Túlfeszültség-védelem fotovoltaikus rendszerekhez

A megújuló energia hasznosítására szolgáló fotovoltaikus (PV) létesítményeket kitett helyük és nagy felületük miatt nagy veszély fenyegeti a villámkibocsátás.

Ennek következménye lehet az egyes szegmensek károsodása vagy a teljes telepítés meghibásodása.

A villámáramok és a túlfeszültségek gyakran károsítják az invertereket és a fotovoltaikus modulokat. Ezek a károk több költséget jelentenek a fotovoltaikus létesítmény üzemeltetőjének. Nemcsak magasabb a javítási költség, hanem a létesítmény termelékenysége is jelentősen csökken. Ezért egy fotovoltaikus létesítményt mindig be kell építeni a meglévő villámvédelmi és földelő stratégiába.

E kiesések elkerülése érdekében a használt villám- és túlfeszültség-védelmi stratégiáknak kölcsönhatásba kell lépniük egymással. Biztosítjuk Önnek a szükséges támogatást, hogy a létesítmény zökkenőmentesen működjön és a várt hozamát elérje! Ezért meg kell őriznie a fotovoltaikus világítás és a túlfeszültség elleni védelmet az LSP-től:

• Az épület és a napelem beépítésének védelme érdekében
• A rendszer elérhetőségének növelése
• A befektetés védelme érdekében

Szabványok és követelmények

Bármely fotovoltaikus rendszer tervezésénél és telepítésénél mindig figyelembe kell venni a túlfeszültség-védelemre vonatkozó jelenlegi szabványokat és irányelveket.

Az európai szabványtervezet, a DIN VDE 0100 712 / E rész, DIN IEC 64/1123 / CD (Kisfeszültségű rendszerek felállítása, speciális berendezésekre és létesítményekre vonatkozó követelmények; fotovillamos energiarendszerek) és a fotovillamos berendezések nemzetközi telepítési előírásai - IEC 60364-7- 712 - mindkettő leírja a túlfeszültség-védelem kiválasztását és telepítését a fotovillamos berendezések számára. Emellett túlfeszültség-védelmi eszközöket is javasolnak a PV generátorok között. A német ingatlanbiztosítók szövetsége (VdS) a PV-beépítésű épületek túlfeszültség-védelemről szóló 2010. évi kiadványában a III. Villámvédelmi osztálynak megfelelően> 10 kW villám- és túlfeszültség-védelmet követel meg.

Annak érdekében, hogy telepítése biztonságos legyen a jövőben, magától értetődik, hogy alkatrészeink teljes mértékben megfelelnek az összes követelménynek.

Ezenkívül a túlfeszültség-védelem alkatrészeinek európai szabványa készül. Ez a szabvány meghatározza, hogy a túlfeszültség-védelmet milyen mértékben kell beépíteni a fotovillamos rendszerek egyenáramú oldalába. Ez a szabvány jelenleg prEN 50539-11.

Hasonló szabvány már jelenleg is érvényes Franciaországban - az UTE C 61-740-51. Az LSP termékeit jelenleg tesztelik, hogy megfelelnek-e mindkét szabványnak, hogy még magasabb szintű biztonságot nyújthassanak.

Az I. és II. Osztályú túlfeszültség-védelmi moduljaink (B és C levezetők) biztosítják a feszültségesemények gyors korlátozását és az áram biztonságos kisütését. Ez lehetővé teszi, hogy elkerülje a drága károkat vagy a teljes áramkimaradás lehetőségét a fotovoltaikus létesítményben.

Világításvédelmi rendszerrel ellátott vagy anélküli épületekhez - minden alkalmazáshoz megtalálható a megfelelő termék! Szükség szerint szállíthatjuk a modulokat - teljesen testreszabva és előre bekötve a házakba.

Túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD) telepítése fotovoltaikus rendszerekbe

A fotovoltaikus energia a megújuló energiaforrásokból származó teljes energiatermelés létfontosságú eleme. Számos speciális jellemzőt kell figyelembe venni a túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD) fotovoltaikus rendszerekbe történő telepítésekor. A fotovoltaikus rendszerek egyenáramú feszültségforrással rendelkeznek, sajátos jellemzőkkel. A rendszerkoncepciónak ezért figyelembe kell vennie ezeket a sajátosságokat, és ennek megfelelően össze kell hangolnia az SPD-k használatát. Például a napelemes rendszerek SPD specifikációit úgy kell megtervezni, hogy a szolárgenerátor maximális terhelés nélküli feszültsége legyen (V_OC STC = a terheletlen áramkör feszültsége standard vizsgálati körülmények között), valamint a rendszer maximális rendelkezésre állásának és biztonságának biztosítása tekintetében.

Külső villámvédelem

A fotovoltaikus rendszerek nagy felületüknek és általában kitett telepítési helyüknek köszönhetően különösen veszélyeztetik a légköri kisüléseket - például a villámokat. Ezen a ponton meg kell különböztetni a közvetlen villámcsapások és az úgynevezett közvetett (induktív és kapacitív) csapások hatásait. Egyrészt a villámvédelem szükségessége a vonatkozó szabványok normatív specifikációitól függ, másrészt a villámvédelem szükségessége a vonatkozó szabványok normatív specifikációihoz költ. Másrészt ez magától az alkalmazástól függ, más szóval attól függ, hogy épületről vagy terepi telepítésről van-e szó. Az épületszerkezeteknél különbséget kell tenni a PV generátor beépítése a középület tetejére - meglévő villámvédelmi rendszerrel - és az istálló tetejére történő telepítés között - villámvédelmi rendszer nélkül. A terepi telepítések nagy potenciális célpontokat is kínálnak nagy területi modul tömbjük miatt; ebben az esetben egy külső villámvédelmi megoldás ajánlott az ilyen típusú rendszerekhez a közvetlen világítási ütések megelőzése érdekében.

Normatív hivatkozások találhatók az IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2. kiegészítésében (értelmezés a villámvédelmi szint vagy az LPL III kockázati szint szerint) [2] és az 5. kiegészítésben (villám- és túlfeszültség-védelem a fotovillamos energiaellátó rendszerekhez). és a VdS 2010 irányelvben [3] (ha a fotovillamos rendszerek> 10 kW> villámvédelemre van szükség). Ezenkívül túlfeszültség-védelmi intézkedésekre van szükség. Például előnyben kell részesíteni a különálló légelzáró rendszereket a PV-generátor védelme érdekében. Ha azonban nem lehet elkerülni a közvetlen kapcsolatot a PV-generátorral, vagyis a biztonságos elválasztási távolság nem tartható fenn, akkor a részleges villámáramok hatásait figyelembe kell venni. Alapvetően árnyékolt kábeleket kell használni a generátorok fő vonalaihoz, hogy a lehető legkisebbek legyenek az indukált túlfeszültségek. Ezenkívül, ha a keresztmetszet elegendő (min. 16 mm² Cu), a kábel árnyékolása felhasználható részleges villámáramok vezetésére. Ugyanez vonatkozik a zárt fémházak felhasználására is. A földelést a kábelek és a fémházak mindkét végén össze kell kötni. Ez biztosítja, hogy a generátor fővezetékei az LPZ1 (Villámvédelmi Zóna) alá essenek; ez azt jelenti, hogy elegendő egy 2. típusú SPD. Ellenkező esetben 1-es típusú SPD-re lenne szükség.

A túlfeszültség-védelmi eszközök használata és helyes specifikációja

Általában lehetséges az SPD-k üzembe helyezése és specifikálása a váltakozó áramú kisfeszültségű rendszerekben standard eljárásnak; azonban a PV DC generátorok telepítése és a helyes tervezési specifikáció továbbra is kihívást jelent. Ennek oka egyrészt egy napenergia-generátornak van sajátos jellemzői, másrészt SPD-ket helyeznek el az egyenáramú áramkörben. A hagyományos SPD-ket általában váltakozó feszültségű, nem pedig közvetlen feszültségű rendszerek számára fejlesztik ki. A vonatkozó termékszabványok [4] évek óta lefedik ezeket az alkalmazásokat, és ezek alapvetően alkalmazhatók egyenfeszültségű alkalmazásokra is. Míg azonban korábban viszonylag alacsony PV rendszerfeszültségek valósultak meg, ma ezek már kb. 1000 V DC a terheletlen PV áramkörben. A feladat a rendszerfeszültségek ilyen sorrendben történő kezelése megfelelő túlfeszültség-védelmi eszközökkel. Azok a pozíciók, amelyeken technikailag megfelelő és praktikus az SPD-k elhelyezése egy fotovillamos rendszerben, elsősorban a rendszer típusától, a rendszer koncepciójától és a fizikai felületétől függ. A 2. és 3. ábra szemlélteti az elvi különbségeket: Először egy külső villámvédelemmel és tetőre szerelt PV rendszerrel rendelkező épület (épületszerelés); másodszor, egy kiterjedt napenergia-rendszer (helyszíni telepítés), külső villámvédelmi rendszerrel is ellátva. Először - a rövidebb kábelhosszak miatt - a védelem pusztán az inverter DC bemenetén valósul meg; a második esetben az SPD-ket a szolárgenerátor kapocsdobozába (a szolármodulok védelme érdekében), valamint az inverter egyenáramú bemenetébe (az inverter védelmére) telepítik. Az SPD-ket a PV-generátor közelében, valamint az inverter közelében kell felszerelni, amint a PV-generátor és az inverter között szükséges kábel hossza meghaladja a 10 métert (2. ábra). Ezután a váltóáramú oldal védelmére szolgáló szabványos megoldást, vagyis az inverter kimenetét és a hálózati tápellátást az inverter kimenetére telepített 2-es típusú SPD-k használatával kell elérni, és - külső villámvédelemmel ellátott épületszerkezet esetén a hálózati bemenetnél pont - SPD 1. típusú túlfeszültség-levezetővel van felszerelve.

Annak biztosítása érdekében, hogy az SPD-k képesek legyenek ilyen magas rendszerfeszültségek elsajátítására, a három varisztorból álló csillagkapcsolat megbízhatónak bizonyult, és kvázi szabványnak bizonyult (4. ábra). Szigetelési hiba esetén a sorozat két varisztora továbbra is megmarad, ami hatékonyan megakadályozza az SPD túlterhelését.

Összefoglalva: a védőáramkörök abszolút nulla szivárgási árammal rendelkeznek, és megakadályozzák a leválasztó mechanizmus véletlen bekapcsolását. A fent leírt forgatókönyv szerint a tűz terjedését is hatékonyan megakadályozzák. Ugyanakkor a szigetelésfigyelő készülék bármilyen hatása is elkerülhető. Tehát ha szigetelési hiba lép fel, mindig két varisztor áll rendelkezésre a sorozatban. Ily módon teljesül az a követelmény, hogy a földhibákat mindig meg kell akadályozni. Az LSP 2. típusú SPD levezetője SLP40-PV1000 / 3, U_CPV Az = 1000 Vdc jól tesztelt, praktikus megoldást nyújt, és tesztelték, hogy megfelel-e az összes jelenlegi szabványnak (UTE C 61-740-51 és prEN 50539-11) (4. ábra). Ily módon a DC-áramkörökben elérhető legnagyobb biztonságot kínáljuk.

Gyakorlati alkalmazások

Mint már említettük, a gyakorlati megoldásokban különbséget kell tenni az épület és a terepi telepítések között. Ha külső villámvédelmi megoldást telepítenek, akkor a PV generátort lehetőleg ebbe a rendszerbe kell integrálni, mint egy elszigetelt levezető eszközt. Az IEC 62305-3 előírja, hogy a légzáró távolságot meg kell tartani. Ha ez nem tartható fenn, akkor a részleges villámáramok hatásait figyelembe kell venni. Ezen a ponton az IEC 62305-3 2. kiegészítés villámvédelemre vonatkozó szabványa a 17.3. Szakaszban kimondja: "A generátor fővezetékeinél az indukált túlfeszültség csökkentése érdekében árnyékolt kábeleket kell használni". Ha a keresztmetszet elegendő (min. 16 mm² Cu), akkor a kábel árnyékolása részleges villámáramok vezetésére is használható. Az ABB (a (Német) Elektromos, Elektronikus és Informatikai Szövetség villámvédelmi és villámkutatási bizottsága) által kiadott kiegészítés (5. ábra) - Villámvédelem a fotovoltaikus rendszerek számára - kimondja, hogy a generátorok fővezetékeit árnyékolni kell . Ez azt jelenti, hogy villámáram-levezetőkre (1. típusú SPD) nincs szükség, bár túlfeszültség-levezetőkre (2. típusú SPD) mindkét oldalon szükség van. Amint az 5. ábra szemlélteti, egy árnyékolt főgenerátor-vonal praktikus megoldást kínál és LPZ 1 státuszt ér el a folyamat során. Ily módon az SPD 2-es típusú túlfeszültség-levezetők a szabványok előírásainak megfelelően kerülnek telepítésre.

Telepítésre kész megoldások

Annak érdekében, hogy a helyszíni telepítés a lehető legegyszerűbb legyen, az LSP készen áll a megoldásokra az inverterek DC és AC oldalainak védelmére. A Plug-and-play PV dobozok csökkentik a telepítési időt. Az LSP az Ön kérésére ügyfélspecifikus összeszereléseket is végrehajt. További információ a www.lsp-international.com oldalon érhető el

Jegyzet:

Országspecifikus szabványokat és irányelveket kell betartani

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) 712. rész: 2006-06, Speciális telepítésekre vagy helyekre vonatkozó követelmények. Napelemes fotovoltaikus (PV) tápegységek

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Villámvédelem, 3. rész: A létesítmények és az emberek védelme, 2. kiegészítés, értelmezés a védelmi osztály vagy a III. Kockázati szint szerint LPL, 5. kiegészítés, villám és túlfeszültség-védelem a PV villamosenergia-rendszerek számára

[3] VdS 2010: 2005-07 irányelv kockázat-orientált villám- és túlfeszültség-védelem; Útmutató a veszteségmegelőzéshez, VdS Schadenverhütung Verlag (kiadók)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek - 11. rész: Túlfeszültség-védő eszközök kisfeszültségű villamos rendszerekben - követelmények és vizsgálatok

[5] IEC 62305-3 Villámvédelem - 3. rész: A szerkezetek fizikai károsodása és életveszély

[6] IEC 62305-4 Villámvédelem - 4. rész: Elektromos és elektronikus rendszerek a szerkezetekben

[7] prEN 50539-11 Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek - Túlfeszültség-védő készülékek speciális alkalmazásokhoz, ideértve az egyenáramot is - 11. rész: A fotovoltaikus alkalmazások SPD-vel szemben támasztott követelmények és vizsgálatok

[8] Francia termékstandard a túlfeszültség-védelemről a DC területén UTE C 61-740-51