पीवी सर्जेस के लिए डीसी सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस

सौर पैनल पीवी कंबाइन बॉक्स डीसी सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस

क्योंकि पीवी प्रतिष्ठान के लिए डीसी सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस को सूर्य के प्रकाश के पूर्ण संपर्क प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, वे बिजली के प्रभाव के लिए अत्यधिक असुरक्षित हैं। पीवी सरणी की क्षमता सीधे इसके उजागर सतह क्षेत्र से संबंधित है, इसलिए बिजली की घटनाओं का संभावित प्रभाव सिस्टम आकार के साथ बढ़ता है। जहां प्रकाश की घटनाएं अक्सर होती हैं, असुरक्षित पीवी सिस्टम बार-बार और महत्वपूर्ण घटकों को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकते हैं। इससे मरम्मत और प्रतिस्थापन लागत, सिस्टम डाउनटाइम और राजस्व का नुकसान होता है। उचित रूप से डिज़ाइन, निर्दिष्ट और स्थापित सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस (एसपीडी) बिजली की घटनाओं के संभावित प्रभाव को कम करते हैं जब इंजीनियर बिजली संरक्षण प्रणालियों के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है।

एक बिजली संरक्षण प्रणाली जिसमें मूल तत्व जैसे कि एयर टर्मिनल, उचित डाउन कंडक्टर, सभी वर्तमान-ले जाने वाले घटकों के लिए सुसज्जित संबंध और उचित ग्राउंडिंग सिद्धांत प्रत्यक्ष स्ट्राइक के खिलाफ सुरक्षा की एक चंदवा प्रदान करते हैं। यदि आपके पीवी साइट पर बिजली के जोखिम की कोई चिंता है, तो मैं जोखिम मूल्यांकन अध्ययन और यदि आवश्यक हो तो एक सुरक्षा प्रणाली डिजाइन प्रदान करने के लिए इस क्षेत्र में विशेषज्ञता के साथ एक पेशेवर इलेक्ट्रिकल इंजीनियर को काम पर रखने की सलाह देता हूं।

बिजली संरक्षण प्रणालियों और एसपीडी के बीच अंतर को समझना महत्वपूर्ण है। एक बिजली संरक्षण प्रणाली का उद्देश्य पृथ्वी पर पर्याप्त वर्तमान-ले जाने वाले कंडक्टरों के माध्यम से एक सीधी बिजली हड़ताल को प्रसारित करना है, इस प्रकार संरचनाओं और उपकरणों को उस निर्वहन के रास्ते में होने या सीधे प्रभावित होने से बचाना है। एसपीडी को विद्युत प्रणालियों पर लागू किया जाता है ताकि उन प्रणालियों के घटकों को बिजली या डिस्चार्ज के प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष प्रभाव बिजली या बिजली प्रणाली विसंगतियों के कारण उजागर होने से बचाया जा सके। यहां तक ​​कि एसपीडी के बिना बाहरी बिजली संरक्षण प्रणाली के साथ, बिजली के प्रभाव अभी भी घटकों को बड़ा नुकसान पहुंचा सकते हैं।

इस लेख के प्रयोजनों के लिए, मुझे लगता है कि बिजली संरक्षण का कुछ रूप जगह में है और उपयुक्त एसपीडी के अतिरिक्त उपयोग के प्रकारों, कार्यों और लाभों की जांच करना। एक अच्छी तरह से इंजीनियर बिजली संरक्षण प्रणाली के साथ संयोजन के रूप में, प्रमुख सिस्टम स्थानों पर एसपीडी का उपयोग इनवर्टर, मॉड्यूल, कंबाइन बॉक्स में उपकरण और माप, नियंत्रण और संचार प्रणालियों जैसे प्रमुख घटकों की सुरक्षा करता है।

एसपीडी का महत्व

सरणियों के लिए सीधे बिजली हमलों के परिणामों के अलावा, विद्युत केबल को आपस में जोड़ना इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रूप से प्रेरित ग्राहकों के लिए अतिसंवेदनशील है। प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से बिजली के कारण, साथ ही उपयोगिता-स्विचिंग फ़ंक्शन द्वारा उत्पन्न होने वाले मरीजों को, बहुत ही कम अवधि (दस से सैकड़ों माइक्रोसेकंड) के बहुत अधिक ओवरवॉल्टेज के लिए बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को उजागर करते हैं। इन क्षणिक उतार-चढ़ाव के संपर्क में एक भयावह घटक विफलता हो सकती है जो यांत्रिक क्षति और कार्बन ट्रैकिंग द्वारा ध्यान देने योग्य हो सकती है या ध्यान देने योग्य नहीं हो सकती है लेकिन फिर भी उपकरण या सिस्टम की विफलता का कारण बन सकती है।

कम-परिमाण के रोगियों के लिए दीर्घकालिक जोखिम पीवी सिस्टम के उपकरण में ढांकता हुआ और इन्सुलेशन सामग्री को खराब कर देता है जब तक कि अंतिम ब्रेकडाउन न हो। इसके अलावा, माप, नियंत्रण और संचार सर्किट पर वोल्टेज संक्रमण दिखाई दे सकता है। ये संक्रमण गलत संकेत या सूचना के रूप में प्रकट हो सकते हैं, जिससे उपकरण में खराबी या बंद हो सकता है। एसपीडी का रणनीतिक प्लेसमेंट इन मुद्दों को कम करता है क्योंकि वे उपकरणों को छोटा या बंद करने के रूप में कार्य करते हैं।

एसपीडी के तकनीकी लक्षण

पीवी अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली सबसे आम एसपीडी तकनीक धातु ऑक्साइड वेरिस्टर (एमओवी) है, जो वोल्टेज-क्लैंपिंग डिवाइस के रूप में कार्य करती है। अन्य एसपीडी प्रौद्योगिकियों में सिलिकॉन हिमस्खलन डायोड, नियंत्रित स्पार्क अंतराल और गैस डिस्चार्ज ट्यूब शामिल हैं। बाद के दो स्विचिंग डिवाइस हैं जो शॉर्ट सर्किट या क्रॉबर के रूप में दिखाई देते हैं। प्रत्येक तकनीक की अपनी विशेषताएं होती हैं, जो इसे विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए कम या ज्यादा उपयुक्त बनाती हैं। इन उपकरणों के संयोजन को व्यक्तिगत रूप से पेश करने की तुलना में अधिक इष्टतम विशेषताओं को प्रदान करने के लिए भी समन्वयित किया जा सकता है। तालिका 1 पीवी सिस्टम में प्रयुक्त प्रमुख एसपीडी प्रकारों को सूचीबद्ध करती है और उनके सामान्य परिचालन विशेषताओं का विवरण देती है।

एक एसपीडी को राज्यों को बदलने में सक्षम होना चाहिए ताकि एक क्षणिक उपस्थित हो और बिना असफल हुए क्षणिक वर्तमान के परिमाण का निर्वहन कर सके। डिवाइस को उस उपकरण से बचाने के लिए SPD सर्किट में वोल्टेज ड्रॉप को भी कम करना चाहिए, जिससे यह जुड़ा हुआ है। अंत में, एसपीडी फ़ंक्शन को उस सर्किट के सामान्य कार्य में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए।

एसपीडी ऑपरेटिंग विशेषताओं को कई मापदंडों द्वारा परिभाषित किया गया है जो कोई भी एसपीडी के लिए चयन कर रहा है उसे समझना चाहिए। इस विषय के लिए अधिक विवरणों की आवश्यकता होती है जिन्हें यहां कवर किया जा सकता है, लेकिन निम्नलिखित कुछ पैरामीटर हैं जिन पर विचार किया जाना चाहिए: अधिकतम निरंतर ऑपरेटिंग वोल्टेज, एसी या डीसी एप्लिकेशन, नाममात्र निर्वहन वर्तमान (एक परिमाण और तरंग द्वारा परिभाषित), वोल्टेज-संरक्षण स्तर ( टर्मिनल वोल्टेज जो तब मौजूद होता है जब SPD एक विशिष्ट धारा का निर्वहन कर रहा होता है) और अस्थायी ओवरवॉल्टेज (एक निरंतर ओवरवॉल्टेज जिसे SPD को नुकसान पहुंचाए बिना एक विशिष्ट समय के लिए लागू किया जा सकता है)।

विभिन्न घटक प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने वाले एसपीडी को एक ही सर्किट में रखा जा सकता है। हालांकि, उनके बीच ऊर्जा समन्वय सुनिश्चित करने के लिए उन्हें देखभाल के साथ चुना जाना चाहिए। उच्च डिस्चार्ज रेटिंग के साथ घटक प्रौद्योगिकी को उपलब्ध क्षणिक वर्तमान की सबसे बड़ी परिमाण का निर्वहन करना चाहिए, जबकि अन्य घटक तकनीक अवशिष्ट क्षणिक वोल्टेज को कम परिमाण में कम कर देती है क्योंकि यह कम प्रवाह का निर्वहन करता है।

एसपीडी में एक अभिन्न सेल्फ-प्रोटेक्टिंग डिवाइस होना चाहिए जो इसे सर्किट से डिस्कनेक्ट करता है डिवाइस को विफल होना चाहिए। इस वियोग को स्पष्ट करने के लिए, कई एसपीडी एक ध्वज प्रदर्शित करते हैं जो इसकी डिस्कनेक्ट स्थिति को इंगित करता है। संपर्क के एक अभिन्न सहायक सेट के माध्यम से एसपीडी की स्थिति का संकेत देना एक बढ़ी हुई विशेषता है जो दूरस्थ स्थान पर सिग्नल प्रदान कर सकती है। विचार करने के लिए एक और महत्वपूर्ण उत्पाद विशेषता यह है कि एसपीडी एक उंगली-सुरक्षित, हटाने योग्य मॉड्यूल का उपयोग करता है जो एक विफल मॉड्यूल को बिना उपकरण के आसानी से बदलने की अनुमति देता है या सर्किट को डी-एनर्जेट करने की आवश्यकता होती है।

पीवी प्रतिष्ठान के लिए एसी सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस

बादलों से बिजली की सुरक्षा प्रणाली के लिए बिजली चमकती है, पीवी संरचना या पास के मैदान के कारण दूर के जमीनी संदर्भों के संबंध में स्थानीय जमीनी क्षमता में वृद्धि होती है। इन दूरी पर फैले कंडक्टर उपकरण को महत्वपूर्ण वोल्टेज तक पहुंचाते हैं। ग्राउंड-संभावित रेज़ के प्रभाव को मुख्य रूप से ग्रिड-बंधे हुए पीवी सिस्टम और सेवा के प्रवेश द्वार पर उपयोगिता के बीच के बिंदु पर अनुभव किया जाता है - वह बिंदु जहाँ स्थानीय ग्राउंड दूर के संदर्भित ग्राउंड से विद्युत रूप से जुड़ा होता है।

इन्वर्टर की उपयोगिता पक्ष को नुकसानदायक संक्रमणों से बचाने के लिए सेवा के प्रवेश द्वार पर सुरक्षा को रखा जाना चाहिए। इस स्थान पर देखे गए ग्राहक एक उच्च परिमाण और अवधि के होते हैं और इसलिए उचित उच्च-डिस्चार्ज रेटिंग रेटिंग के साथ वृद्धि संरक्षण द्वारा प्रबंधित किया जाना चाहिए। MOVs के साथ समन्वय में प्रयुक्त नियंत्रित स्पार्क गैप इस उद्देश्य के लिए आदर्श हैं। स्पार्क गैप टेक्नॉलॉजी बिजली की क्षणिकता के दौरान एक ट्रांसपोटेन्शियल बॉन्डिंग फंक्शन प्रदान करके उच्च बिजली की धाराओं का निर्वहन कर सकती है। समन्वित एमओवी में अवशिष्ट वोल्टेज को एक स्वीकार्य स्तर पर जकड़ने की क्षमता है।

जमीन-संभावित वृद्धि के प्रभावों के अलावा, पलटनेवाला का एसी पक्ष बिजली से प्रेरित और उपयोगिता-स्विचिंग से प्रभावित हो सकता है जो सेवा के प्रवेश द्वार पर भी दिखाई देते हैं। संभावित उपकरण क्षति को कम करने के लिए, उचित रूप से रेटेड एसी वृद्धि संरक्षण को इन्वर्टर के एसी टर्मिनलों के करीब लागू किया जाना चाहिए, पर्याप्त पार-अनुभागीय क्षेत्र के कंडक्टरों के लिए सबसे छोटा और सीधा मार्ग। डिस्चार्ज के दौरान एसपीडी सर्किट में उच्च-से-आवश्यक वोल्टेज ड्रॉप में इस डिजाइन मानदंड के परिणाम को लागू नहीं करना और संरक्षित उपकरणों को आवश्यक से अधिक क्षणिक वोल्टेज में उजागर करता है।

पीवी सर्वर्स के लिए डीसी सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस

आस-पास के जमीनी संरचनाओं (बिजली संरक्षण प्रणाली सहित), और अंतर- और इंट्रा-क्लाउड फ्लैश जो कि 100 kA के परिमाण के हो सकते हैं, सीधे संबंधित चुंबकीय क्षेत्र पैदा कर सकते हैं जो पीवी सिस्टम डीसी केबलिंग में क्षणिक धाराओं को प्रेरित करते हैं। ये क्षणिक वोल्टेज उपकरण टर्मिनलों पर दिखाई देते हैं और महत्वपूर्ण घटकों के इन्सुलेशन और ढांकता हुआ विफलताओं का कारण बनते हैं।

निर्दिष्ट स्थानों पर SPDs रखने से इन प्रेरित और आंशिक बिजली की धाराओं का प्रभाव कम हो जाता है। एसपीडी को सक्रिय कंडक्टर और जमीन के बीच समानांतर में रखा गया है। ओवरवॉल्टेज होने पर यह उच्च-प्रतिबाधा उपकरण से निम्न-प्रतिबाधा उपकरण की स्थिति में परिवर्तन करता है। इस विन्यास में, एसपीडी संबंधित क्षणिक प्रवाह का निर्वहन करता है, ओवरवॉल्टेज को कम से कम करता है जो अन्यथा उपकरण टर्मिनलों पर मौजूद होगा। यह समानांतर डिवाइस कोई लोड करंट नहीं ले जाता है। चयनित एसपीडी को विशेष रूप से डिज़ाइन किया जाना चाहिए, रेटेड और डीसी पीवी वोल्टेज पर आवेदन के लिए अनुमोदित होना चाहिए। इंटीग्रल एसपीडी डिस्कनेक्ट को अधिक गंभीर डीसी आर्क को बाधित करने में सक्षम होना चाहिए, जो एसी अनुप्रयोगों पर नहीं पाया जाता है।

Y कॉन्फ़िगरेशन में MOV मॉड्यूल कनेक्ट करना आमतौर पर बड़े वाणिज्यिक और उपयोगिता-पैमाने पर पीवी सिस्टम पर उपयोग किया जाने वाला SPD कॉन्फ़िगरेशन है जो 600 या 1,000 Vdc के अधिकतम ओपन-सर्किट वोल्टेज पर काम करता है। Y के प्रत्येक पैर में प्रत्येक ध्रुव और जमीन से जुड़ा एक MOV मॉड्यूल होता है। एक भूमिगत प्रणाली में, प्रत्येक ध्रुव के बीच और ध्रुव और जमीन दोनों के बीच दो मॉड्यूल होते हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन में, प्रत्येक मॉड्यूल को आधे सिस्टम वोल्टेज के लिए रेट किया जाता है, इसलिए भले ही पोल-टू-ग्राउंड गलती होती है, एमओवी मॉड्यूल अपने रेटेड मूल्य से अधिक नहीं होते हैं।

नॉनपावर सिस्टम सर्ज प्रोटेक्शन थिंकिंग

जिस प्रकार बिजली प्रणाली के उपकरण और घटक बिजली के प्रभाव के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, उसी प्रकार माप, नियंत्रण, इंस्ट्रूमेंटेशन, SCADA और संचार प्रणालियों में इन उपकरणों को पाया जाता है। इन मामलों में, सर्ज प्रोटेक्शन की मूल अवधारणा वैसी ही है जैसी पावर सर्किट पर होती है। हालाँकि, क्योंकि यह उपकरण आमतौर पर ओवरवॉल्टेज आवेगों के प्रति कम सहिष्णु होता है और गलत संकेतों के लिए अधिक संवेदनशील होता है और श्रृंखला या सर्किट के समानांतर घटकों के साथ प्रतिकूल रूप से प्रभावित होने के कारण, प्रत्येक एसपीडी की विशेषताओं के लिए अधिक देखभाल दी जानी चाहिए। विशिष्ट घटकों के लिए बुलाया जाता है कि क्या ये घटक मुड़ जोड़ी, कैट 6 ईथरनेट या समाक्षीय आरएफ के माध्यम से संचार कर रहे हैं। इसके अलावा, नॉनपॉवर सर्किट के लिए चुने गए SPDs को बिना किसी पर्याप्त वोल्टेज सुरक्षा स्तर प्रदान करने और सिस्टम के कार्य में हस्तक्षेप करने से बचना चाहिए, जिसमें श्रृंखला प्रतिबाधा, लाइन-टू-लाइन और ग्राउंड कैपेसिटेंस और आवृत्ति बैंडविड्थ शामिल हैं। ।

एसपीडी के सामान्य दुरुपयोग

एसपीडी कई वर्षों से पावर सर्किट पर लागू होते हैं। अधिकांश समकालीन पावर सर्किट बारी-बारी से चालू सिस्टम हैं। जैसे, एसी सिस्टम में उपयोग के लिए अधिकांश सर्ज प्रोटेक्शन उपकरण डिजाइन किए गए हैं। बड़े वाणिज्यिक और उपयोगिता-पैमाने की पीवी प्रणालियों और तैनात किए गए सिस्टमों की बढ़ती संख्या का अपेक्षाकृत हालिया परिचय, दुर्भाग्य से, एसपीडी के डीसी पक्ष के लिए गलतफहमी के कारण एसी सिस्टम के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन मामलों में, एसपीडी अनुचित तरीके से प्रदर्शन करते हैं, विशेष रूप से डीसी सिस्टम की विशेषताओं के कारण, उनकी विफलता मोड के दौरान।

MOVs SPDs के रूप में सेवा के लिए उत्कृष्ट विशेषताएँ प्रदान करते हैं। यदि उन्हें सही तरीके से रेट किया गया है और सही तरीके से लागू किया गया है, तो वे उस फ़ंक्शन के लिए गुणवत्ता तरीके से प्रदर्शन करते हैं। हालांकि, सभी विद्युत उत्पादों की तरह, वे विफल हो सकते हैं। विफलता परिवेशी हीटिंग के कारण हो सकती है, डिवाइस से अधिक होने वाली धाराओं का निर्वहन संभाल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, कई बार डिस्चार्ज करना या निरंतर ओवर-वोल्टेज स्थितियों से अवगत कराया जा रहा है।

इसलिए, एसपीडी को एक थर्मल संचालित डिस्कनेक्टिंग स्विच के साथ डिज़ाइन किया गया है जो उन्हें समानांतर कनेक्शन से एनर्जेटिक डीसी सर्किट के लिए अलग करता है जो आवश्यक हो जाना चाहिए। चूंकि एसपीडी विफलता मोड में प्रवेश करती है, इसलिए कुछ वर्तमान प्रवाह के माध्यम से एक मामूली चाप प्रकट होता है, क्योंकि थर्मल डिस्कनेक्ट स्विच संचालित होता है। जब एक एसी सर्किट पर लगाया जाता है, तो जनरेटर-आपूर्ति की वर्तमान शून्य क्रॉसिंग उस चाप को बुझा देती है, और सर्किट से एसपीडी को सुरक्षित रूप से हटा दिया जाता है। यदि उसी एसी एसपीडी को पीवी प्रणाली के डीसी पक्ष पर लागू किया जाता है, विशेष रूप से उच्च वोल्टेज, तो डीसी तरंग में वर्तमान का कोई शून्य पार नहीं होता है। सामान्य रूप से संचालित थर्मल स्विच आर्क करंट को नहीं बुझा सकता है, और डिवाइस विफल हो जाता है।

MOV के चारों ओर एक समानांतर फ्यूज्ड बाईपास सर्किट को रखना dc फॉल्ट आर्क को बुझाने का एक तरीका है। थर्मल डिस्कनेक्ट को संचालित करना चाहिए, एक आर्क अभी भी अपने शुरुआती संपर्कों के पार दिखाई देता है; लेकिन उस चाप प्रवाह को एक समानांतर पथ पर पुनर्निर्देशित किया जाता है जिसमें एक फ्यूज होता है जहां चाप को बुझा दिया जाता है, और फ्यूज गलती करंट को बाधित करता है।

एसपीडी के आगे अपस्ट्रीम फ़्यूज़िंग, जैसा कि एसी सिस्टम पर लागू किया जा सकता है, डीसी सिस्टम पर उचित नहीं है। फ़्यूज़ को संचालित करने के लिए शॉर्ट-सर्किट उपलब्ध करंट (जैसा कि एक ओवरचार्ज प्रोटेक्शन डिवाइस में) पर्याप्त नहीं हो सकता है जब जनरेटर बिजली उत्पादन पर होता है। एक परिणाम के रूप में, कुछ एसपीडी निर्माताओं ने इसे अपने डिजाइन में ध्यान में रखा है। UL ने अपने पहले के मानक को नवीनतम सर्ज प्रोटेक्शन स्टैंडर्ड- UL 1449 के पूरक के रूप में संशोधित किया है। यह तीसरा संस्करण विशेष रूप से PV सिस्टम के लिए लागू है।

एसपीडी चेकलिस्ट

कई पीवी प्रतिष्ठानों को उच्च बिजली के जोखिम के बावजूद, उन्हें एसपीडी के आवेदन और एक ठीक से इंजीनियर बिजली संरक्षण प्रणाली द्वारा संरक्षित किया जा सकता है। प्रभावी एसपीडी कार्यान्वयन में निम्नलिखित विचार शामिल होने चाहिए:

• सिस्टम में सही प्लेसमेंट
• समाप्ति की आवश्यकताएं
• उपकरण-ग्राउंड सिस्टम की उचित ग्राउंडिंग और बॉन्डिंग
• डिस्चार्ज रेटिंग
• वोल्टेज संरक्षण स्तर
• प्रश्न में प्रणाली के लिए उपयुक्तता, डीसी बनाम एसी अनुप्रयोगों सहित
• विफल मोड
• स्थानीय और दूरस्थ स्थिति संकेत
• आसानी से बदली जाने योग्य मॉड्यूल
• सामान्य सिस्टम फ़ंक्शन अप्रभावित होना चाहिए, विशेष रूप से गैर-पावर सिस्टम पर