Overspændingsbeskyttelse til solcelleanlæg

Solcelleanlæg (PV) til udnyttelse af vedvarende energi er i stor risiko fra lynudledninger på grund af deres udsatte placering og store overfladeareal.

Skader på individuelle segmenter eller svigt i hele installationen kan være konsekvensen.

Lynstrømme og overspænding forårsager ofte skade på invertere og solcellemoduler. Disse skader betyder større omkostninger for operatøren af ​​solcelleanlægget. Der er ikke kun højere reparationsomkostninger, men produktiviteten af ​​anlægget reduceres også betydeligt. Derfor bør et solcelleanlæg altid integreres i den eksisterende strategi for lynbeskyttelse og jordforbindelse.

For at undgå disse afbrydelser skal de lyn- og overspændingsbeskyttelsesstrategier, der er i brug, interagere med hinanden. Vi giver dig den support, du har brug for, så dit anlæg fungerer problemfrit og leverer det forventede udbytte! Derfor skal du beskytte din solcelleanlæg til belysning og overspændingsbeskyttelse mod LSP:

• For at beskytte din bygning og PV-installation
• For at øge systemtilgængeligheden
• For at beskytte din investering

Standarder og krav

De nuværende standarder og direktiver for overspændingsbeskyttelse skal altid tages i betragtning ved konstruktion og installation af ethvert solcelleanlæg.

Den europæiske udkast til standard DIN VDE 0100 del 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Opstilling af lavspændingssystemer, krav til specielt udstyr og faciliteter; solcelleanlæg) og de internationale installationsspecifikationer for solcelleanlæg - IEC 60364-7- 712 - begge beskriver valg og installation af overspændingsbeskyttelse til solcelleanlæg. De anbefaler også overspændingsbeskyttelsesanordninger mellem PV-generatorerne. I sin publikation fra 2010 om overspændingsbeskyttelse for bygninger med solcelleanlæg kræver Association of German Property Insurance (VdS)> 10 kW lyn- og overspændingsbeskyttelse i overensstemmelse med lynbeskyttelsesklasse III.

For at sikre at din installation er fremtidssikker, siger det sig selv, at vores komponenter fuldt ud opfylder alle krav.

Desuden er en europæisk standard for overspændingsbeskyttelseskomponenter under udarbejdelse. Denne standard specificerer i hvilket omfang overspændingsspændingsbeskyttelse skal designes i DC-siden af ​​solcelleanlæg. Denne standard er i øjeblikket prEN 50539-11.

En lignende standard er i øjeblikket allerede i kraft i Frankrig - UTE C 61-740-51. LSP's produkter testes i øjeblikket for at overholde begge standarder, så de kan give et endnu højere sikkerhedsniveau.

Vores overspændingsbeskyttelsesmoduler i klasse I og klasse II (B- og C-afledere) sikrer, at spændingshændelser hurtigt begrænses, og at strømmen aflades sikkert. Dette giver dig mulighed for at undgå dyre skader eller muligheden for fuldstændigt strømsvigt i dit solcelleanlæg.

Til bygninger med eller uden lysbeskyttelsessystemer - vi har det rigtige produkt til enhver anvendelse! Vi kan levere modulerne, som du har brug for - fuldt skræddersyet og kablet til huse.

Implementering af overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD'er) i solcelleanlæg

Fotovoltaisk energi er en vital komponent i den samlede energiproduktion fra vedvarende energikilder. Der er en række specielle egenskaber, der skal overvejes, når der installeres overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD'er) i solcelleanlæg. Solcelleanlæg har en jævnstrømskilde med specifikke egenskaber. Systemkonceptet skal derfor tage disse specifikke egenskaber i betragtning og koordinere brugen af ​​SPD'er i overensstemmelse hermed. F.eks. Skal SPD-specifikationer for solcelleanlæg være designet både til en maksimal ikke-belastningsspænding fra solgeneratoren (V_OC STC = spænding i det ubelastede kredsløb under standard testforhold) samt med hensyn til at sikre maksimal systemtilgængelighed og sikkerhed.

Ekstern lynbeskyttelse

På grund af deres store overfladeareal og generelt eksponerede installationssted risikerer solcelleanlæg især risici fra atmosfæriske udledninger - såsom lyn. På dette tidspunkt er der behov for at skelne mellem virkningerne af direkte lynnedslag og såkaldte indirekte (induktive og kapacitive) strejker. På den ene side afhænger nødvendigheden af ​​lynbeskyttelse af de normative specifikationer for de relevante standarder, og på den ene side bruger nødvendigheden af ​​lynbeskyttelse på de normative specifikationer for de relevante standarder. På den anden side afhænger det af selve applikationen, med andre ord afhængigt af om det er en bygning eller en feltinstallation. Med bygningsinstallationer tegnes der en forskel mellem installationen af ​​en PV-generator på taget af en offentlig bygning - med et eksisterende lynbeskyttelsessystem - og installationen på taget af en stald - uden et lynbeskyttelsessystem. Markinstallationer tilbyder også store potentielle mål på grund af deres store områdemodularrays; i dette tilfælde anbefales en ekstern lynbeskyttelsesløsning til denne type system for at forhindre direkte belysning.

Normative referencer findes i IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Supplement 2 (fortolkning i henhold til lynbeskyttelsesniveau eller risikoniveau LPL III) [2] og Supplement 5 (lyn- og overspændingsbeskyttelse til solcelleanlæg) og i VdS-direktivet 2010 [3] (hvis solcelleanlæg> 10 kW er lynbeskyttelse påkrævet). Derudover kræves overspændingsbeskyttelsesforanstaltninger. F.eks. Bør der foretrækkes at adskille lufttermineringssystemer for at beskytte PV-generatoren. Men hvis det ikke er muligt at undgå en direkte forbindelse til PV-generatoren, med andre ord, kan den sikre adskillelsesafstand ikke opretholdes, skal der tages højde for virkningerne af delvise lynstrømme. Grundlæggende skal afskærmede kabler anvendes til generatorens hovedledninger for at holde inducerede overspændinger så lave som muligt. Desuden, hvis tværsnittet er tilstrækkeligt (min. 16 mm² Cu), kan kabelafskærmningen bruges til at lede delvise lynstrømme. Det samme gælder brugen af ​​lukkede metalhuse. Jording skal tilsluttes i begge ender af kabler og metalhuse. Det sikrer, at generatorens hovedledninger falder ind under LPZ1 (Lightning Protection Zone); det betyder, at en SPD type 2 er tilstrækkelig. Ellers kræves en SPD type 1.

Anvendelse og korrekt specifikation af overspændingsbeskyttelsesanordninger

Generelt er det muligt at overveje implementering og specifikation af SPD'er i lavspændingssystemer på AC-siden som en standardprocedure; Imidlertid er implementeringen og den korrekte designspecifikation for PV DC-generatorer stadig en udfordring. Årsagen er for det første, at en solgenerator har sine egne specielle egenskaber, og for det andet er SPD'er indsat i DC-kredsløbet. Konventionelle SPD'er er typisk udviklet til skiftende spænding og ikke direkte spændingssystemer. Relevante produktstandarder [4] har dækket disse applikationer i årevis, og disse kan grundlæggende også anvendes på jævnspændingsapplikationer. Mens tidligere relativt lave PV-systemspændinger blev realiseret, opnår disse i dag allerede ca. 1000 V DC i det ubelastede PV-kredsløb. Opgaven er at mestre systemspændinger i den rækkefølge med egnede overspændingsbeskyttelsesanordninger. De positioner, hvor det er teknisk hensigtsmæssigt og praktisk at placere SPD'er i et PV-system, afhænger primært af systemtypen, systemkonceptet og det fysiske overfladeareal. Figur 2 og 3 illustrerer de principielle forskelle: For det første en bygning med ekstern lynbeskyttelse og et PV-system monteret på taget (bygningsinstallation); for det andet et ekspansivt solenergisystem (feltinstallation), også udstyret med et eksternt lynbeskyttelsessystem. I første omgang - på grund af de kortere kabellængder - er beskyttelse kun implementeret ved DC-indgangen på inverteren; i det andet tilfælde installeres SPD'er i solcellegeneratorens klemkasse (for at beskytte solmodulerne) såvel som ved DC-indgangen på inverteren (for at beskytte inverteren). SPD'er skal installeres tæt på solcellegeneratoren såvel som tæt på inverteren, så snart kabellængden, der kræves mellem solcellegeneratoren og inverteren, strækker sig ud over 10 meter (figur 2). Standardløsningen til beskyttelse af vekselstrømsiden, dvs. inverterudgang og netforsyning, skal derefter opnås ved hjælp af type 2 SPD'er installeret på inverterudgangen og - i tilfælde af en bygningsinstallation med ekstern lynbeskyttelse ved strømforsyningen punkt - udstyret med en SPD type 1 overspændingsafbryder.

For at sikre, at SPD'er kan mestre sådanne høje systemspændinger, har stjerneforbindelsen bestående af tre varistorer vist sig at være pålidelig og er blevet etableret som en kvasistandard (figur 4). Hvis der opstår en isolationsfejl, er der stadig to varistorer i serien, hvilket effektivt forhindrer SPD i at blive overbelastet.

For at opsummere: beskyttelseskredsløb med absolut nul lækstrøm er på plads, og en utilsigtet aktivering af frakoblingsmekanismen forhindres. I scenariet beskrevet ovenfor forhindres spredning af ild også effektivt. Og på samme tid undgås enhver indflydelse fra en isoleringsovervågningsenhed. Så hvis der opstår en isolationsfejl, er der altid to varistorer i serien. På denne måde er kravet om, at jordfejl altid skal forhindres, opfyldt. LSP's SPD type 2-afleder SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000Vdc giver en velafprøvet, praktisk løsning og er testet for overholdelse af alle nuværende standarder (UTE C 61-740-51 og prEN 50539-11) (figur 4). På denne måde tilbyder vi den højeste grad af sikkerhed, der er tilgængelig til brug i DC-kredsløb.

Praktiske anvendelser

Som allerede nævnt tegnes der en forskel mellem bygnings- og feltinstallationer i praktiske løsninger. Hvis der er monteret en ekstern lynbeskyttelsesløsning, skal PV-generatoren fortrinsvis integreres i dette system som et isoleret system til aflederanordninger. IEC 62305-3 specificerer, at afstanden til luftterminering skal opretholdes. Hvis det ikke kan opretholdes, skal der tages hensyn til virkningerne af delvise lynstrømme. På dette punkt hedder standarden for beskyttelse mod lyn IEC 62305-3 Supplements 2 i afsnit 17.3: 'at reducere inducerede overspændinger afskærmede kabler skal bruges til generatorens hovedledninger'. Hvis tværsnittet er tilstrækkeligt (min. 16 mm² Cu), kan kabelafskærmningen også bruges til at udføre delvise lynstrømme. Supplement (figur 5) - Beskyttelse mod lyn for solcelleanlæg - udstedt af ABB (Komité for lynbeskyttelse og lynforskning fra (tysk) sammenslutning for elektriske, elektroniske og informationsteknologier) siger, at hovedlinjerne til generatorerne skal være afskærmet . Dette betyder, at lynstrømsafledere (SPD type 1) ikke er påkrævet, selvom overspændingsafbrydere (SPD type 2) er nødvendige på begge sider. Som figur 5 illustrerer, tilbyder en afskærmet hovedgeneratorlinje en praktisk løsning og opnår LPZ 1-status i processen. På denne måde indsættes SPD type 2 overspændingsafledere i overensstemmelse med standardspecifikationer.

Klar til montering

For at sikre, at installationen på stedet er så ligetil som muligt, tilbyder LSP klar-til-montering-løsninger til beskyttelse af DC- og AC-siderne på invertere. Plug-and-play PV-kasser reducerer installationstiden. LSP udfører også kundespecifikke samlinger efter din anmodning. Flere oplysninger findes på www.lsp-international.com

Bemærk:

Landespecifikke standarder og retningslinjer skal overholdes

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) del 712: 2006-06, Krav til specielle installationer eller placeringer. Solcelleanlæg (PV)

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Lynbeskyttelse, del 3: Beskyttelse af faciliteter og mennesker, supplement 2, fortolkningen i henhold til beskyttelsesklasse eller risikoniveau III LPL, Supplement 5, lyn og overspændingsbeskyttelse til solcelleanlæg

[3] VdS-direktiv 2010: 2005-07 Risikorienteret lyn- og overspændingsbeskyttelse; Retningslinjer for tabsforebyggelse, VdS Schadenverhütung Verlag (udgivere)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Overspændingsbeskyttelsesanordninger til lavspænding - Del 11: Overspændingsbeskyttelsesanordninger til brug i lavspændingssystemer - krav og test

[5] IEC 62305-3 Beskyttelse mod lyn - Del 3: Fysisk skade på strukturer og livsfare

[6] IEC 62305-4 Beskyttelse mod lyn - Del 4: Elektriske og elektroniske systemer inden for strukturer

[7] prEN 50539-11 Overspændingsbeskyttelsesanordninger til lavspænding - Overspændingsbeskyttelsesanordninger til specifik anvendelse inklusive jævnstrøm - Del 11: Krav og test for SPD'er i solcelleanvendelser

[8] Fransk produktstandard for overspændingsbeskyttelse i DC-området UTE C 61-740-51