Προστασία από κεραυνούς και υπέρταση για φωτοβολταϊκά συστήματα στον τελευταίο όροφο

Προς το παρόν, είναι εγκατεστημένα πολλά φωτοβολταϊκά συστήματα. Με βάση το γεγονός ότι η αυτοπαραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια είναι γενικά φθηνότερη και παρέχει υψηλό βαθμό ηλεκτρικής ανεξαρτησίας από το δίκτυο, τα φωτοβολταϊκά συστήματα θα γίνουν αναπόσπαστο μέρος των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων στο μέλλον. Ωστόσο, αυτά τα συστήματα εκτίθενται σε όλες τις καιρικές συνθήκες και πρέπει να τα αντέχουν για δεκαετίες.

Τα καλώδια των φωτοβολταϊκών συστημάτων εισέρχονται συχνά στο κτίριο και εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις μέχρι να φτάσουν στο σημείο σύνδεσης του δικτύου.

Οι αστραπές προκαλούν ηλεκτρικές παρεμβολές στο πεδίο και διεξάγονται. Αυτό το φαινόμενο αυξάνεται σε σχέση με την αύξηση των μηκών των καλωδίων ή των βρόχων αγωγού. Οι υπερτάσεις δεν καταστρέφουν μόνο τις φωτοβολταϊκές μονάδες, τους μετατροπείς και τα ηλεκτρονικά τους συστήματα παρακολούθησης, αλλά και τις συσκευές στην εγκατάσταση του κτιρίου.

Το πιο σημαντικό, οι εγκαταστάσεις παραγωγής βιομηχανικών κτιρίων μπορεί επίσης εύκολα να υποστούν ζημιά και η παραγωγή μπορεί να σταματήσει.

Εάν εγχυθούν υπερτάσεις σε συστήματα που απέχουν πολύ από το ηλεκτρικό δίκτυο, το οποίο αναφέρεται επίσης ως αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα, ενδέχεται να διακοπεί η λειτουργία εξοπλισμού που τροφοδοτείται από ηλιακό ηλεκτρισμό (π.χ. ιατρικός εξοπλισμός, παροχή νερού).

Η αναγκαιότητα ενός συστήματος προστασίας από κεραυνούς στον τελευταίο όροφο

Η ενέργεια που απελευθερώνεται από μια αστραπή είναι μια από τις πιο συχνές αιτίες της φωτιάς. Επομένως, η προσωπική προστασία και η πυροπροστασία είναι υψίστης σημασίας σε περίπτωση άμεσης αστραπής στο κτίριο.

Στο στάδιο σχεδιασμού ενός φωτοβολταϊκού συστήματος, είναι προφανές εάν ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς είναι εγκατεστημένο σε ένα κτίριο. Οι κανονισμοί κτιρίων ορισμένων χωρών απαιτούν τα δημόσια κτίρια (π.χ. χώροι δημόσιας συνέλευσης, σχολεία και νοσοκομεία) να είναι εφοδιασμένα με σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Σε περίπτωση βιομηχανικών ή ιδιωτικών κτιρίων, εξαρτάται από τη θέση τους, τον τύπο κατασκευής και τη χρήση του εάν πρέπει να εγκατασταθεί ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Για το σκοπό αυτό, πρέπει να καθοριστεί εάν αναμένεται αστραπή ή θα μπορούσε να έχει σοβαρές συνέπειες. Οι δομές που χρειάζονται προστασία πρέπει να διαθέτουν μόνιμα αποτελεσματικά συστήματα αστραπής.

Σύμφωνα με την επιστημονική και τεχνική γνώση, η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών μονάδων δεν αυξάνει τον κίνδυνο κεραυνού. Επομένως, το αίτημα για μέτρα προστασίας από κεραυνούς δεν μπορεί να προκύψει απευθείας από την απλή ύπαρξη ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Ωστόσο, σημαντικές παρεμβολές αστραπής μπορεί να εγχυθούν στο κτίριο μέσω αυτών των συστημάτων.

Επομένως, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ο κίνδυνος που προκύπτει από κεραυνούς σύμφωνα με το IEC 62305-2 (EN 62305-2) και να ληφθούν υπόψη τα αποτελέσματα από αυτήν την ανάλυση κινδύνου κατά την εγκατάσταση του φωτοβολταϊκού συστήματος.

Η Ενότητα 4.5 (Διαχείριση Κινδύνου) του Συμπληρώματος 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3 περιγράφει ότι ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς σχεδιασμένο για την κατηγορία LPS III (LPL III) πληροί τις συνήθεις απαιτήσεις για φωτοβολταϊκά συστήματα. Επιπλέον, επαρκή μέτρα προστασίας από κεραυνούς παρατίθενται στη γερμανική κατευθυντήρια γραμμή VdS 2010 (αστραπιαία επικινδυνότητα και προστασία από κύματα) που δημοσιεύτηκε από τη Γερμανική Ένωση Ασφαλίσεων. Αυτή η οδηγία απαιτεί επίσης να εγκατασταθεί ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς σύμφωνα με την κατηγορία του LPS III για φωτοβολταϊκά συστήματα στον τελευταίο όροφο (> 10 kW_p) και ότι πρέπει να ληφθούν μέτρα προστασίας από υπερτάσεις. Κατά γενικό κανόνα, τα φωτοβολταϊκά συστήματα στον τελευταίο όροφο δεν πρέπει να παρεμβαίνουν στα υφιστάμενα μέτρα προστασίας από κεραυνούς.

Η αναγκαιότητα προστασίας από υπερτάσεις για φωτοβολταϊκά συστήματα

Σε περίπτωση αστραπής, προκαλούνται υπερτάσεις στους ηλεκτρικούς αγωγούς. Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD) που πρέπει να εγκατασταθούν πριν από τις συσκευές για προστασία από την πλευρά AC, dc και δεδομένων έχουν αποδειχθεί πολύ αποτελεσματικές στην προστασία των ηλεκτρικών συστημάτων από αυτές τις καταστροφικές κορυφές τάσης. Η ενότητα 9.1 του προτύπου CENELEC CLC / TS 50539-12 (Αρχές επιλογής και εφαρμογής - SPD που συνδέονται με φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις) ζητά την εγκατάσταση συσκευών προστασίας από υπερτάσεις, εκτός εάν από την ανάλυση κινδύνου προκύπτει ότι δεν απαιτούνται SPD. Σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60364-4-44 (HD 60364-4-44), συσκευές προστασίας από υπερτάσεις πρέπει επίσης να εγκατασταθούν σε κτίρια χωρίς εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς όπως εμπορικά και βιομηχανικά κτίρια, π.χ. γεωργικές εγκαταστάσεις. Το συμπλήρωμα 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3 παρέχει μια λεπτομερή περιγραφή των τύπων SPD και του τόπου εγκατάστασής τους.

Καλώδιο δρομολόγησης φωτοβολταϊκών συστημάτων

Τα καλώδια πρέπει να δρομολογούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφεύγονται μεγάλοι βρόχοι αγωγού. Αυτό πρέπει να τηρείται κατά το συνδυασμό των κυκλωμάτων DC για να σχηματίσουν μια συμβολοσειρά και κατά τη διασύνδεση πολλών χορδών. Επιπλέον, οι γραμμές δεδομένων ή αισθητήρων δεν πρέπει να δρομολογούνται σε πολλές συμβολοσειρές και να σχηματίζουν μεγάλους βρόχους αγωγού με τις γραμμές συμβολοσειράς. Αυτό πρέπει επίσης να τηρείται κατά τη σύνδεση του μετατροπέα στη σύνδεση δικτύου. Για το λόγο αυτό, η ισχύς (dc και ac) και οι γραμμές δεδομένων (π.χ. αισθητήρας ακτινοβολίας, παρακολούθηση απόδοσης) πρέπει να δρομολογούνται μαζί με τους ισοδύναμους αγωγούς σύνδεσης σε ολόκληρη τη διαδρομή τους.

Γείωση των φωτοβολταϊκών συστημάτων

Οι φωτοβολταϊκές μονάδες στερεώνονται συνήθως σε μεταλλικά συστήματα στήριξης. Τα ζωντανά φωτοβολταϊκά εξαρτήματα στην πλευρά dc διαθέτουν διπλή ή ενισχυμένη μόνωση (συγκρίσιμη με την προηγούμενη προστατευτική μόνωση), όπως απαιτείται στο πρότυπο IEC 60364-4-41. Ο συνδυασμός πολλών τεχνολογιών στην πλευρά της μονάδας και του μετατροπέα (π.χ. με ή χωρίς γαλβανική απομόνωση) οδηγεί σε διαφορετικές απαιτήσεις γείωσης. Επιπλέον, το σύστημα παρακολούθησης μόνωσης που είναι ενσωματωμένο στους μετατροπείς είναι μόνιμα αποτελεσματικό μόνο εάν το σύστημα στήριξης είναι συνδεδεμένο στη γείωση. Πληροφορίες σχετικά με την πρακτική εφαρμογή παρέχονται στο συμπλήρωμα 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3. Η μεταλλική υποδομή είναι γειωμένη λειτουργικά εάν το φωτοβολταϊκό σύστημα βρίσκεται στον προστατευμένο όγκο των συστημάτων τερματισμού αέρα και διατηρείται η απόσταση διαχωρισμού. Το τμήμα 7 του συμπληρώματος 5 απαιτεί αγωγούς χαλκού με διατομή τουλάχιστον 6 mm² ή ισοδύναμο για λειτουργική γείωση (Εικόνα 1). Οι ράγες στήριξης πρέπει επίσης να διασυνδέονται μόνιμα μέσω αγωγών αυτής της διατομής. Εάν το σύστημα συναρμολόγησης συνδέεται απευθείας με το εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς λόγω του γεγονότος ότι η απόσταση διαχωρισμού δεν μπορεί να διατηρηθεί, αυτοί οι αγωγοί γίνονται μέρος του συστήματος ισοδυναμικής σύνδεσης αστραπής. Κατά συνέπεια, αυτά τα στοιχεία πρέπει να είναι ικανά να μεταφέρουν ρεύματα αστραπής. Η ελάχιστη απαίτηση για ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς σχεδιασμένο για μια κατηγορία LPS III είναι ένας χαλκός αγωγός με διατομή 16 mm² ή ισοδύναμο. Επίσης, στην περίπτωση αυτή, οι ράγες στήριξης πρέπει να διασυνδέονται μόνιμα μέσω αγωγών αυτής της διατομής (Σχήμα 2). Ο λειτουργικός αγωγός γείωσης / αστραπής ισοδυναμικής σύνδεσης πρέπει να δρομολογείται παράλληλα και όσο το δυνατόν πιο κοντά στα καλώδια / γραμμές DC και AC.

Οι σφιγκτήρες γείωσης UNI (Σχήμα 3) μπορούν να στερεωθούν σε όλα τα κοινά συστήματα στήριξης. Συνδέουν, για παράδειγμα, αγωγούς χαλκού με διατομή 6 ή 16 mm² και γυμνά καλώδια γείωσης με διάμετρο από 8 έως 10 mm στο σύστημα στήριξης με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να μεταφέρουν ρεύματα αστραπής. Η ενσωματωμένη πλάκα επαφής από ανοξείδωτο χάλυβα (V4A) εξασφαλίζει προστασία από τη διάβρωση για τα συστήματα στήριξης αλουμινίου.

Απόσταση διαχωρισμού σύμφωνα με το IEC 62305-3 (EN 62305-3) Πρέπει να διατηρείται μια συγκεκριμένη απόσταση διαχωρισμού μεταξύ ενός συστήματος προστασίας από κεραυνούς και ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Καθορίζει την απόσταση που απαιτείται για να αποφευχθεί η ανεξέλεγκτη ανατροπή σε γειτονικά μεταλλικά μέρη που προκύπτουν από κεραυνούς στο εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Στη χειρότερη περίπτωση, ένα τέτοιο ανεξέλεγκτο flashover μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιά σε ένα κτίριο. Σε αυτήν την περίπτωση, η ζημιά στο φωτοβολταϊκό σύστημα καθίσταται άσχετη.

Σκιές πυρήνα στα ηλιακά κύτταρα

Η απόσταση μεταξύ της ηλιακής γεννήτριας και του εξωτερικού συστήματος αστραπής είναι απολύτως απαραίτητη για την αποφυγή υπερβολικής σκίασης. Οι διάχυτες σκιές που εκπέμπουν, για παράδειγμα, εναέριες γραμμές, δεν επηρεάζουν σημαντικά το φωτοβολταϊκό σύστημα και την απόδοση. Ωστόσο, στην περίπτωση των σκιών πυρήνα, μια σκοτεινή σαφώς περιγραμμένη σκιά ρίχνεται στην επιφάνεια πίσω από ένα αντικείμενο, αλλάζοντας το ρεύμα που ρέει μέσω των φωτοβολταϊκών μονάδων. Για το λόγο αυτό, τα ηλιακά κύτταρα και οι σχετικές δίοδοι παράκαμψης δεν πρέπει να επηρεάζονται από τις σκιές του πυρήνα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί διατηρώντας μια επαρκή απόσταση. Για παράδειγμα, εάν μια ράβδος τερματισμού αέρα με διάμετρο 10 mm σκιάζει μια μονάδα, η σκιά του πυρήνα μειώνεται σταθερά καθώς αυξάνεται η απόσταση από τη μονάδα. Μετά από 1.08 m μόνο μια διάχυτη σκιά ρίχνεται στη μονάδα (Εικόνα 4) Το παράρτημα Α του συμπληρώματος 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3 παρέχει πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τον υπολογισμό των σκιών πυρήνα.

Ειδικές συσκευές προστασίας από υπερτάσεις για το dc πλευρά των φωτοβολταϊκών συστημάτων

Τα χαρακτηριστικά U / I των πηγών φωτοβολταϊκού ρεύματος είναι πολύ διαφορετικά από αυτά των συμβατικών πηγών dc: Έχουν ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό (Σχήμα 5) και προκαλούν μακροχρόνια επιμονή των αναφλεγμένων τόξων. Αυτή η μοναδική φύση των πηγών φωτοβολταϊκών πηγών δεν απαιτεί μόνο μεγαλύτερους διακόπτες φωτοβολταϊκών και φωτοβολταϊκές ασφάλειες, αλλά και αποζεύκτη για τη συσκευή προστασίας από υπερτάσεις που είναι προσαρμοσμένη σε αυτή τη μοναδική φύση και ικανή να αντιμετωπίσει τα φωτοβολταϊκά ρεύματα. Το συμπλήρωμα 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3 (εδάφιο 5.6.1, πίνακας 1) περιγράφει την επιλογή των κατάλληλων SPD.

Για να διευκολυνθεί η επιλογή των SPD τύπου 1, οι πίνακες 1 και 2 δείχνουν την απαιτούμενη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος αστραπής I_{διαβολάκι} ανάλογα με την κατηγορία LPS, έναν αριθμό αγωγών προς τα κάτω των εξωτερικών συστημάτων προστασίας από κεραυνούς, καθώς και του τύπου SPD (περιοριστής τάσης με βάση βαρίστορ ή απαγωγέας τάσης-σπινθήρα με βάση κενού). Πρέπει να χρησιμοποιούνται SPD που συμμορφώνονται με το ισχύον πρότυπο EN 50539-11. Το εδάφιο 9.2.2.7 του CENELEC CLC / TS 50539-12 αναφέρεται επίσης σε αυτό το πρότυπο.

Συγκολλητής τύπου 1 dc για χρήση σε φωτοβολταϊκά συστήματα:

Πολλαπλός τύπος 1 + συνδυασμός dc arrester FLP2-PV. Αυτή η συσκευή μεταγωγής DC αποτελείται από μια συνδυασμένη συσκευή αποσύνδεσης και βραχυκυκλώματος με Thermo Dynamic Control και μια ασφάλεια στη διαδρομή παράκαμψης. Αυτό το κύκλωμα αποσυνδέει με ασφάλεια τον απαγωγέα από την τάση της γεννήτριας σε περίπτωση υπερφόρτωσης και σβήνει αξιόπιστα τα τόξα DC. Έτσι, επιτρέπει την προστασία φωτοβολταϊκών γεννητριών έως 7 A χωρίς επιπλέον εφεδρική ασφάλεια. Αυτός ο απαγωγέας συνδυάζει έναν απαγωγέα ρεύματος αστραπής και έναν απαγωγέα κύματος σε μία μόνο συσκευή, εξασφαλίζοντας έτσι αποτελεσματική προστασία του τερματικού εξοπλισμού. Με την ικανότητα εκφόρτισης I_σύνολο 12.5 kA (10/350 μs), μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ευελιξία για τις υψηλότερες κατηγορίες LPS. Το FLP7-PV είναι διαθέσιμο για τάσεις U_CPV 600 V, 1000 V και 1500 V και έχει πλάτος μόνο 3 μονάδων. Ως εκ τούτου, το FLP7-PV είναι ο ιδανικός συνδυασμένος απαγωγέας τύπου 1 για χρήση σε φωτοβολταϊκά συστήματα τροφοδοσίας.

Τα SPD τύπου 1 με βάση το κενό σπινθήρα εναλλαγής τάσης, για παράδειγμα, FLP12,5-PV, είναι μια άλλη ισχυρή τεχνολογία που επιτρέπει την εκφόρτιση μερικών ηλεκτρικών ρευμάτων σε περίπτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων dc. Χάρη στην τεχνολογία του κενού σπινθήρα και ένα κύκλωμα εξάλειψης DC που επιτρέπει την αποτελεσματική προστασία των ηλεκτρονικών συστημάτων κατάντη, αυτή η σειρά arrester έχει εξαιρετικά υψηλή ικανότητα εκφόρτισης αστραπής I_σύνολο 50 kA (10/350 μs) που είναι μοναδικό στην αγορά.

Συγκολλητής τύπου 2 dc για χρήση σε φωτοβολταϊκά συστήματα: SLP40-PV

Η αξιόπιστη λειτουργία των SPD σε κυκλώματα φωτοβολταϊκών DC είναι επίσης απαραίτητη όταν χρησιμοποιείτε συσκευές προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2. Προς το σκοπό αυτό, τα συστήματα προστασίας από υπερτάσεις της σειράς SLP40-PV διαθέτουν επίσης ένα προστατευτικό κύκλωμα Υ ανθεκτικό σε σφάλματα και συνδέονται επίσης με φωτοβολταϊκές γεννήτριες έως 1000 A χωρίς πρόσθετη ασφάλεια εφεδρικής.

Οι πολυάριθμες τεχνολογίες που συνδυάζονται σε αυτούς τους απαγωγείς αποτρέπουν τη ζημιά στη συσκευή προστασίας από υπερτάσεις λόγω βλάβης μόνωσης στο φωτοβολταϊκό κύκλωμα, τον κίνδυνο πυρκαγιάς ενός υπερφορτωμένου απαγωγέα και θέτει τον απαγωγέα σε ασφαλή ηλεκτρική κατάσταση χωρίς να διακόψει τη λειτουργία του φωτοβολταϊκού συστήματος. Χάρη στο προστατευτικό κύκλωμα, το χαρακτηριστικό περιορισμού τάσης των βαρίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως ακόμη και στα κυκλώματα DC των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Επιπλέον, η μόνιμα ενεργή συσκευή προστασίας από υπερτάσεις ελαχιστοποιεί πολλές μικρές κορυφές τάσης.

Επιλογή SPD σύμφωνα με το επίπεδο προστασίας τάσης U_p

Η τάση λειτουργίας στο dc η πλευρά των φωτοβολταϊκών συστημάτων διαφέρει από σύστημα σε σύστημα. Προς το παρόν, είναι δυνατές τιμές έως 1500 V dc. Κατά συνέπεια, η διηλεκτρική ισχύς του τερματικού εξοπλισμού διαφέρει επίσης. Για να διασφαλιστεί ότι το φωτοβολταϊκό σύστημα προστατεύεται αξιόπιστα, το επίπεδο προστασίας τάσης U_p στο SPD πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη διηλεκτρική ισχύ του φωτοβολταϊκού συστήματος που υποτίθεται ότι προστατεύει. Το πρότυπο CENELEC CLC / TS 50539-12 απαιτεί το Up να είναι τουλάχιστον 20% χαμηλότερο από τη διηλεκτρική ισχύ του φωτοβολταϊκού συστήματος. Τα SPD τύπου 1 ή 2 πρέπει να συντονίζονται με την ενέργεια με την είσοδο τερματικού εξοπλισμού. Εάν τα SPD έχουν ήδη ενσωματωθεί στον τερματικό εξοπλισμό, ο κατασκευαστής εξασφαλίζει τον συντονισμό μεταξύ του SPD τύπου 2 και του κυκλώματος εισόδου του τερματικού εξοπλισμού.

Παραδείγματα εφαρμογών:

Κτίριο χωρίς εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς (κατάσταση Α)

Το Σχήμα 12 δείχνει την έννοια της προστασίας από υπέρταση για ένα φωτοβολταϊκό σύστημα εγκατεστημένο σε ένα κτίριο χωρίς εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Επικίνδυνες υπερτάσεις εισέρχονται στο φωτοβολταϊκό σύστημα λόγω επαγωγικής ζεύξης που προκύπτει από κοντινούς κεραυνούς ή ταξιδεύουν από το σύστημα τροφοδοσίας μέσω της εισόδου σέρβις στην εγκατάσταση του καταναλωτή. Τα SPD τύπου 2 πρέπει να εγκατασταθούν στις ακόλουθες τοποθεσίες:

- πλευρά dc των μονάδων και των μετατροπέων

- έξοδος εναλλασσόμενου ρεύματος του μετατροπέα

- Κύριος πίνακας διανομής χαμηλής τάσης

- Ενσύρματες διεπαφές επικοινωνίας

Κάθε είσοδος dc (MPP) του μετατροπέα πρέπει να προστατεύεται από συσκευή προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2, για παράδειγμα, σειρά SLP40-PV, που προστατεύει αξιόπιστα το dc από την πλευρά των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Το πρότυπο CENELEC CLC / TS 50539-12 απαιτεί να εγκατασταθεί ένας πρόσθετος απαγωγέας τύπου 2 dc στην πλευρά της μονάδας εάν η απόσταση μεταξύ της εισόδου μετατροπέα και της φωτοβολταϊκής γεννήτριας υπερβαίνει τα 10 m.

Οι έξοδοι AC των μετατροπέων προστατεύονται επαρκώς εάν η απόσταση μεταξύ των φωτοβολταϊκών μετατροπέων και του τόπου εγκατάστασης του απαγωγέα τύπου 2 στο σημείο σύνδεσης δικτύου (τροφοδοσία χαμηλής τάσης) είναι μικρότερη από 10 m. Σε περίπτωση μεγαλύτερου μήκους καλωδίου, πρέπει να εγκατασταθεί μια πρόσθετη προστατευτική συσκευή υπερτάσεων τύπου 2, για παράδειγμα, σειρά SLP40-275 ανάντη του AC, η είσοδος του μετατροπέα σύμφωνα με το CENELEC CLC / TS 50539-12.

Επιπλέον, πρέπει να εγκατασταθεί συσκευή προστασίας τύπου υπερτάσεων τύπου SLP2-40 τύπου 275 ανάντη του μετρητή της τροφοδοσίας χαμηλής τάσης. Το CI (Circuit Interruption) σημαίνει μια συντονισμένη ασφάλεια ενσωματωμένη στην προστατευτική διαδρομή του απαγωγέα, επιτρέποντας στον απαγωγέα να χρησιμοποιηθεί στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος χωρίς επιπλέον εφεδρική ασφάλεια. Η σειρά SLP40-275 είναι διαθέσιμη για κάθε διαμόρφωση συστήματος χαμηλής τάσης (TN-C, TN-S, TT).

Εάν οι μετατροπείς συνδέονται με δεδομένα και γραμμές αισθητήρα για την παρακολούθηση της απόδοσης, απαιτούνται κατάλληλες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις. Η σειρά FLD2, η οποία διαθέτει τερματικά για δύο ζεύγη, για παράδειγμα για εισερχόμενες και εξερχόμενες γραμμές δεδομένων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συστήματα δεδομένων με βάση το RS 485.

Κτίριο με εξωτερικό σύστημα αστραπής και επαρκή απόσταση διαχωρισμού s (κατάσταση Β)

Εικόνα 13 δείχνει την έννοια της υπέρτασης για ένα φωτοβολταϊκό σύστημα με εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνό και επαρκή απόσταση διαχωρισμού μεταξύ του φωτοβολταϊκού συστήματος και του εξωτερικού συστήματος προστασίας από κεραυνό

Ο πρωταρχικός στόχος προστασίας είναι να αποφευχθούν ζημιές σε άτομα και περιουσίες (πυρκαγιά κτιρίου) που οφείλονται σε κεραυνούς. Σε αυτό το πλαίσιο, είναι σημαντικό το φωτοβολταϊκό σύστημα να μην παρεμβαίνει στο εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Επιπλέον, το ίδιο το φωτοβολταϊκό σύστημα πρέπει να προστατεύεται από άμεσες αστραπές. Αυτό σημαίνει ότι το φωτοβολταϊκό σύστημα πρέπει να εγκατασταθεί στον προστατευμένο όγκο του εξωτερικού συστήματος προστασίας από κεραυνούς. Αυτός ο προστατευμένος όγκος σχηματίζεται από συστήματα τερματισμού αέρα (π.χ. ράβδοι τερματισμού αέρα) που αποτρέπουν την άμεση αστραπή στις φωτοβολταϊκές μονάδες και τα καλώδια. Η μέθοδος προστατευτικής γωνίας (Σχήμα 14) ή μέθοδο κυλιόμενης σφαίρας (Σχήμα 15) όπως περιγράφεται στο σημείο 5.2.2 του προτύπου IEC 62305-3 (EN 62305-3) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό αυτού του προστατευμένου όγκου. Πρέπει να διατηρείται μια συγκεκριμένη απόσταση διαχωρισμού μεταξύ όλων των αγώγιμων μερών του φωτοβολταϊκού συστήματος και του συστήματος αστραπής. Σε αυτό το πλαίσιο, οι σκιές πυρήνα πρέπει να αποφεύγονται, για παράδειγμα, διατηρώντας μια επαρκή απόσταση μεταξύ των ράβδων τερματισμού αέρα και της φωτοβολταϊκής μονάδας.

Η ισοδυναμική σύνδεση αστραπής αποτελεί αναπόσπαστο μέρος ενός συστήματος προστασίας από κεραυνούς. Πρέπει να εφαρμόζεται για όλα τα αγώγιμα συστήματα και τις γραμμές που εισέρχονται στο κτίριο που μπορεί να φέρουν αστραπές ρεύματα. Αυτό επιτυγχάνεται με άμεση σύνδεση όλων των μεταλλικών συστημάτων και έμμεση σύνδεση όλων των ενεργοποιημένων συστημάτων μέσω των απαγωγών ρεύματος αστραπής τύπου 1 με το σύστημα τερματισμού γείωσης. Η ισοδυναμική σύνδεση αστραπής πρέπει να εφαρμοστεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στο σημείο εισόδου στο κτίριο για να αποφευχθεί η είσοδος μερικών κεραυνών στο κτίριο. Το σημείο σύνδεσης πλέγματος πρέπει να προστατεύεται από ένα SPD τύπου 1 με πολλαπλό σπινθήρα, για παράδειγμα, έναν συνδυασμένο απαγωγέα τύπου 1 FLP25GR. Αυτός ο απαγωγέας συνδυάζει έναν απαγωγέα ρεύματος αστραπής και έναν απαγωγέα κύματος σε μία μόνο συσκευή. Εάν τα μήκη καλωδίου μεταξύ του απαγωγέα και του μετατροπέα είναι μικρότερα από 10 m, παρέχεται επαρκής προστασία. Σε περίπτωση μεγαλύτερου μήκους καλωδίου, πρέπει να τοποθετηθούν πρόσθετες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2 πριν από το εναλλασσόμενο ρεύμα, η είσοδος των μετατροπέων σύμφωνα με το CENELEC CLC / TS 50539-12.

Κάθε dc, η είσοδος του μετατροπέα πρέπει να προστατεύεται από έναν φωτοβολταϊκό πίνακα τύπου 2, για παράδειγμα, σειρά SLP40-PV (Εικόνα 16). Αυτό ισχύει επίσης για συσκευές χωρίς μετασχηματιστές. Εάν οι μετατροπείς είναι συνδεδεμένοι σε γραμμές δεδομένων, για παράδειγμα, για την παρακολούθηση της απόδοσης, πρέπει να εγκατασταθούν συσκευές προστασίας από υπερτάσεις για την προστασία της μετάδοσης δεδομένων. Για το σκοπό αυτό, η σειρά FLPD2 μπορεί να παρέχεται για γραμμές με τα συστήματα αναλογικού σήματος και διαύλου δεδομένων όπως το RS485. Ανιχνεύει την τάση λειτουργίας του χρήσιμου σήματος και προσαρμόζει το επίπεδο προστασίας τάσης σε αυτήν την τάση λειτουργίας.

Υψηλής τάσης, μονωμένος αγωγός HVI

Μια άλλη δυνατότητα διατήρησης των αποστάσεων διαχωρισμού είναι η χρήση ανθεκτικών υψηλής τάσης, μονωμένων αγωγών HVI που επιτρέπουν τη διατήρηση μιας απόστασης διαχωρισμού έως και 0.9 m στον αέρα. Οι αγωγοί HVI μπορούν να επικοινωνήσουν απευθείας με το φωτοβολταϊκό σύστημα κατάντη του εύρους ακραίας στεγανοποίησης. Αναλυτικότερες πληροφορίες σχετικά με την εφαρμογή και την εγκατάσταση των αγωγών HVI παρέχονται σε αυτόν τον οδηγό προστασίας από κεραυνούς ή στις σχετικές οδηγίες εγκατάστασης.

Κτίριο με εξωτερικό σύστημα αστραπής με ανεπαρκείς αποστάσεις διαχωρισμού (κατάσταση Γ)

Εάν η οροφή είναι κατασκευασμένη από μέταλλο ή σχηματίζεται από το ίδιο το φωτοβολταϊκό σύστημα, η απόσταση διαχωρισμού δεν μπορεί να διατηρηθεί. Τα μεταλλικά εξαρτήματα του φωτοβολταϊκού συστήματος στήριξης πρέπει να συνδέονται με το εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να μεταφέρουν ρεύματα αστραπής (χαλκός αγωγός με διατομή τουλάχιστον 16 mm² ή ισοδύναμο). Αυτό σημαίνει ότι πρέπει επίσης να εφαρμοστεί αστραπής ισοδυναμική σύνδεση για τις φωτοβολταϊκές γραμμές που εισέρχονται στο κτίριο από το εξωτερικό (Σχήμα 17). Σύμφωνα με το συμπλήρωμα 5 του γερμανικού προτύπου DIN EN 62305-3 και του προτύπου CENELEC CLC / TS 50539-12, οι γραμμές dc πρέπει να προστατεύονται από SPD τύπου 1 για φωτοβολταϊκά συστήματα.

Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμένος απαγωγέας τύπου 1 και τύπου 2 FLP7-PV. Η ηλεκτρική ισοδυναμική σύνδεση πρέπει επίσης να εφαρμοστεί στην τροφοδοσία χαμηλής τάσης. Εάν οι ή οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων από το SPD τύπου 1 που είναι εγκατεστημένο στο σημείο σύνδεσης δικτύου, πρέπει να εγκατασταθεί ένα πρόσθετο SPD τύπου 1 στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος (π.χ. τύπος 1) + συνδυασμένος απαγωγέας τύπου 2 FLP25GR). Πρέπει επίσης να εγκατασταθούν κατάλληλες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις για την προστασία των σχετικών γραμμών δεδομένων για παρακολούθηση της απόδοσης. Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις σειράς FLD2 χρησιμοποιούνται για την προστασία συστημάτων δεδομένων, για παράδειγμα, με βάση το RS 485.

Φωτοβολταϊκά συστήματα με μικρο μετατροπείς

Οι μικρο-μετατροπείς απαιτούν μια διαφορετική ιδέα προστασίας από υπερτάσεις. Για το σκοπό αυτό, η γραμμή DC μιας μονάδας ή ενός ζεύγους μονάδων συνδέεται απευθείας με τον μετατροπέα μικρού μεγέθους. Σε αυτήν τη διαδικασία, οι περιττοί βρόχοι αγωγών πρέπει να αποφεύγονται. Η επαγωγική σύζευξη σε τέτοιες μικρές δομές DC τυπικά έχει μόνο χαμηλό ενεργειακό δυναμικό καταστροφής. Η εκτεταμένη καλωδίωση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος με μικρο-μετατροπείς βρίσκεται στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος (Εικόνα 18). Εάν ο μικρο-μετατροπέας είναι άμεσα τοποθετημένος στη μονάδα, οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις μπορούν να εγκατασταθούν μόνο στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος:

- Κτίρια χωρίς εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς = τύπου 2 SLP40-275 απαγωγείς για εναλλασσόμενο / τριφασικό ρεύμα σε κοντινή απόσταση από τους μικρο μετατροπείς και SLP40-275 στο χαμηλής τάσης τροφοδοσία.

- Κτίρια με εξωτερικό σύστημα προστασίας από αστραπές και επαρκή απόσταση διαχωρισμού s = αναστολείς τύπου 2, για παράδειγμα, SLP40-275, σε κοντινή απόσταση από τους μικρο-μετατροπείς και αστραπές που φέρουν ρεύματα τύπου 1, στο σύστημα χαμηλής τάσης, για παράδειγμα, FLP25GR.

- Κτίρια με εξωτερικό σύστημα προστασίας από κεραυνούς και ανεπαρκή απόσταση διαχωρισμού s = απαγωγείς τύπου 1, για παράδειγμα, SLP40-275, σε κοντινή απόσταση από τους μικρο-μετατροπείς και αστραπιαία ροή τύπου 1 τύπου FLP25GR στο σύστημα χαμηλής τάσης.

Ανεξάρτητα από συγκεκριμένους κατασκευαστές, οι μικρο-μετατροπείς διαθέτουν συστήματα παρακολούθησης δεδομένων. Εάν τα δεδομένα διαμορφωθούν στις γραμμές εναλλασσόμενου ρεύματος μέσω των μικρο-μετατροπέων, πρέπει να παρέχεται συσκευή προστασίας από υπερτάσεις στις ξεχωριστές μονάδες λήψης (εξαγωγή δεδομένων / επεξεργασία δεδομένων). Το ίδιο ισχύει και για συνδέσεις διασύνδεσης με συστήματα μεταγενέστερου διαύλου και την παροχή τάσης (π.χ. Ethernet, ISDN).

Τα συστήματα παραγωγής ηλιακής ενέργειας αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των σημερινών ηλεκτρικών συστημάτων. Πρέπει να είναι εφοδιασμένα με επαρκές ρεύμα αστραπής και απαγωγείς κύματος, διασφαλίζοντας έτσι μακροπρόθεσμη άψογη λειτουργία αυτών των πηγών ηλεκτρικής ενέργειας.