Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd DC ar gyfer Gosodiadau PV

Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd DC ar gyfer Gosodiadau PV PV-Combiner-Box-02

Dyfais Amddiffynnol Ymchwydd PV Panel Solar PV PV

Oherwydd bod yn rhaid cynllunio Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd DC ar gyfer Gosodiadau PV i ddarparu amlygiad llawn i olau'r haul, maent yn agored iawn i effeithiau mellt. Mae cynhwysedd arae PV yn uniongyrchol gysylltiedig â'i arwynebedd agored, felly mae effaith bosibl digwyddiadau mellt yn cynyddu gyda maint y system. Pan fydd goleuadau'n digwydd yn aml, gall systemau PV heb ddiogelwch ddioddef niwed sylweddol dro ar ôl tro i gydrannau allweddol. Mae hyn yn arwain at gostau atgyweirio ac amnewid sylweddol, amser segur system a cholli refeniw. Mae dyfeisiau amddiffyn rhag ymchwydd (SPDs) sydd wedi'u cynllunio, eu nodi a'u gosod yn briodol yn lleihau effaith bosibl digwyddiadau mellt pan gânt eu defnyddio ar y cyd â systemau amddiffyn mellt peirianyddol.

Mae system amddiffyn mellt sy'n ymgorffori elfennau sylfaenol fel terfynellau aer, dargludyddion i lawr priodol, bondio equipotential ar gyfer yr holl gydrannau sy'n cario cerrynt ac egwyddorion sylfaen priodol yn darparu canopi o amddiffyniad rhag streiciau uniongyrchol. Os oes unrhyw bryder o risg mellt ar eich safle PV, argymhellaf yn fawr logi peiriannydd trydanol proffesiynol sydd ag arbenigedd yn y maes hwn i ddarparu astudiaeth asesu risg a dyluniad system amddiffyn os oes angen.

Mae'n bwysig deall y gwahaniaeth rhwng systemau amddiffyn mellt a SPDs. Pwrpas system amddiffyn mellt yw sianelu streic mellt uniongyrchol trwy ddargludyddion sylweddol sy'n cludo cerrynt i'r ddaear, gan arbed strwythurau ac offer rhag bod yn llwybr y gollyngiad hwnnw neu gael eu taro'n uniongyrchol. Mae SPDs yn cael eu cymhwyso i systemau trydanol i ddarparu llwybr gollwng i'r ddaear er mwyn arbed cydrannau'r systemau hynny rhag bod yn agored i'r llifau foltedd uchel a achosir gan effeithiau uniongyrchol neu anuniongyrchol anomaleddau mellt neu system bŵer. Hyd yn oed gyda system amddiffyn mellt allanol ar waith, heb SPDs, gall effeithiau mellt achosi difrod mawr i gydrannau o hyd.

At ddibenion yr erthygl hon, cymeraf fod rhyw fath o amddiffyniad mellt ar waith ac yn archwilio mathau, swyddogaeth a buddion y defnydd ychwanegol o SPDs priodol. Ar y cyd â system amddiffyn mellt sydd wedi'i beiriannu'n iawn, mae defnyddio SPDs mewn lleoliadau system allweddol yn amddiffyn cydrannau mawr fel gwrthdroyddion, modiwlau, offer mewn blychau cyfuno, a systemau mesur, rheoli a chyfathrebu.

Pwysigrwydd SPDs

Ar wahân i ganlyniadau streiciau mellt uniongyrchol i'r araeau, mae ceblau pŵer rhyng-gysylltiedig yn agored iawn i byrhoedlog a achosir yn electromagnetig. Mae trosglwyddyddion a achosir yn uniongyrchol neu'n anuniongyrchol gan fellt, yn ogystal â phreswylwyr a gynhyrchir gan swyddogaethau newid cyfleustodau, yn datgelu offer trydanol ac electronig i or-foltedd uchel iawn o hyd byr iawn (degau i gannoedd o ficrosecondau). Gall dod i gysylltiad â'r folteddau dros dro hyn achosi methiant trychinebus i gydran a allai fod yn amlwg gan ddifrod mecanyddol ac olrhain carbon neu fod yn ddisylw ond yn dal i achosi methiant offer neu system.

Mae amlygiad tymor hir i byrhoedlog maint is yn dirywio deunydd dielectrig ac inswleiddio mewn offer system PV nes bod dadansoddiad terfynol. Yn ogystal, gall trosglwyddyddion foltedd ymddangos ar gylchedau mesur, rheoli a chyfathrebu. Efallai y bydd y byrhoedlog hyn yn ymddangos yn signalau neu wybodaeth wallus, gan achosi i offer gamweithio neu gau. Mae lleoliad strategol SPDs yn lliniaru'r materion hyn oherwydd eu bod yn gweithredu fel dyfeisiau byrhau neu glampio.

Nodweddion Technegol SPDs

Y dechnoleg SPD fwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn cymwysiadau PV yw'r varistor metel ocsid (MOV), sy'n gweithredu fel dyfais clampio foltedd. Mae technolegau SPD eraill yn cynnwys y deuod eirlithriad silicon, bylchau gwreichionen dan reolaeth, a thiwbiau gollwng nwy. Mae'r ddau olaf yn ddyfeisiau newid sy'n ymddangos fel cylchedau byr neu frân. Mae gan bob technoleg ei nodweddion ei hun, sy'n golygu ei bod yn fwy neu'n llai addas ar gyfer cymhwysiad penodol. Gellir cydlynu cyfuniadau o'r dyfeisiau hyn hefyd i ddarparu nodweddion mwy optimaidd nag y maent yn eu cynnig yn unigol. Mae Tabl 1 yn rhestru'r prif fathau SPD a ddefnyddir mewn systemau PV ac yn manylu ar eu nodweddion gweithredu cyffredinol.

Rhaid i SPD allu newid cyflyrau yn ddigon cyflym am yr amser byr y mae dros dro yn bresennol ac i ollwng maint y cerrynt dros dro heb fethu. Rhaid i'r ddyfais hefyd leihau'r cwymp foltedd ar draws y gylched SPD i amddiffyn yr offer y mae'n gysylltiedig ag ef. Yn olaf, ni ddylai swyddogaeth SPD ymyrryd â swyddogaeth arferol y gylched honno.

Diffinnir nodweddion gweithredu SPD gan sawl paramedr y mae'n rhaid i bwy bynnag sy'n dewis y SPDs eu deall. Mae'r pwnc hwn yn gofyn am fwy o fanylion y gellir eu cynnwys yma, ond mae'r canlynol yn rhai paramedrau y dylid eu hystyried: y foltedd gweithredu parhaus uchaf, cymhwysiad ac neu dc, cerrynt rhyddhau enwol (wedi'i ddiffinio gan faint a tonffurf), lefel amddiffyn foltedd (y foltedd terfynell sy'n bresennol pan fydd yr SPD yn gollwng cerrynt penodol) a gor-foltedd dros dro (gor-foltedd parhaus y gellir ei gymhwyso am amser penodol heb niweidio'r SPD).

Gellir gosod SPDs sy'n defnyddio gwahanol dechnolegau cydran yn yr un cylchedau. Fodd bynnag, rhaid eu dewis yn ofalus i sicrhau cydgysylltiad ynni rhyngddynt. Rhaid i'r dechnoleg gydran sydd â'r sgôr rhyddhau uwch ollwng maint mwyaf y cerrynt dros dro sydd ar gael tra bod y dechnoleg gydran arall yn lleihau'r foltedd dros dro gweddilliol i faint is wrth iddo ollwng cerrynt llai.

Rhaid bod gan yr SPD ddyfais hunan-amddiffyn annatod sy'n ei datgysylltu o'r gylched pe bai'r ddyfais yn methu. I wneud y datgysylltiad hwn yn amlwg, mae llawer o SPDs yn arddangos baner sy'n nodi ei statws datgysylltu. Mae nodi statws yr SPD trwy set ategol annatod o gysylltiadau yn nodwedd well a all ddarparu signal i leoliad anghysbell. Nodwedd cynnyrch pwysig arall i'w ystyried yw a yw'r SPD yn defnyddio modiwl symudadwy bys-ddiogel sy'n caniatáu disodli modiwl a fethwyd yn hawdd heb offer neu'r angen i ddad-egnïo'r cylched.

Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd AC ar gyfer Ystyriaethau Gosodiadau PV

Mae fflachiadau mellt o'r cymylau i'r system amddiffyn mellt, y strwythur PV neu dir cyfagos yn achosi codiad potensial daear lleol o ran cyfeiriadau tir pell. Mae dargludyddion sy'n rhychwantu'r pellteroedd hyn yn datgelu offer i folteddau sylweddol. Mae effeithiau codiadau potensial daear yn cael eu profi'n bennaf ar y pwynt cysylltu rhwng system PV wedi'i chlymu â'r grid a'r cyfleustodau wrth fynedfa'r gwasanaeth - y pwynt lle mae'r tir lleol wedi'i gysylltu'n drydanol â thir y cyfeirir ato o bell.

Dylid gosod amddiffyniad ymchwydd wrth fynedfa'r gwasanaeth i amddiffyn ochr cyfleustodau'r gwrthdröydd rhag niweidio byrhoedlog. Mae'r byrhoedlog a welir yn y lleoliad hwn o faint a hyd uchel ac felly mae'n rhaid eu rheoli trwy amddiffyniad ymchwydd gyda graddfeydd cerrynt rhyddhau uchel priodol. Mae bylchau gwreichionen dan reolaeth a ddefnyddir wrth gydlynu â MOVs yn ddelfrydol at y diben hwn. Gall technoleg bwlch gwreichionen ollwng ceryntau mellt uchel trwy ddarparu swyddogaeth bondio equipotential yn ystod y byrhoedlog mellt. Mae gan yr MOV cydgysylltiedig y gallu i glampio'r foltedd gweddilliol i lefel dderbyniol.

Yn ogystal ag effeithiau codiad potensial-daear, gall ochr newid yr gwrthdröydd gael ei effeithio gan byrhoedlog a achosir gan fellt a switsh cyfleustodau sydd hefyd yn ymddangos wrth fynedfa'r gwasanaeth. Er mwyn lleihau difrod posibl i offer, dylid defnyddio amddiffyniad ymchwydd AC sydd â sgôr briodol mor agos â phosibl i derfynellau cerrynt yr gwrthdröydd, gyda'r llwybr byrraf a sychaf ar gyfer dargludyddion sydd â digon o ardal drawsdoriadol. Mae peidio â gweithredu'r maen prawf dylunio hwn yn arwain at ostyngiad foltedd uwch na'r angen yn y gylched SPD wrth ei ollwng ac yn dinoethi'r offer gwarchodedig i folteddau dros dro uwch na'r angen.

Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd DC ar gyfer Ystyriaethau Gosodiadau PV

Gall streiciau uniongyrchol i strwythurau daear cyfagos (gan gynnwys y system amddiffyn mellt), a fflachiadau rhyng-gwmwl a all fod o faint 100 kA achosi caeau magnetig cysylltiedig sy'n cymell ceryntau dros dro i geblau dc system PV. Mae'r folteddau dros dro hyn yn ymddangos mewn terfynellau offer ac yn achosi inswleiddio a methiannau dielectrig cydrannau allweddol.

Mae gosod SPDs mewn lleoliadau penodol yn lliniaru effaith y ceryntau mellt ysgogedig a rhannol hyn. Mae'r SPD wedi'i osod yn gyfochrog rhwng y dargludyddion egniol a'r ddaear. Mae'n newid cyflwr o ddyfais rhwystriant uchel i ddyfais rhwystriant isel pan fydd y gor-foltedd yn digwydd. Yn y cyfluniad hwn, mae'r SPD yn gollwng y cerrynt dros dro cysylltiedig, gan leihau'r gor-foltedd a fyddai fel arall yn bresennol yn y terfynellau offer. Nid yw'r ddyfais gyfochrog hon yn cario unrhyw gerrynt llwyth. Rhaid i'r SPD a ddewiswyd gael ei ddylunio, ei raddio a'i gymeradwyo'n benodol i'w gymhwyso ar folteddau PV dc. Rhaid i'r datgysylltiad SPD annatod allu torri ar draws yr arc dc mwy difrifol, nad yw i'w gael ar gymwysiadau ac.

Mae cysylltu modiwlau MOV mewn cyfluniad Y yn gyfluniad SPD a ddefnyddir yn gyffredin ar systemau PV mawr ar raddfa fasnachol a chyfleustodau sy'n gweithredu ar foltedd cylched agored uchaf o 600 neu 1,000 Vdc. Mae pob coes o'r Y yn cynnwys modiwl MOV wedi'i gysylltu â phob polyn ac i'r ddaear. Mewn system ddi-ddaear, mae dau fodiwl rhwng pob polyn, a rhwng y polyn a'r ddaear. Yn y cyfluniad hwn, mae pob modiwl yn cael ei raddio am hanner foltedd y system, felly hyd yn oed os oes nam polyn i'r ddaear yn digwydd, nid yw'r modiwlau MOV yn fwy na'u gwerth graddedig.

Ystyriaethau Amddiffyn Ymchwydd System Nonpower

Yn yr un modd ag y mae offer a chydrannau system bŵer yn agored i effeithiau mellt, felly hefyd yr offer a geir yn y systemau mesur, rheoli, offeryniaeth, SCADA a chyfathrebu sy'n gysylltiedig â'r gosodiadau hyn. Yn yr achosion hyn, mae'r cysyniad sylfaenol o amddiffyn rhag ymchwydd yr un peth ag y mae ar gylchedau pŵer. Fodd bynnag, oherwydd bod yr offer hwn fel arfer yn llai goddefgar o ysgogiadau gor-foltedd ac yn fwy tueddol o gael signalau gwallus ac i gael eu heffeithio'n andwyol gan ychwanegu cyfresi neu gydrannau cyfochrog i'r cylchedau, rhaid rhoi mwy o ofal i nodweddion pob SPD a ychwanegir. Gelwir am SPDs penodol yn ôl p'un a yw'r cydrannau hyn yn cyfathrebu trwy bâr dirdro, Ethernet CAT 6 neu RF cyfechelog. Yn ogystal, rhaid i SPDs a ddewisir ar gyfer cylchedau nonpower allu gollwng y ceryntau dros dro heb fethu, darparu lefel amddiffyn foltedd ddigonol ac ymatal rhag ymyrryd â swyddogaeth y system - gan gynnwys rhwystriant cyfres, cynhwysedd llinell-i-linell a daear a lled band amledd. .

Camgymeriadau Cyffredin SPDs

Mae SPDs wedi'u cymhwyso i gylchedau pŵer ers blynyddoedd lawer. Mae'r mwyafrif o gylchedau pŵer cyfoes yn systemau cyfredol eiledol. O'r herwydd, mae'r rhan fwyaf o offer amddiffyn rhag ymchwydd wedi'i ddylunio i'w ddefnyddio mewn systemau cerrynt eiledol. Yn anffodus, mae cyflwyno systemau PV mawr masnachol a chyfleustodau a'r nifer cynyddol o systemau a ddefnyddir wedi arwain at gam-gymhwyso i ochr dc SPDs a ddyluniwyd ar gyfer systemau ac. Yn yr achosion hyn, mae'r SPDs yn perfformio'n amhriodol, yn enwedig yn ystod eu dull methu, oherwydd nodweddion systemau PV dc.

Mae MOVs yn darparu nodweddion rhagorol ar gyfer gwasanaethu fel SPDs. Os cânt eu graddio'n iawn a'u cymhwyso'n gywir, maent yn perfformio mewn modd o ansawdd ar gyfer y swyddogaeth honno. Fodd bynnag, fel pob cynnyrch trydanol, gallant fethu. Gall methiant gael ei achosi gan wresogi amgylchynol, gollwng ceryntau sy'n fwy na'r hyn y mae'r ddyfais wedi'i gynllunio i'w drin, gollwng gormod o weithiau neu fod yn agored i amodau gor-foltedd parhaus.

Felly, mae SPDs wedi'u cynllunio gyda switsh datgysylltu a weithredir yn thermol sy'n eu gwahanu o'r cysylltiad cyfochrog â'r gylched dc egnïol pe bai hynny'n angenrheidiol. Gan fod rhywfaint o gerrynt yn llifo drwodd wrth i'r SPD fynd i mewn i'r modd methu, mae arc bach yn ymddangos wrth i'r switsh datgysylltu thermol weithredu. Pan gaiff ei gymhwyso ar gylched cerrynt eiledol, mae croesfan sero gyntaf y cerrynt a gyflenwir gan generadur yn diffodd yr arc hwnnw, ac mae'r SPD yn cael ei dynnu o'r gylched yn ddiogel. Os yw'r un ac SPD yn cael ei gymhwyso i ochr dc system PV, yn enwedig folteddau uchel, nid oes croesfan sero i'r cerrynt mewn tonffurf dc. Ni all y switsh arferol a weithredir yn thermol ddiffodd y cerrynt arc, ac mae'r ddyfais yn methu.

Mae gosod cylched ffordd osgoi wedi'i asio gyfochrog o amgylch yr MOV yn un dull i oresgyn diffodd yr arc fai dc. Pe bai'r datgysylltiad thermol yn gweithredu, mae arc yn dal i ymddangos ar draws ei gysylltiadau agoriadol; ond mae'r cerrynt arc hwnnw'n cael ei ailgyfeirio i lwybr cyfochrog sy'n cynnwys ffiws lle mae'r arc wedi'i ddiffodd, ac mae'r ffiws yn torri ar draws cerrynt y nam.

Nid yw asio i fyny'r afon cyn yr SPD, fel y gellir ei gymhwyso ar systemau ac, yn briodol ar systemau dc. Efallai na fydd y cerrynt cylched byr sydd ar gael i weithredu'r ffiws (fel mewn dyfais amddiffyn dros dro) yn ddigonol pan fydd y generadur ar allbwn pŵer is. O ganlyniad, mae rhai gweithgynhyrchwyr SPD wedi ystyried hyn yn eu dyluniad. Mae UL wedi addasu ei safon gynharach trwy ei ychwanegu at y safon amddiffyn rhag ymchwydd ddiweddaraf - UL 1449. Mae'r trydydd argraffiad hwn yn benodol berthnasol i systemau PV.

Rhestr Wirio SPD

Er gwaethaf y risg mellt uchel y mae llawer o osodiadau PV yn agored iddo, gellir eu hamddiffyn trwy gymhwyso SPDs a system amddiffyn mellt sydd wedi'i beiriannu'n iawn. Dylai gweithredu SPD yn effeithiol gynnwys yr ystyriaethau a ganlyn:

  • Lleoliad cywir yn y system
  • Gofynion terfynu
  • Sylfaen a bondio priodol y system tir offer
  • Sgôr rhyddhau
  • Lefel diogelu foltedd
  • Addasrwydd ar gyfer y system dan sylw, gan gynnwys cymwysiadau dc yn erbyn ac
  • Modd methu
  • Arwydd statws lleol ac anghysbell
  • Modiwlau y gellir eu hadnewyddu'n hawdd
  • Ni ddylai unrhyw effaith ar swyddogaeth system arferol, yn benodol ar systemau nad ydynt yn bwer