Zaštita od prenapona za fotonaponske sustave

Fotonaponska (PV) postrojenja za iskorištavanje obnovljive energije izložena su velikom riziku od pražnjenja groma zbog svog izloženog položaja i velike površine.

Posljedica može biti oštećenje pojedinih segmenata ili neuspjeh cijele instalacije.

Struje groma i prenaponski naponi često uzrokuju oštećenja na pretvaračima i fotonaponskim modulima. Te štete znače veći trošak za operatora fotonaponskog postrojenja. Ne samo da su veći troškovi popravka, već je i produktivnost objekta značajno smanjena. Stoga bi fotonaponsko postrojenje uvijek trebalo integrirati u postojeću strategiju zaštite od munje i uzemljenja.

Da bi se izbjegli ovi prekidi, korištene strategije zaštite od munje i prenapona moraju međusobno komunicirati. Pružamo vam potrebnu podršku kako bi vaš objekt nesmetano funkcionirao i pružao očekivani prinos! Zato biste trebali zaštititi svoju fotonaponsku instalaciju rasvjete i zaštitu od prenapona od LSP:

• Da biste zaštitili svoju zgradu i PV instalaciju
• Povećati dostupnost sustava
• Da biste zaštitili svoje ulaganje

Standardi i zahtjevi

Postojeći standardi i smjernice za zaštitu od prenapona moraju se uvijek uzeti u obzir pri projektiranju i ugradnji bilo kojeg fotonaponskog sustava.

Europski nacrt standarda DIN VDE 0100 dio 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Montaža niskonaponskih sustava, zahtjevi za posebnu opremu i postrojenja; fotonaponski elektroenergetski sustavi) i međunarodne instalacijske specifikacije za fotonaponska postrojenja - IEC 60364-7- 712 - oba opisuju odabir i ugradnju prenaponske zaštite za fotonaponska postrojenja. Oni također preporučuju uređaje za zaštitu od prenapona između PV generatora. U svojoj publikaciji o zaštiti od prenapona za zgrade s PV instalacijom iz 2010. godine, Udruženje njemačkih osiguravatelja imovine (VdS) zahtijeva> 10 kW zaštite od munje i prenapona u skladu s razredom zaštite od groma III.

Kako bismo osigurali da vaša instalacija bude sigurna za budućnost, podrazumijeva se da su naše komponente u potpunosti u skladu sa svim zahtjevima.

Nadalje, u pripremi je europski standard za komponente zaštite od prenaponskog napona. Ovaj će standard odrediti u kojoj se mjeri zaštita od prenaponskog napona mora projektirati na istosmjernoj strani PV sustava. Ovaj je standard trenutno prEN 50539-11.

Sličan standard trenutno je na snazi ​​u Francuskoj - UTE C 61-740-51. LSP-ovi proizvodi trenutno se ispituju na usklađenost s oba standarda kako bi mogli pružiti još višu razinu sigurnosti.

Naši moduli za zaštitu od prenapona u klasi I i klasi II (odvodnici B i C) osiguravaju brzo pojavu napona i sigurno pražnjenje struje. To vam omogućuje izbjegavanje skupih oštećenja ili potencijal potpunog nestanka struje u vašem fotonaponskom postrojenju.

Za zgrade sa ili bez sustava zaštite od osvjetljenja - imamo pravi proizvod za svaku primjenu! Module možemo isporučiti prema vašoj potrebi - potpuno prilagođeni i unaprijed ožičeni u kućišta.

Ugradnja uređaja za zaštitu od prenaponskih udara (SPD) u fotonaponske sustave

Fotonaponska energija je vitalna komponenta ukupne proizvodnje energije iz obnovljivih izvora energije. Postoji niz posebnih karakteristika koje je potrebno uzeti u obzir prilikom postavljanja uređaja za zaštitu od prenaponske zaštite (SPD) u fotonaponske sustave. Fotonaponski sustavi imaju izvor istosmjernog napona, sa specifičnim karakteristikama. Stoga koncept sustava mora uzeti u obzir ove specifične karakteristike i u skladu s tim koordinirati upotrebu SPD-a. Na primjer, SPD specifikacije za PV sustave moraju biti dizajnirane za maksimalni napon praznog hoda solarnog generatora (V_OC STC = napon neopterećenog kruga u standardnim ispitnim uvjetima) kao i s obzirom na osiguravanje maksimalne dostupnosti i sigurnosti sustava.

Vanjska zaštita od munje

Zahvaljujući velikoj površini i općenito izloženom mjestu instalacije, fotonaponski sustavi posebno riskiraju od atmosferskih pražnjenja - poput munje. U ovom trenutku postoji potreba za razlikovanjem učinaka izravnih udara groma i takozvanih neizravnih (induktivnih i kapacitivnih) udara. S jedne strane, potreba za zaštitom od munje ovisi o normativnim specifikacijama relevantnih normi, a s jedne strane, potreba za zaštitom od munje troši se na normativne specifikacije relevantnih normi. S druge strane, to ovisi o samoj aplikaciji, drugim riječima, ovisno o tome je li riječ o zgradi ili terenskoj instalaciji. Kod građevinskih instalacija povlači se razlika između ugradnje PV generatora na krov javne zgrade - s postojećim sustavom zaštite od munje - i ugradnje na krov staje - bez sustava gromobranske zaštite. Terenske instalacije također nude velike potencijalne ciljeve zbog niza modula velike površine; u ovom se slučaju za ovu vrstu sustava preporučuje vanjsko rješenje za zaštitu od munje radi sprečavanja izravnih udara rasvjete.

Normativne reference mogu se naći u IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Dopuni 2 (tumačenje prema stupnju zaštite od groma ili stupnju rizika LPL III) [2] i Dopuni 5 (zaštita od groma i prenapona za PV sustave) i u VdS Direktivi 2010 [3], (ako su PV sustavi> 10 kW, tada je potrebna zaštita od munje). Uz to su potrebne mjere zaštite od prenaponske struje. Na primjer, prednost treba dati odvojenim sustavima za završetak zraka radi zaštite PV generatora. Međutim, ako nije moguće izbjeći izravnu vezu s PV generatorom, drugim riječima, ne može se održati sigurna udaljenost razdvajanja, tada se moraju uzeti u obzir učinci djelomičnih struja groma. U osnovi, za glavne vodove generatora treba koristiti zaštićene kabele kako bi inducirani prenaponi bili što niži. Osim toga, ako je presjek dovoljan (min. 16 mm² Cu), oklop kabela može se koristiti za provođenje djelomičnih struja groma. Isto se odnosi i na upotrebu zatvorenih metalnih kućišta. Uzemljenje mora biti povezano s oba kraja kabela i metalnim kućištima. To osigurava da glavni vodovi generatora potpadaju pod LPZ1 (zona zaštite od munje); to znači da je dovoljan SPD tip 2. Inače bi bio potreban SPD tip 1.

Upotreba i ispravne specifikacije prenaponskih uređaja

Općenito, moguće je razmotriti upotrebu i specifikaciju SPD-ova u niskonaponskim sustavima na izmjeničnoj strani kao standardni postupak; međutim, primjena i ispravna projektna specifikacija za PV istosmjerne generatore i dalje ostaje izazov. Razlog je prvo što solarni generator ima svoje posebne karakteristike, a drugo, SPD-ovi su raspoređeni u istosmjernom krugu. Uobičajeni SPD-ovi obično se razvijaju za sustave izmjeničnog napona, a ne istosmjernog napona. Relevantni standardi proizvoda [4] pokrivaju ove primjene godinama, a oni se u osnovi mogu primijeniti i na primjene istosmjernog napona. Međutim, dok su prije bili relativno niski naponi PV sustava, danas oni već postižu cca. 1000 V DC u neopterećenom PV krugu. Zadatak je svladati napone sustava tim redoslijedom s prikladnim uređajima za zaštitu od prenaponske struje. Položaji na kojima je tehnički prikladno i praktično postavljati SPD-ove u PV sustav ovisi prije svega o vrsti sustava, konceptu sustava i fizičkoj površini. Slike 2 i 3 ilustriraju glavne razlike: Prvo, zgrada s vanjskom zaštitom od munje i PV sustavom postavljenim na krov (instalacija zgrade); drugo, ekspanzivni sustav sunčeve energije (terenska instalacija), također opremljen vanjskim sustavom zaštite od munje. U prvom se slučaju - zbog kraćih duljina kabela - zaštita provodi samo na istosmjernom ulazu pretvarača; u drugom slučaju SPD-ovi se ugrađuju u priključnu kutiju solarnog generatora (za zaštitu solarnih modula), kao i na istosmjerni ulaz pretvarača (za zaštitu pretvarača). SPD-ove treba instalirati blizu PV generatora, kao i blizu pretvarača čim se duljina kabela potrebna između PV generatora i pretvarača proteže preko 10 metara (slika 2). Tada se mora postići standardno rješenje zaštite AC strane, što znači izlaz pretvarača i mrežno napajanje, korištenjem SPD-a tipa 2 instaliranih na izlazu pretvarača i - u slučaju instalacije zgrade s vanjskom zaštitom od munje na mrežnom napajanju točka - opremljen SPD tip 1 odvodnikom prenapona.

Kako bi se osiguralo da SPD-ovi mogu svladati tako visoke napone sustava, zvjezdasta veza koja se sastoji od tri varistora pokazala se pouzdanom i postala je kvazi-standard (slika 4). Ako se dogodi izolacijska smetnja, i dalje ostaju dva varistora u seriji, što učinkovito sprječava preopterećenje SPD-a.

Da rezimiramo: zaštitni sklop s apsolutno nultom strujom propuštanja je na mjestu i spriječeno je slučajno aktiviranje mehanizma za odvajanje. U gore opisanom scenariju također se učinkovito sprječava širenje vatre. A istodobno se izbjegava svaki utjecaj uređaja za nadzor izolacije. Dakle, ako se dogodi izolacija u kvaru, u seriji su uvijek dostupna dva varistora. Na taj je način ispunjen zahtjev da se zemljospojevi moraju uvijek spriječiti. LSP-ov odvodnik SPD tipa 2 SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000Vdc pruža dobro testirano, praktično rješenje i testirano je na usklađenost sa svim važećim standardima (UTE C 61-740-51 i prEN 50539-11) (slika 4). Na taj način nudimo najviši stupanj sigurnosti dostupan za upotrebu u istosmjernim krugovima.

Praktične primjene

Kao što je već rečeno, postoji razlika između građevinskih i terenskih instalacija u praktičnim rješenjima. Ako je ugrađena vanjska otopina za zaštitu od munje, PV generator poželjno je integrirati u ovaj sustav kao izolirani sustav odvodnika. IEC 62305-3 određuje da se mora održavati udaljenost od završetka zraka. Ako se to ne može održati, tada se moraju uzeti u obzir učinci djelomičnih struja groma. Po ovom pitanju, standard za zaštitu od munje, IEC 62305-3, Dodaci 2, u odjeljku 17.3 navodi: 'za smanjenje induciranih prenapona treba koristiti zaštićene kabele za glavne vodove generatora'. Ako je presjek dovoljan (min. 16 mm² Cu), oklop kabela može se koristiti i za provođenje djelomičnih struja groma. Dodatak (slika 5) - Zaštita od groma za fotonaponske sustave - izdao ABB (Odbor za zaštitu od groma i istraživanje munje (Njemačko) udruženje za električne, elektroničke i informacijske tehnologije) navodi da bi glavni vodovi za generatore trebali biti zaštićeni . To znači da odvodnici struje groma (SPD tip 1) nisu potrebni, iako su odvodnici prenaponskog napona (SPD tip 2) potrebni s obje strane. Kao što prikazuje slika 5, zaštićeni glavni generatorski vod nudi praktično rješenje i postiže status LPZ 1 u procesu. Na taj se način odvodnici prenaponske struje SPD tipa 2 postavljaju u skladu sa standardnim specifikacijama.

Spremna rješenja

Kako bi instalacija na licu mjesta bila što jednostavnija, LSP nudi gotova rješenja za zaštitu istosmjerne i izmjenične strane pretvarača. Plug-and-play PV kutije smanjuju vrijeme instalacije. LSP će na vaš zahtjev izvršiti i sklopove specifične za kupca. Više informacija dostupno je na www.lsp-international.com

Bilješka:

Moraju se poštivati ​​norme i smjernice specifične za pojedine zemlje

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) dio 712: 2006-06, Zahtjevi za posebne instalacije ili lokacije. Solarni fotonaponski (PV) sustavi napajanja

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Zaštita od munje, Dio 3: Zaštita objekata i ljudi, dodatak 2, tumačenje prema klasi zaštite ili stupnju rizika III LPL, Dodatak 5, munja i prenaponska zaštita za PV pogonske sustave

[3] VdS Direktiva 2010: 2005-07 Zaštita od groma i prenapona usmjerena na rizik; Smjernice za sprečavanje gubitka, VdS Schadenverhütung Verlag (izdavači)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Niskonaponski prenaponski zaštitni uređaji - Dio 11: Prenaponski zaštitni uređaji za upotrebu u niskonaponskim elektroenergetskim sustavima - zahtjevi i ispitivanja

[5] IEC 62305-3 Zaštita od groma - Dio 3: Fizička oštećenja konstrukcija i životna opasnost

[6] IEC 62305-4 Zaštita od groma - Dio 4: Električni i elektronički sustavi unutar građevina

[7] prEN 50539-11 Niskonaponski prenaponski zaštitni uređaji - Prenaponski zaštitni uređaji za određenu primjenu, uključujući istosmjernu struju - Dio 11: Zahtjevi i ispitivanja SPD-ova u fotonaponskim primjenama

[8] Francuski standard za zaštitu od prenaponske struje u području istosmjerne struje UTE C 61-740-51