blesku a takzvaných nepřímých (indukčních a kapacitních) úderů. Potřeba ochrany před bleskem na jedné straně závisí na normativních specifikacích příslušných norem a na jedné straně nutnost ochrany před bleskem vychází z normativních specifikací příslušných norem. Na druhou stranu to závisí na samotné aplikaci, jinými slovy, v závislosti na tom, zda se jedná o budovu nebo polní instalaci. U instalací v budovách je rozdíl mezi instalací FV generátoru na střeše veřejné budovy - se stávajícím systémem ochrany před bleskem - a instalací na střeše stodoly - bez systému ochrany před bleskem. Polní instalace také nabízejí velké potenciální cíle díky jejich velkoplošným polím modulů; v tomto případě se pro tento typ systému doporučuje řešení externí ochrany před bleskem, aby se zabránilo přímým úderům osvětlení.

Normativní odkazy lze nalézt v IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), dodatku 2 (interpretace podle úrovně ochrany před bleskem nebo úrovně rizika LPL III) [2] a dodatku 5 (ochrana před bleskem a přepětím pro FV systémy) a ve směrnici VdS 2010 [3] (pokud jsou FV systémy> 10 kW, je vyžadována ochrana před bleskem). Kromě toho jsou nutná opatření proti přepětí. Například by měla být dána přednost samostatným jímacím systémům na ochranu FV generátoru. Pokud však není možné zabránit přímému připojení k FV generátoru, jinými slovy nelze dodržet bezpečnou separační vzdálenost, je třeba vzít v úvahu účinky dílčích bleskových proudů. V zásadě by se pro hlavní vedení generátorů měly používat stíněné kabely, aby indukované přepětí bylo co nejnižší. Pokud je navíc dostatečný průřez (min. 16 mm² Cu), lze použít stínění kabelu k vedení částečných bleskových proudů. Totéž platí pro použití uzavřených kovových pouzder. Uzemnění musí být připojeno na obou koncích kabelů a kovových pouzder. Tím je zajištěno, že hlavní vedení generátoru spadají pod LPZ1 (ochrana před bleskem); to znamená, že stačí SPD typu 2. Jinak by byl vyžadován SPD typu 1.

Využití a správná specifikace přepěťových ochran

Obecně je možné považovat nasazení a specifikaci SPD v nízkonapěťových systémech na AC straně za standardní postup; nasazení a správná specifikace návrhu pro generátory PV DC však stále zůstává výzvou. Důvodem je za prvé, solární generátor má své vlastní speciální vlastnosti a za druhé, SPD jsou rozmístěny v DC obvodu. Konvenční SPD se obvykle vyvíjejí pro systémy se střídavým napětím, a nikoli pro systémy stejnosměrného napětí. Příslušné produktové standardy [4] pokrývají tyto aplikace po celá léta a lze je zásadně použít také pro aplikace stejnosměrného napětí. Zatímco však dříve byla realizována relativně nízká napětí FV systému, dnes již dosahují cca. 1000 V DC v nezatíženém FV obvodu. Úkolem je zvládnout systémová napětí v tomto pořadí pomocí vhodných přepěťových ochran. Pozice, ve kterých je technicky vhodné a praktické umístit SPD ve FV systému, závisí především na typu systému, koncepci systému a fyzické ploše. Obrázky 2 a 3 ilustrují hlavní rozdíly: Za prvé, budova s ​​vnější ochranou před bleskem a FV systém namontovaný na střeše (instalace budovy); za druhé, rozsáhlý solární systém (instalace v terénu), který je také vybaven vnějším systémem ochrany před bleskem. V první řadě - kvůli kratším délkám kabelů - je ochrana implementována pouze na stejnosměrný vstup střídače; v druhém případě jsou SPD instalovány ve svorkovnici solárního generátoru (k ochraně solárních modulů) a také na stejnosměrném vstupu střídače (k ochraně střídače). SPD by měla být instalována v blízkosti FV generátoru i v blízkosti střídače, jakmile délka kabelu mezi FV generátorem a střídačem přesáhne 10 metrů (obrázek 2). Standardní řešení pro ochranu strany střídavého proudu, tj. Výstup střídače a síťové napájení, musí být dosaženo použitím SPD typu 2 instalovaných na výstupu střídače a - v případě instalace v budově s externí ochranou před bleskem u napájecího zdroje bod - vybaven svodičem přepětí typu 1 SPD.

Aby bylo zajištěno, že SPD mohou zvládat tak vysoké systémové napětí, osvědčilo se hvězdné připojení skládající se ze tří varistorů spolehlivé a stalo se kvazi standardem (obrázek 4). Pokud dojde k chybě izolace, zůstanou v sérii dva varistory, což účinně zabrání přetížení SPD.

Shrnutí: Ochranné obvody s absolutně nulovým svodovým proudem jsou na místě a je zabráněno náhodné aktivaci odpojovacího mechanismu. Ve výše popsaném scénáři je také účinně zabráněno šíření požáru. Zároveň je zabráněno jakémukoli vlivu zařízení pro monitorování izolace. Pokud tedy dojde k poruše izolace, jsou v sérii stále k dispozici dva varistory. Tímto způsobem je splněn požadavek, že zemním poruchám musí být vždy zabráněno. Svodič LSP SPD typu 2 SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000 Vdc poskytuje dobře otestované praktické řešení a byla testována na soulad se všemi současnými normami (UTE C 61-740-51 a prEN 50539-11) (obrázek 4). Tímto způsobem nabízíme nejvyšší možnou úroveň bezpečnosti pro použití v DC obvodech.

Praktické aplikace

Jak již bylo uvedeno, v praktických řešeních se rozlišuje mezi stavební a polní instalací. Pokud je nainstalováno externí řešení ochrany před bleskem, měl by být FV generátor přednostně integrován do tohoto systému jako systém izolovaného svodiče. IEC 62305-3 specifikuje, že musí být dodržena vzdálenost zakončení. Pokud to nelze udržet, je třeba vzít v úvahu účinky dílčích bleskových proudů. V tomto bodě stanoví norma pro ochranu před bleskem IEC 62305-3 Dodatky 2 v oddíle 17.3: „Pro snížení indukovaných přepětí by se pro hlavní vedení generátoru měly používat stíněné kabely.“ Při dostatečném průřezu (min. 16 mm² Cu) lze použít stínění kabelu také k vedení částečných bleskových proudů. Dodatek (obrázek 5) - Ochrana před bleskem pro fotovoltaické systémy - vydaný ABB (Výborem pro ochranu před bleskem a bleskem (Německé) asociace pro elektrické, elektronické a informační technologie) stanoví, že hlavní vedení generátorů by měla být stíněná . To znamená, že svodiče bleskového proudu (SPD typ 1) nejsou nutné, i když svodiče přepětí (SPD typ 2) jsou nutné na obou stranách. Jak ukazuje obrázek 5, stíněné hlavní generátorové vedení nabízí praktické řešení a v procesu dosahuje stavu LPZ 1. Tímto způsobem jsou instalovány svodiče přepětí SPD typu 2 v souladu se specifikacemi norem.

Ready-to-fit řešení

Aby byla zajištěna co nejjednodušší instalace na místě, nabízí společnost LSP řešení připravená k montáži na ochranu stejnosměrné a střídavé strany střídačů. Plug-and-play FV boxy zkracují dobu instalace. LSP také na vaše přání provede montáže specifické pro zákazníka. Více informací je k dispozici na www.lsp-international.com

Poznámka:

Je třeba dodržovat normy a směrnice specifické pro danou zemi

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) část 712: 2006-06, Požadavky na speciální instalace nebo umístění. Solární fotovoltaické (FV) napájecí systémy

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Ochrana před bleskem, část 3: Ochrana zařízení a lidí, dodatek 2, výklad podle třídy ochrany nebo úrovně rizika III LPL, dodatek 5, blesk a přepěťová ochrana pro FV systémy

[3] Směrnice VdS 2010: 2005-07 Ochrana před bleskem a přepětím zaměřená na rizika; Pokyny pro prevenci ztrát, VdS Schadenverhütung Verlag (vydavatelé)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Nízkonapěťové přepěťové ochrany - Část 11: Přepěťové ochrany pro použití v nízkonapěťových energetických systémech - požadavky a zkoušky

[5] IEC 62305-3 Ochrana před bleskem - Část 3: Fyzické poškození konstrukcí a ohrožení života

[6] IEC 62305-4 Ochrana před bleskem - Část 4: Elektrické a elektronické systémy v konstrukcích

[7] prEN 50539-11 Svodiče přepětí nízkého napětí - Svodiče přepětí pro specifické aplikace včetně stejnosměrného proudu - Část 11: Požadavky a zkoušky pro SPD ve fotovoltaických aplikacích

[8] Francouzský produktový standard pro přepěťovou ochranu v oblasti stejnosměrného proudu UTE C 61-740-51