DC instalazioen gainkarga babesteko gailuak

Eguzki-panela PV konbinatzailearen kutxa DC gainazaleko babes gailua

PV instalazioetarako DC Surge Protection gailuak eguzki-argiarekiko erabateko esposizioa eskaintzeko diseinatu behar direnez, oso ahulak dira tximisten efektuen aurrean. PV matrize baten ahalmena zuzenean lotuta dago agerian dagoen azalerarekin, beraz, tximista gertaeren eragin potentziala handitzen da sistemaren tamainarekin. Argiztapena maiz gertatzen den lekuetan, babesik gabeko PV sistemek funtsezko osagaietan behin eta berriz kalte handiak izan ditzakete. Horrek konponketa eta ordezkapen kostu handiak, sistemaren geldialdiak eta diru sarrerak galtzea eragiten ditu. Ondo diseinatu, zehaztu eta instalatutako gainazalak babesteko gailuek (SPD) tximista-gertakariek izan dezaketen inpaktua minimizatzen dute tximista-ingeniaritza babesteko sistemekin batera erabiltzen direnean.

Tximistaren aurkako sistema batek oinarrizko elementuak biltzen ditu, hala nola aireko terminalak, beheranzko eroale egokiak, korronte garraiatzeko osagai guztientzako lotura ekipo potentziala eta lurrerako printzipio egokiak, greba zuzenen aurkako babes-babes bat eskaintzen du. Zure fotovoltaikoko instalazioan tximisten arriskuaren inguruko kezkarik baldin badago, gomendatzen dizut arlo honetan aditua den ingeniari elektriko profesionala kontratatzea, arriskua ebaluatzeko azterketa eta beharrezkoa bada babes sistemaren diseinua eskaintzeko.

Garrantzitsua da tximistak babesteko sistemen eta SPDen arteko aldea ulertzea. Tximistak babesteko sistemaren helburua tximista-jauzi zuzena lurrera eramaten duten eroale garrantzitsuen bidez bideratzea da, horrela egiturak eta ekipamenduak deskarga horren bidean egotea edo zuzenean jotzea aurreztea da. SPDak sistema elektrikoei aplikatzen zaizkie lurrera deskarga-bidea emateko, sistema horien osagaiak tximisten edo potentzia-sistemaren anomalien eragin zuzen edo zeharkakoek eragindako goi-tentsioko iragankorren eraginpean egoteko. Tximistaren aurkako kanpoko sistema ezarrita badago ere, SPDrik gabe, tximistaren efektuek kalte handiak sor ditzakete osagaietan.

Artikulu honen helburuetarako, suposatzen dut tximistaren aurkako babes mota bat dagoela eta SPD egokien erabilera osagarriaren motak, funtzioa eta onurak aztertuko ditut. Tximista behar bezala diseinatutako sistema batekin batera, SPDak sistemaren kokapen nagusietan erabiltzeak osagai nagusiak babesten ditu, hala nola inbertsoreak, moduluak, konbinagailuen kutxetako ekipamenduak eta neurketa, kontrol eta komunikazio sistemak.

SPDen garrantzia

Zuzeneko tximistek matrizeek dituzten ondorioak alde batera utzita, korronte elektrikoaren interkonexioa oso sentikorra da elektromagnetikoki eragindako iragankorren aurrean. Tximistek zuzenean edo zeharka eragindako iragankorrek, baita erabilgarritasuna aldatzeko funtzioek sortutako iragankorrek ere, ekipo elektrikoak eta elektronikoak oso iraupen laburreko (tentsioak ehunka mikrosegundotan) gaintentsio oso altuak izaten dituzte. Tentsio iragankor horien eraginpean egoteak kalte mekanikoen eta karbonoaren jarraipenaren ondorioz nabaria izan daitekeen osagai hondamendia eragin dezake, baina oraindik ekipo edo sistemaren hutsegitea eragin dezake.

Magnitude txikiko iragankorrekiko epe luzeko esposizioak material dielektrikoa eta isolatzailea hondatzen du PV sistemako ekipoetan, azken matxura izan arte. Gainera, tentsio iragankorrak ager daitezke neurketa, kontrol eta komunikazio zirkuituetan. Iragankor horiek seinale edo informazio okerrak direla dirudi, eta ekipoak funtzionamendu okerra edo itzaltzea eragiten dute. SPDen kokapen estrategikoak arazo horiek arintzen ditu, gailu laburrak edo estekak bezala funtzionatzen dutelako.

SPDen ezaugarri teknikoak

PV aplikazioetan erabiltzen den SPD teknologiarik ohikoena oxido metalikoaren varistor (MOV) da, tentsioa finkatzeko gailu gisa funtzionatzen duena. SPD beste teknologia batzuen artean, siliziozko elur-jauzi diodoa, txinparta kontrolatuak eta gasa deskargatzeko hodiak daude. Azken bi hauek zirkuitu labur edo palanka gisa agertzen diren kommutazio gailuak dira. Teknologia bakoitzak bere ezaugarriak ditu, aplikazio zehatz baterako gutxi gorabehera egokia bihurtuz. Gailu horien konbinazioak ere koordinatu daitezke banaka eskaintzen dituztenak baino ezaugarri optimoagoak emateko. 1. taulan PV sistemetan erabiltzen diren SPD mota nagusiak zerrendatzen dira eta horien funtzionamendu-ezaugarri orokorrak zehazten dira.

SPD batek egoera behar bezain azkar aldatzeko gai izan behar du iragankor bat dagoen denbora laburrean eta korronte iragankorraren magnitudea huts egin gabe deskargatzeko. Gailuak SPD zirkuituaren tentsio jaitsiera ere minimizatu behar du, konektatutako ekipoa babesteko. Azkenean, SPD funtzioak ez luke zirkuitu horren funtzio normala oztopatu behar.

SPDren funtzionamendu-ezaugarriak SPDetarako hautaketa egiten ari denak ulertu behar dituen hainbat parametrok definitzen dituzte. Gai honek hemen landu daitezkeen xehetasun gehiago behar ditu, baina honako hauek dira kontuan hartu beharreko parametro batzuk: etengabeko funtzionamendu tentsio maximoa, korronte alternoko edo korronte alternoko aplikazioa, deskarga korronte nominala (magnitude eta uhin formaren arabera definitua), tentsio babes maila ( SPD korronte jakin bat deskargatzen ari denean dagoen tentsio terminalekoa eta aldi baterako gain-tentsioa (SPD kaltetu gabe denbora zehatz baterako aplika daitekeen gain-tentsio jarraitua).

Osagai teknologia desberdinak erabiltzen dituzten SPDak zirkuitu berdinetan jar daitezke. Hala ere, kontu handiz hautatu behar dira haien arteko koordinazio energetikoa bermatzeko. Deskarga-kalifikazio altuagoa duen osagaiak eskuragarri dagoen korronte iragankorraren magnitude handiena deskargatu behar du, beste osagaien teknologiak hondar-tentsio iragankorra magnitude txikiago batera murrizten du, korronte txikiagoa deskargatzen baitu.

SPDk bere burua babesteko gailu integrala izan behar du, gailuak huts egiten badu zirkuitutik deskonektatzen duena. Deskonektatze hori ager dadin, SPD askok deskonektatze egoera adierazten duen bandera erakusten dute. SPDren egoera kontaktu multzo osagarri baten bidez adieraztea funtzio hobetua da, urruneko kokapen bati seinalea eman diezaiokeena. Kontuan hartu beharreko beste produktu garrantzitsuetako bat da SPDk hatzekin seguru dagoen modulu aldagarri bat erabiltzen duen ala ez, huts egiten duen modulua tresnarik gabe edo zirkuitua kentzeko beharrik gabe erraz ordezkatzea ahalbidetzen duen.

Korronte alternatiboak babesteko gailuak PV instalazioetarako

Tximistek hodeiek tximistak babesteko sistemara, PV egiturara edo hurbileko lur batera joaten dira tokian tokiko lur-potentziala igotzea urruneko lurreko erreferentziei dagokienez. Distantzia horiek hartzen dituzten eroaleek ekipoak tentsio handiak izaten dituzte. Lurreko potentzialaren igoeren ondorioak batez ere sarean lotuta dagoen PV sistema baten eta zerbitzuaren sarreran dagoen erabilgarritasunaren arteko lotura puntuan izaten dira, tokian tokiko lurrak erreferentziazko lurrera urrunera elektrikoki konektatzen diren puntuan.

Korronteen aurkako babesa zerbitzuaren sarreran jarri behar da inbertsorearen erabilgarritasuna babesteko iragankorrei kalte egiteko. Kokapen honetan ikusten diren iragankorrak magnitude eta iraupen handikoak dira eta, beraz, gainazalen aurkako babesarekin kudeatu behar dira, deskarga altuko korronte egokiekin. MOVekin koordinatuta erabiltzen diren txinparta kontrolatutako hutsuneak aproposak dira horretarako. Spark gap teknologiak tximista korronte handiak deskarga ditzake tximista iragankorretan lotura ekipotentzialaren funtzioa eskainiz. MOV koordinatuak hondar-tentsioa maila onargarrian estutzeko gaitasuna du.

Lurreko potentzialaren gorakadaren efektuez gain, inbertsorearen alternatiba alternatiboan eragina izan dezakete zerbitzuaren sarreran ere agertzen diren tximistak eragindako eta erabilgarritasuna aldatzeko iragankorrek. Ekipoek izan ditzaketen kalteak minimizatzeko, egoki kalifikatutako korronte alternatiboaren aurkako babesak inbertsorearen korronte alternoko terminaletatik ahalik eta hurbilen aplikatu behar dira, sekzio gurutzatu nahikoa duten eroaleentzako ibilbide motzena eta zuzenena izanik. Diseinu irizpide hau ez ezartzeak SPD zirkuituan behar baino tentsio jaitsiera handiagoa izaten du deskargan zehar eta babestutako ekipoak behar baino tentsio iragankor handiagoak izaten ditu.

Korronte elektrikoak babesteko gailuak PV instalazioetarako

Zuzeneko erasoak gertuko lurreko egituretara (tximista babesteko sistema barne) eta hodeien arteko eta hodeien barruko keinuak 100 kA-ko magnitudeak izan daitezke, korronte iragankorrak PV sistemako dc kableatzera bultzatzen dituzten eremu magnetikoak sor ditzakete. Tentsio iragankor hauek ekipoen terminaletan agertzen dira eta funtsezko osagaien isolamendua eta hutsegite dielektrikoak eragiten dituzte.

SPDak zehaztutako kokapenetan jartzeak eragindako eta tximista korronte partzial horien eragina arintzen du. SPD paraleloan jartzen da dinamizatutako eroaleen eta lurraren artean. Gehiegizko tentsioa gertatzen denean inpedantzia handiko gailu batetik inpedantzia txikiko gailu batera aldatzen da egoera. Konfigurazio honetan, SPD-k lotutako korronte iragankorra deskargatzen du, bestela ekipamenduaren terminaletan egongo liratekeen gain-tentsioak gutxituz. Gailu paralelo honek ez du inolako kargarik. Aukeratutako SPDak bereziki diseinatutakoa, sailkatua eta onartua egon behar du DC PV tentsioetan aplikatzeko. SPD deskonektatze integralak DCko arku larriagoa eten behar du, AC aplikazioetan aurkitzen ez dena.

MOV moduluak Y konfigurazioan konektatzea normalean erabiltzen den SPD konfigurazioa da, merkataritza eta utilitate eskalako PV sistema handietan gehieneko zirkuitu irekiko 600 edo 1,000 Vdc-ko tentsioan funtzionatzen dutenak. Y-ren hanka bakoitzak polo bakoitzera eta lurrera konektatutako MOV modulu bat dauka. Lurrik gabeko sisteman, polo bakoitzaren artean bi modulu daude, eta poloaren eta lurraren artean. Konfigurazio honetan, modulu bakoitzak sistemaren tentsioaren erdia balioesten du, beraz, polo-lurrera matxura gertatzen bada ere, MOV moduluek ez dute beren balio nominala gainditzen.

Potentziarik gabeko sistemaren gainkargak babesteko

Energia sistemako ekipamenduak eta osagaiak tximisten efektuak jasaten dituzten moduan, instalazio horiekin lotutako neurketa, kontrol, tresneria, SCADA eta komunikazio sistemetan aurkitzen diren ekipoak ere badira. Kasu hauetan, olatuen aurkako babesaren oinarrizko kontzeptua potentzia zirkuituetan bezalakoa da. Hala ere, ekipamendu honek normalean ez du tolerantzia handiko tentsio gaineko bultzadekiko eta seinale okerrak jasateko eta zirkuituetan serie edo osagai paraleloak gehitzeak eragin negatiboa izateko, arreta handiagoa eskaini behar zaio gehitutako SPD bakoitzaren ezaugarriei. Osagai horiek bikote bihurrituaren, CAT 6 Ethernetaren edo RF koaxialaren bidez komunikatzen diren arabera eskatzen dira. Gainera, potentziarik gabeko zirkuituetarako hautatutako SPDk korronte iragankorrak deskargatzeko gai izan behar dute hutsegiterik gabe, tentsio babes maila egokia eman eta sistemaren funtzioa oztopatzeari ekin behar diotela — serieko inpedantzia, lineaz lerro eta lurreko kapazitantzia eta maiztasun banda zabalera barne. .

SPDen aplikazio oker arruntak

SPDak potentzia zirkuituetan aplikatu dira urte askoan. Gaur egungo potentzia zirkuitu gehienak korronte alternoko sistemak dira. Horrenbestez, olatuen aurkako ekipo gehienak korronte alternoko sistemetan erabiltzeko diseinatu dira. Merkataritza eta erabilgarritasun eskalako PV sistema handiak duela gutxi sartzeak eta zabaldutako sistema kopurua handitzeak, zoritxarrez, sistema alternatiboetarako diseinatutako SPDen DC alderdira gaizki aplikatzea eragin du. Kasu horietan, SPDak gaizki funtzionatzen dute, batez ere porrot egiteko moduan, dc PV sistemen ezaugarriak direla eta.

MOVek ezaugarri bikainak eskaintzen dituzte SPD gisa zerbitzatzeko. Behar bezala sailkatuta eta behar bezala aplikatuta badaude, funtzio horretarako kalitatez jokatzen dute. Hala ere, produktu elektriko guztiek bezala, baliteke huts egitea. Inguruko berokuntzak, gailuak maneiatzeko diseinatutakoa baino handiagoak diren korronteak deskargatzeak, gehiegitan deskargatzeak edo etengabeko gain-tentsioko baldintzek eragin dezakete hutsegitea.

Hori dela eta, SPDak beharrezko izanez gero konexio paraleloko konexio paralelotik bereizten dituen deskonexio etengailu batekin diseinatuta daude. SPD hutsegite moduan sartu ahala korronte batzuk igarotzen direnez, arku apur bat agertzen da deskonexio termikoko etengailua funtzionatzen duen bitartean. Korronte alternoko zirkuitu batean aplikatzen denean, sorgailuak hornitutako korrontearen zero zero zeharkaldiak arku hori itzaltzen du eta SPD zirkuitutik segurtasunez ateratzen da. AC SPD bera aplikatzen bada PV sistema baten dc aldean, batez ere tentsio altuetan, ez dago korrontearen zero zeharkapenik dc uhin forman. Termikoki funtzionatutako etengailu normalak ezin du arku korrontea itzali eta gailuak huts egiten du.

MOV inguruan fusio paraleloko saihesbide zirkuitua jartzea da DC matxura arkuaren itzaltzea gainditzeko metodo bat. Deskonektatze termikoak funtzionatuko balu, arku bat agertzen da irekitze kontaktuetan zehar; baina arku korronte hori arkua itzaltzen den metxa duen bide paralelo batera bideratzen da, eta metxa horrek matxura korrontea eteten du.

SPD aurretik goranzko fusioa, korronte alternoko sistemetan aplika daitekeen moduan, ez da egokia dc sistemetan. Fusiblea funtzionatzeko zirkuitulaburreko korrontea (gainkorronte babeseko gailu batean bezala) agian ez da nahikoa izango sorgailua potentzia gutxiko irteeran dagoenean. Ondorioz, SPD fabrikatzaile batzuek hori kontuan hartu dute diseinuan. UL-k bere lehenagoko araua aldatu du gainazalen aurkako babesaren azken estandarraren —UL 1449. osagarriarekin—. Hirugarren edizio hau PV sistemei bereziki aplikatzen zaie.

SPD kontrol zerrenda

PV instalazio askok jasaten duten tximista arriskua gorabehera, babes daitezke SPDak eta tximista behar bezala diseinatutako sistema babesteak aplikatuta. SPD ezarpen eraginkorrak honako gogoeta hauek izan beharko lituzke:

• Sisteman kokapen zuzena
• Bukaerako baldintzak
• Ekipoaren eta lurreko sistemaren lurreratze eta lotura egokia
• Isurketa kalifikazioa
• Tentsioaren babes maila
• Aipatutako sistemarako egokia, dc versus ac aplikazioak barne
• Hutsegite modua
• Tokiko eta urruneko egoeraren adierazpena
• Erraz ordezkatzen diren moduluak
• Sistemaren funtzio normalak ez du eraginik izan behar, zehazki energia ez duten sistemetan