DC-Protektaj Aparatoj por PV-Instalaĵoj

Suna Panelo PV Kombina Skatolo DC Surge Protect Device

Ĉar DC-Protektaj Aparatoj por PV-Instalaĵoj devas esti projektitaj por provizi plenan ekspozicion al la sunlumo, ili estas tre vundeblaj al la efikoj de fulmo. La kapacito de PV-aro rekte rilatas al sia elmontrita surfaca areo, do la ebla efiko de fulmaj eventoj pliiĝas laŭ sistemo. Kie lumaj okazoj estas oftaj, senprotektaj PV-sistemoj povas suferi ripetan kaj signifan damaĝon al ŝlosilaj eroj. Ĉi tio rezultas en konsiderindaj riparaj kaj anstataŭigaj kostoj, malfunkcia sistemo kaj perdo de enspezoj. Taŭge projektitaj, specifitaj kaj instalitaj kontraŭprotektaj aparatoj (SPD) minimumigas la eblan efikon de fulmaj eventoj kiam uzataj kune kun realigitaj fulmaj protektaj sistemoj.

Fulmo-protekta sistemo, kiu korpigas bazajn elementojn kiel aerajn finaĵojn, taŭgajn malsupren kondukilojn, ekipotencan ligon por ĉiuj aktualaj komponantoj kaj taŭgaj bazaj principoj, provizas kovron de protekto kontraŭ rektaj strikoj. Se estas ia zorgo pri fulma risko ĉe via PV-ejo, mi tre rekomendas dungi profesian elektroteknikiston kun kompetenteco en ĉi tiu kampo por provizi studon pri riskotaksado kaj projekton de protekta sistemo se necese.

Gravas kompreni la diferencon inter fulmaj protektaj sistemoj kaj SPDoj. La celo de fulmprotektada sistemo estas enkanaligi rektan fulmon tra grandaj fluaj portantaj kondukiloj al la tero, tiel ŝparante strukturojn kaj ekipaĵojn esti sur la vojo de tiu malŝarĝo aŭ esti rekte frapitaj. SPD-oj aplikiĝas al elektraj sistemoj por provizi malŝarĝan vojon al la tero por savi la komponantojn de tiuj sistemoj de esti elmetitaj al la alttensiaj transientoj kaŭzitaj de la rektaj aŭ nerektaj efikoj de fulmoj aŭ energiaj sistemaj anomalioj. Eĉ kun ekstera fulmo-protekta sistemo, sen SPD-oj, la efikoj de fulmo ankoraŭ povas kaŭzi gravajn damaĝojn al komponantoj.

Por la celoj de ĉi tiu artikolo, mi supozas, ke iu formo de fulmo-protekto estas en loko kaj ekzamenas la specojn, funkcion kaj avantaĝojn de la aldona uzo de taŭgaj SPD-oj. Lige kun taŭge realigita fulmprotektada sistemo, la uzo de SPD-oj ĉe ŝlosilaj sistemoj protektas gravajn erojn kiel inversiloj, moduloj, ekipaĵoj en kombinejoj, kaj mezuraj, kontrolaj kaj komunikaj sistemoj.

La Graveco de SPDoj

Krom la konsekvencoj de rektaj fulmoj al la tabeloj, interliga potenca kablo estas tre sentema al elektromagnete induktitaj pasantoj. Transientoj rekte aŭ nerekte kaŭzitaj de fulmo, same kiel transientoj generitaj de utilaj ŝanĝaj funkcioj, elmontras elektran kaj elektronikan ekipaĵon al tre altaj supertensioj de tre mallonga daŭro (dekoj al centoj da mikrosekundoj). Eksponiĝo al tiuj pasemaj tensioj povas kaŭzi katastrofan komponentfiaskon kiu povas esti videbla per mekanika difekto kaj karbonspurado aŭ esti nerimarkinda sed daŭre kaŭzi ekipaĵon aŭ sistemfiaskon.

Longperspektiva eksponiĝo al malalt-magnitudaj transient'oj plimalbonigas dielektrikan kaj izolajzomaterialon en PV-sistemekipaĵo ĝis ekzistas fina kolapso. Krome, tensiaj transientoj povas aperi sur mezuraj, kontrolaj kaj komunikaj cirkvitoj. Ĉi tiuj provizoroj povas ŝajni eraraj signaloj aŭ informoj, kaŭzantaj misfunkciadon aŭ fermon de ekipaĵo. La strategia lokigo de SPDoj mildigas ĉi tiujn aferojn, ĉar ili funkcias kiel mallongigaj aŭ kunpremaj aparatoj.

Teknikaj Karakterizaĵoj de SPDoj

La plej ofta SPD-teknologio uzita en PV-aplikoj estas la metala oksida varistoro (MOV), kiu funkcias kiel tensio-fiksa aparato. Aliaj SPD-teknologioj inkludas la silician lavangodiodon, kontrolitajn sparkfendojn, kaj gasajn senŝargiĝajn tubojn. Ĉi-lastaj du estas ŝaltilaj aparatoj, kiuj aperas kiel kurtaj cirkvitoj aŭ levstangoj. Ĉiu teknologio havas siajn proprajn karakterizaĵojn, kio igas ĝin pli-malpli taŭga por specifa aplikaĵo. Kombinaĵoj de ĉi tiuj aparatoj ankaŭ povas esti kunordigitaj por provizi pli optimumajn karakterizaĵojn ol ili ofertas individue. Tabelo 1 listigas la ĉefajn SPD-tipojn uzitajn en PV-sistemoj kaj detaligas iliajn ĝeneralajn funkciantajn karakterizaĵojn.

SPD devas povi ŝanĝi statojn sufiĉe rapide por la mallonga tempo, kiam pasanto ĉeestas kaj malŝarĝi la grandon de la pasanta fluo sen fiasko. La aparato devas ankaŭ minimumigi la tensian falon tra la SPD-cirkvito por protekti la ekipaĵon al kiu ĝi estas konektita. Fine, SPD-funkcio ne devas malhelpi la normalan funkcion de tiu cirkvito.

SPD-funkciantaj trajtoj estas difinitaj per pluraj parametroj, kiujn tiu, kiu elektas la SPD-ojn, devas kompreni. Ĉi tiu temo postulas pliajn detalojn pritrakteblajn ĉi tie, sed jenaj iuj parametroj konsiderindaj: maksimuma kontinua funkcia tensio, ac aŭ dc-aplikaĵo, nominala malŝarĝa kurento (difinita per grando kaj ondformo), tensia protekta nivelo fina tensio ĉeestanta kiam la SPD malŝarĝas specifan kurenton) kaj portempa supertensio (kontinua supertensio, kiu povas esti aplikata dum specifa tempo sen difekti la SPD).

SPDoj uzantaj malsamajn komponentajn teknologiojn povas esti metitaj en la samajn cirkvitojn. Tamen ili devas esti zorge elektitaj por certigi energian kunordigon inter ili. La komponentteknologio kun la pli alta senŝargiĝrangigo devas eligi la plej grandan signifon de la havebla pasema kurento dum la alia komponentoteknologio reduktas la restan paseman tension al pli malalta magnitudo kiam ĝi eligas pli malgrandan fluon.

La SPD devas havi integran mem-protektan aparaton, kiu malkonektas ĝin de la cirkvito, se la aparato malsukcesos. Por evidentigi ĉi tiun malkonekton, multaj SPD-oj montras flagon, kiu indikas sian malkonektan staton. Indiki la staton de la SPD per integra helpa aro de kontaktoj estas plibonigita funkcio, kiu povas doni signalon al fora loko. Alia grava produkta karakterizaĵo konsiderinda estas ĉu la SPD uzas fingro-sekuran, forpreneblan modulon, kiu permesas facile anstataŭigi malsukcesan modulon sen iloj aŭ la bezono senfortigi la cirkviton.

AC-Protektaj Aparatoj kontraŭ PV-Instalaĵoj

Fulmoj ekbrilas de nuboj al la fulmprotekta sistemo, la PV-strukturo aŭ proksima grundo kaŭzas lokan ter-potencialan leviĝon rilate al foraj teraj referencoj. Kondukantoj ampleksantaj ĉi tiujn distancojn eksponas ekipaĵon al signifaj tensioj. La efikoj de grundaj eblaj pliiĝoj estas ĉefe spertaj ĉe la punkto de ligo inter ret-ligita PV-sistemo kaj la servaĵo ĉe la servenirejo - la punkto kie la loka grundo estas elektre ligita al malproksima referenceita grundo.

Ŝirmprotekto devas esti metita ĉe la servenirejo por protekti la utilan flankon de la invetilo de damaĝaj transientoj. La transientoj viditaj ĉe ĉi tiu loko havas altan amplekson kaj daŭron kaj tial devas esti administrataj per ŝpruca protekto kun taŭge altaj malŝarĝaj aktualaj taksoj. Kontrolitaj sparkfendoj uzataj kunordige kun MOV-oj estas idealaj por ĉi tiu celo. Spark-breĉa teknologio povas malŝarĝi altajn fulmajn fluojn provizante ekipotencan ligan funkcion dum la fulma pasema. La kunordigita MOV havas la kapablon fiksi la restan tension al akceptebla nivelo.

Aldone al la efikoj de grunda potenciala pliiĝo, la ac-flanko de la invetilo povas esti trafita de fulmo-induktitaj kaj utilaj ŝaltilaj transientoj, kiuj ankaŭ aperas ĉe la servo-enirejo. Por minimumigi eblajn damaĝojn de ekipaĵo, taŭge taksita alterna kurento devas esti aplikita kiel eble plej proksime al la alternativaj fina stacioj de la invetilo, kun la plej mallonga kaj rekta vojo por kondukiloj kun sufiĉa transversa areo. Ne efektivigi ĉi tiun projektan kriterion rezultigas pli altan ol necesan tensian falon en la SPD-cirkvito dum malŝarĝo kaj elmetas la protektitan ekipaĵon al pli altaj pasemaj tensioj ol necese.

DC-Protektaj Aparatoj por Konsideroj pri PV-Instalaĵoj

Rektaj strikoj al proksimaj teraj strukturoj (inkluzive de la fulma protekta sistemo), kaj inter- kaj intra-nubaj ekbriloj, kiuj povas esti de grandoj de 100 kA, povas kaŭzi asociitajn magnetajn kampojn, kiuj induktas pasemajn fluojn en PV-sisteman kablon. Ĉi tiuj pasemaj tensioj aperas ĉe ekipaj terminaloj kaj kaŭzas izoladon kaj dielektrikajn misfunkciadojn de ĉefaj eroj.

Meti SPD-ojn en specifaj lokoj mildigas la efikon de ĉi tiuj induktitaj kaj partaj fulmaj fluoj. La SPD estas metita paralele inter la fortigitaj konduktiloj kaj tero. Ĝi ŝanĝas staton de alt-impedanca aparato al malalt-impedanca aparato kiam la supertensio okazas. En ĉi tiu agordo, la SPD malŝarĝas la asociitan paseman kurenton, minimumigante la supertension, kiu alie ĉeestus ĉe la ekipaj terminaloj. Ĉi tiu paralela aparato ne portas ŝarĝan kurenton. La elektita SPD devas esti specife desegnita, taksita kaj aprobita por apliko sur dc-PV-tensioj. La integra SPD-malkonektado devas povi interrompi la pli severan DC-arkon, kiu ne troviĝas ĉe alternativaj aplikoj.

Konekti MOV-modulojn en Y-agordo estas ofte uzata SPD-agordo sur grandaj komercaj kaj utilaj skalaj PV-sistemoj funkciantaj kun maksimuma malferma cirkvita tensio de 600 aŭ 1,000 Vdc. Ĉiu kruro de la Y enhavas MOV-modulon konektitan al ĉiu poluso kaj al tero. En sengrunda sistemo, estas du moduloj inter ĉiu poluso, kaj inter ambaŭ poluso kaj tero. En ĉi tiu agordo, ĉiu modulo estas taksita por duono de la sistemo-tensio, do eĉ se pol-al-grunda faŭlto okazas, la MOV-moduloj ne superas sian taksitan valoron.

Konsideroj pri Senpova Sistemo-Ŝprucado

Same kiel ekipaĵaj sistemoj de potenco kaj sistemoj estas sentemaj al la efikoj de fulmo, ankaŭ la ekipaĵo troviĝas en la mezurado, kontrolo, instrumentado, SCADA kaj komunikaj sistemoj asociitaj kun ĉi tiuj instalaĵoj. En ĉi tiuj kazoj, la baza koncepto de kontraŭprotekta protekto estas la sama kiel ĉe elektraj cirkvitoj. Tamen, ĉar ĉi tiu ekipaĵo estas kutime malpli tolerema al supertensiaj impulsoj kaj pli sentema al eraraj signaloj kaj esti negative influata de la aldono de serioj aŭ paralelaj komponantoj al la cirkvitoj, oni devas pli zorgi pri la karakterizaĵoj de ĉiu SPD aldonita. Specifaj SPD-oj estas postulataj laŭ tio, ĉu ĉi tiuj eroj komunikas per tordita paro, CAT 6 Ethernet aŭ samaksa RF. Krome, SPD-oj elektitaj por nepotencaj cirkvitoj devas povi malŝarĝi la pasemajn fluojn sen fiasko, por provizi taŭgan tensian protektan nivelon kaj deteni sin de malhelpi la funkcion de la sistemo - inkluzive de serio-impedanco, interlinia kaj tera kapacitanco kaj frekvenca larĝa bando. .

Oftaj Misuzoj de SPDoj

SPD estas aplikataj al potencaj cirkvitoj de multaj jaroj. Plej multaj nuntempaj potencaj cirkvitoj estas alternkurentaj sistemoj. Kiel tia, plej multaj kontraŭprotektaj ekipaĵoj estis desegnitaj por uzi en alternativaj sistemoj. La relative lastatempa enkonduko de grandaj komercaj kaj utilaj skalaj PV-sistemoj kaj la kreskanta nombro da sistemoj deplojitaj, bedaŭrinde, kondukis al la misuzo al la dc-flanko de SPD-oj projektitaj por alternativaj sistemoj. En ĉi tiuj kazoj, la SPD-oj efikas nedece, precipe dum sia fiaska reĝimo, pro la karakterizaĵoj de dc-PV-sistemoj.

MOVoj donas bonegajn karakterizaĵojn por funkcii kiel SPD. Se ili estas taksitaj ĝuste kaj aplikitaj ĝuste, ili plenumas bonkvalitan manieron por tiu funkcio. Tamen, kiel ĉiuj elektraj produktoj, ili eble malsukcesos. Fiasko povas esti kaŭzita de ĉirkaŭa hejtado, malŝarĝante fluojn pli grandajn ol la aparato estas desegnita por manipuli, malŝarĝante tro multajn fojojn aŭ estante eksponita al kontinuaj supertensiaj kondiĉoj.

Tial, SPD-oj estas projektitaj per termike funkciigita malkonektanta ŝaltilo, kiu apartigas ilin de la paralela konekto al la vigligita kurenta cirkvito, se tio necesus. Ĉar iu fluo trairas kiam la SPD eniras fiaskan reĝimon, iometa arko aperas dum la termika malŝaltilo funkcias. Se aplikita sur AC-cirkviton, la unua nula transiro de la generatoro provizita kurento estingas tiun arkon, kaj la SPD estas sekure forigita de la cirkvito. Se tiu sama ac SPD estas aplikita al la dc-flanko de PV-sistemo, precipe altaj tensioj, ekzistas neniu nula transiro de la kurento en dc-ondformo. La normala termike funkciigita ŝaltilo ne povas estingi la arkan kurenton, kaj la aparato malsukcesas.

Meti paralelan kunfanditan kromangian cirkviton ĉirkaŭ la MOV estas unu metodo por superi la estingadon de la dc-kulpa arko. Se la termika malkonekto funkcius, arko ankoraŭ aperas tra siaj komencaj kontaktoj; sed tiu arkfluo estas redirektita al paralela vojo enhavanta fuzeon kie la arko estingiĝas, kaj la fuzeo interrompas la faŭltan kurenton.

Kontraŭflua kunfandiĝo antaŭ la SPD, kiel oni povas apliki ĉe alternativaj sistemoj, ne taŭgas ĉe kontinentaj sistemoj. La fuŝkontaktiga havebla kurento por funkciigi la fuzeon (kiel en superflua protektaparato) eble ne sufiĉas kiam la generatoro havas reduktitan efekton. Konsekvence, iuj SPD-fabrikantoj konsideris ĉi tion en sia projektado. UL modifis sian pli fruan normon per sia aldono al la plej nova normo kontraŭ sxprotektado - UL 1449. Ĉi tiu tria eldono specife aplikeblas al PV-sistemoj.

SPD-Kontrolisto

Malgraŭ la alta fulmo-risko, kiun multaj PV-instalaĵoj elmetas, ili povas esti protektataj per la apliko de SPD-oj kaj taŭge realigita sistemo kontraŭ fulmo. Efika SPD-efektivigo devas inkluzivi la jenajn konsiderojn:

• Ĝusta lokigo en la sistemo
• Finaj postuloj
• Taŭga surgrundiĝo kaj kunligado de la ekipaĵ-grunda sistemo
• Malŝarĝa takso
• Nivelo de protekto de streĉiĝo
• Taŭgeco por la koncerna sistemo, inkluzive de aplikoj dc kontraŭ ac
• Malsukcesa reĝimo
• Loka kaj fora stato-indiko
• Facile anstataŭigeblaj moduloj
• Normala sistemfunkcio estu netuŝita, specife pri ne-potencaj sistemoj