Protección contra sobretensións para sistemas fotovoltaicos
As instalacións fotovoltaicas (FV) para a explotación de enerxía renovable corren un gran risco por descargas de raios debido á súa situación exposta e á súa gran superficie.
O dano a segmentos individuais ou a falla de toda a instalación pode ser a consecuencia.
As correntes de raios e as tensións de sobretensión adoitan causar danos nos inversores e módulos fotovoltaicos. Estes danos supoñen un maior gasto para o operador da instalación fotovoltaica. Non só hai maiores custos de reparación, senón que a produtividade da instalación tamén se reduce significativamente. Polo tanto, unha instalación fotovoltaica debe estar sempre integrada na estratexia de protección contra raios e posta a terra.
Para evitar estes cortes, as estratexias de protección contra raios e sobretensións en uso deben interactuar entre si. Ofrecémoslle o apoio que precisa para que a súa instalación funcione sen problemas e proporcione o rendemento esperado. É por iso que debes protexer a túa instalación fotovoltaica de iluminación e protección contra sobretensións de LSP:
- Para protexer o seu edificio e instalación fotovoltaica
- Para aumentar a dispoñibilidade do sistema
- Para protexer o seu investimento
Normas e requisitos
No deseño e instalación de calquera sistema fotovoltaico sempre se deben ter en conta as normas e directivas actuais para a protección contra sobretensións.
O borrador da norma europea DIN VDE 0100 parte 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Montaxe de sistemas de baixa tensión, requisitos para equipos e instalacións especiais; sistemas de enerxía fotovoltaica) e as especificacións internacionais de instalación para instalacións fotovoltaicas - IEC 60364-7- 712 - Ambos describen a selección e instalación de protección contra sobretensións para instalacións fotovoltaicas. Tamén recomendan dispositivos de protección contra sobretensións entre os xeradores fotovoltaicos. Na súa publicación de 2010 sobre protección contra sobretensións para edificios con instalación fotovoltaica, a Asociación de aseguradores da propiedade alemáns (VdS) require protección contra raios e sobretensións> 10 kW de acordo coa clase de protección contra raios III.
Para asegurarse de que a súa instalación é segura para o futuro, non fai falla dicir que os nosos compoñentes cumpren plenamente todos os requisitos.
Ademais, está en preparación unha norma europea para compoñentes de protección contra tensións de sobretensión. Esta norma especificará ata que punto a protección contra tensión de sobretensión debe deseñarse no lado CC dos sistemas fotovoltaicos. Este estándar está actualmente prEN 50539-11.
Un estándar similar xa está en vigor actualmente en Francia: o UTE C 61-740-51. Os produtos de LSP están a ser probados no cumprimento de ambas normas para que poidan proporcionar un nivel de seguridade aínda maior.
Os nosos módulos de protección contra sobretensións de clase I e clase II (descargadores B e C) garanten que as tensións se limiten rapidamente e que a corrente se descargue de forma segura. Isto permítelle evitar danos caros ou o potencial de falla de enerxía completa na súa instalación fotovoltaica.
Para edificios con ou sen sistemas de protección contra iluminación, temos o produto axeitado para cada aplicación. Podemos entregar os módulos segundo o precise, totalmente personalizados e precableados en carcasas.
Despregamento de dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) en sistemas fotovoltaicos
A enerxía fotovoltaica é un compoñente vital da produción global de enerxía a partir de fontes de enerxía renovables. Hai unha serie de características especiais que hai que ter en conta ao despregar dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) en sistemas fotovoltaicos. Os sistemas fotovoltaicos teñen unha fonte de tensión CC, con características específicas. Polo tanto, o concepto de sistema debe ter en conta estas características específicas e coordinar o uso dos SPD en consecuencia. Por exemplo, as especificacións SPD para os sistemas fotovoltaicos deben deseñarse tanto para unha tensión máxima sen carga do xerador solar (VOC STC = tensión do circuíto descargado en condicións de proba estándar), así como para garantir a máxima dispoñibilidade e seguridade do sistema.
Protección contra raios externa
Debido á súa gran superficie e á situación de instalación xeralmente exposta, os sistemas fotovoltaicos teñen un risco particular por descargas atmosféricas, como o raio. Neste punto, hai que diferenciar entre os efectos dos raios directos e os chamados indirectos (indutivos e capacitivos). Por un lado, a necesidade de protección contra raios depende das especificacións normativas das normas relevantes e, por un lado, a necesidade de protección contra raios gasta nas especificacións normativas das normas relevantes. Por outra banda, depende da propia aplicación, noutras palabras, dependendo de se se trata dun edificio ou dunha instalación de campo. Nas instalacións de edificios, diferénciase entre a instalación dun xerador fotovoltaico no tellado dun edificio público - cun sistema de protección contra raios existente - e a instalación no tellado dun hórreo - sen un sistema de protección contra raios. As instalacións de campo tamén ofrecen grandes obxectivos potenciais debido ás súas matrices de módulos de gran área; neste caso, recoméndase unha solución de protección contra raios externa para este tipo de sistemas para evitar golpes de iluminación directa.
As referencias normativas pódense atopar en IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Suplemento 2 (interpretación segundo o nivel de protección contra raios ou nivel de risco LPL III) [2] e o Suplemento 5 (protección contra raios e sobretensións para sistemas de enerxía fotovoltaica) e na Directiva VdS 2010 [3] (se os sistemas FV> 10 kW requiren protección contra raios). Ademais, son necesarias medidas de protección contra sobretensións. Por exemplo, débese preferir separar os sistemas de terminación do aire para protexer o xerador fotovoltaico. Non obstante, se non é posible evitar unha conexión directa co xerador fotovoltaico, noutras palabras, non se pode manter a distancia de separación segura, entón hai que ter en conta os efectos das correntes de raios parciais. Fundamentalmente, os cables apantallados deben usarse para as principais liñas de xeradores para manter as sobretensións inducidas o máis baixas posibles. Ademais, se a sección transversal é suficiente (mín. 16 mm² Cu) pódese empregar a protección do cable para conducir correntes de raios parciais. O mesmo aplícase á utilización de vivendas metálicas pechadas. A terra debe conectarse nos dous extremos dos cables e das carcasas metálicas. Isto garante que as liñas principais do xerador caen baixo LPZ1 (Zona de Protección contra Raios); iso significa que un SPD tipo 2 é suficiente. En caso contrario, requiriríase un SPD tipo 1.
A utilización e a especificación correcta dos dispositivos de protección contra sobretensións
En xeral, é posible considerar a implantación e especificación de SPD en sistemas de baixa tensión no lado de CA como un procedemento estándar; con todo, a implantación e a especificación de deseño correcta para os xeradores de corrente continua PV seguen sendo un desafío. A razón é en primeiro lugar que un xerador solar ten as súas propias características especiais e, en segundo lugar, os SPD están despregados no circuíto de corrente continua. Os SPD convencionais normalmente desenvólvense para sistemas de tensión alterna e non de tensión directa. Os estándares de produto relevantes [4] cubriron estas aplicacións durante anos, e fundamentalmente tamén se poden aplicar ás aplicacións de tensión continua. Non obstante, aínda que se realizaban tensións do sistema FV relativamente baixas, hoxe en día xa están a acadar aprox. 1000 V CC no circuíto fotovoltaico sen descarga. A tarefa é dominar as tensións do sistema nesa orde con dispositivos de protección contra sobretensións adecuados. As posicións nas que é tecnicamente apropiado e práctico situar os SPD nun sistema fotovoltaico depende principalmente do tipo de sistema, do concepto do sistema e da superficie física. As figuras 2 e 3 ilustran as principais diferenzas: en primeiro lugar, un edificio con protección contra raios exterior e un sistema fotovoltaico montado no tellado (instalación do edificio); en segundo lugar, un amplo sistema de enerxía solar (instalación de campo), tamén equipado cun sistema de protección contra raios externo. En primeira instancia - debido ás lonxitudes de cable máis curtas - a protección só se implementa na entrada de corrente continua do inversor; no segundo caso, os SPD están instalados na caixa de bornes do xerador solar (para protexer os módulos solares) así como na entrada de corrente continua do inversor (para protexer o inversor). Os SPD deberían instalarse preto do xerador fotovoltaico e do inversor en canto a lonxitude do cable requirida entre o xerador fotovoltaico e o inversor estende máis de 10 metros (Figura 2). A solución estándar para protexer o lado de CA, é dicir, a saída do inversor e a subministración de rede, debe alcanzarse empregando SPD de tipo 2 instalados na saída do inversor e - no caso dunha instalación de edificio con protección contra raios externa na alimentación de rede. punto - equipado cun descargador de sobretensións SPD tipo 1.
Características especiais no lado do xerador solar de corrente continua
Ata agora, os conceptos de protección do lado CC sempre utilizaban SPD para tensións de corrente alterna normais, polo que L + e L- estaban conectados á terra respectivamente para a súa protección. Isto significou que os SPD foron clasificados como mínimo polo 50 por cento da tensión máxima de carga do xerador solar. Non obstante, despois de varios anos, poden producirse fallos de illamento no xerador fotovoltaico. Como consecuencia deste fallo no sistema fotovoltaico, a tensión completa do xerador fotovoltaico aplícase ao polo non defectuoso do SPD e resulta nun evento de sobrecarga. Se a carga nos SPD baseados en varistores de óxido metálico dunha tensión continua é demasiado alta, isto pode provocar a súa destrución ou provocar o dispositivo de desconexión. En particular, nos sistemas fotovoltaicos con altas tensións do sistema, non é posible excluír completamente a posibilidade de que se produza un incendio debido a un arco de conmutación que non se extingue cando se activa o dispositivo de desconexión. Os elementos de protección contra sobrecarga (fusibles) utilizados augas arriba non son unha solución a esta probabilidade, xa que a corrente de curtocircuíto do xerador fotovoltaico é só lixeiramente superior á da corrente nominal. Hoxe en día, os sistemas fotovoltaicos con tensións do sistema de aprox. Cada vez instálanse 1000 V CC para manter as perdas de enerxía o máis baixas posibles.
Para garantir que os SPD poden dominar tensións tan altas do sistema, a conexión en estrela composta por tres varistores demostrou ser fiable e estableceuse como un cuasi-estándar (Figura 4). Se se produce un fallo de illamento aínda quedan dous varistores da serie, o que impide efectivamente a sobrecarga do SPD.
En resumo: hai circuítos de protección con corrente de fuga absolutamente nula e impídese unha activación accidental do mecanismo de desconexión. No escenario descrito anteriormente, tamén se evita efectivamente a propagación do lume. E ao mesmo tempo, tamén se evita calquera influencia dun dispositivo de control de illamento. Entón, se se produce un mal funcionamento do illamento, sempre hai dous varistores dispoñibles na serie. Deste xeito, cúmprese o requisito de que sempre se deben evitar os fallos de terra. Descargador SPP tipo 2 de LSP SLP40-PV1000 / 3, UCPV = 1000Vdc ofrece unha solución práctica e ben probada e comprobouse o cumprimento de todos os estándares actuais (UTE C 61-740-51 e prEN 50539-11) (Figura 4). Deste xeito, ofrecemos o maior grao de seguridade dispoñible para o seu uso en circuítos de corrente continua.
aplicacións prácticas
Como xa se dixo, diferénciase entre as instalacións de construción e as de campo nas solucións prácticas. Se se monta unha solución de protección contra raios externa, o xerador fotovoltaico debería estar preferentemente integrado neste sistema como un sistema de descargas illado. IEC 62305-3 especifica que se debe manter a distancia de terminación do aire. Se non se pode manter, hai que ter en conta os efectos das correntes de raios parciais. Neste punto, a norma de protección contra raios IEC 62305-3 Suplemento 2 establece na sección 17.3: "para reducir as sobretensións inducidas deberíanse utilizar cables apantallados para as liñas principais do xerador". Se a sección transversal é suficiente (mín. 16 mm² Cu), a protección do cable tamén se pode usar para conducir correntes de raios parciais. Suplemento (Figura 5) - Protección contra raios para sistemas fotovoltaicos - emitido polo ABB (Comité de protección contra raios e investigación contra raios da Asociación (alemá) de tecnoloxías eléctricas, electrónicas e de información) establece que as liñas principais dos xeradores deben estar protexidas. . Isto significa que non son necesarios descargadores de corrente de lóstrego (SPD tipo 1), aínda que os descargadores de tensión de sobretensión (SPD tipo 2) son necesarios en ambos os dous lados. Como ilustra a figura 5, unha liña xeradora principal blindada ofrece unha solución práctica e consegue o estado LPZ 1 no proceso. Deste xeito, os descargadores de sobretensión SPD tipo 2 son despregados de acordo coas especificacións das normas.
Solucións listas para o axuste
Para garantir que a instalación no lugar sexa o máis sinxela posible, LSP ofrece solucións listas para axustar para protexer os lados CC e CA dos inversores. As caixas fotovoltaicas plug-and-play reducen o tempo de instalación. LSP tamén realizará montaxes específicos do cliente segundo a súa solicitude. Está dispoñible máis información en www.lsp-international.com
Nota:
Débense respectar as normas e directrices específicas do país
[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) parte 712: 2006-06, Requisitos para instalacións ou localizacións especiais. Sistemas de alimentación solar fotovoltaica (FV)
[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Protección contra raios, Parte 3: Protección de instalacións e persoas, suplemento 2, a interpretación segundo clase de protección ou nivel de risco III LPL, Suplemento 5, raios e protección contra sobretensións para sistemas de enerxía fotovoltaica
[3] Directiva VdS 2010: 2005-07 protección contra raios e sobretensións orientada ao risco; Pautas para a prevención de perdas, VdS Schadenverhütung Verlag (editores)
[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Dispositivos de protección contra baixas de tensión - Parte 11: dispositivos de protección contra sobretensións para uso en sistemas de enerxía de baixa tensión - requisitos e probas
[5] IEC 62305-3 Protección contra raios - Parte 3: Danos físicos ás estruturas e perigo para a vida
[6] IEC 62305-4 Protección contra raios - Parte 4: Sistemas eléctricos e electrónicos dentro das estruturas
[7] prEN 50539-11 Dispositivos de protección contra sobretensións - Dispositivos de protección contra sobretensións para aplicacións específicas incluíndo corrente continua - Parte 11: Requisitos e probas de SPD en aplicacións fotovoltaicas
[8] Norma de produto francesa para protección contra sobretensións na área de corrente continua UTE C 61-740-51
Uso modular dos nosos compoñentes de protección contra sobretensións
Se xa existe un sistema de protección contra raios no edificio, este debe estar no punto máis alto de todo o sistema. Todos os módulos e cables da instalación fotovoltaica deben instalarse debaixo das terminacións do aire. Débense manter distancias de separación de polo menos 0.5 m a 1 m (dependendo da análise de riscos de IEC 62305-2).
A protección contra raios Tipo I externa (lado AC) tamén require a instalación dun pararraios Tipo I na subministración eléctrica do edificio. Se non hai ningún sistema de protección contra raios, entón os descargadores tipo II (lado AC) son suficientes para o seu uso.
