Perlindhungan petir lan gelombang kanggo sistem fotovoltaik atap

Saiki, akeh sistem PV sing diinstal. Adhedhasar kasunyatan manawa listrik sing digawe dhewe umume luwih murah lan nyedhiyakake tingkat mandhiri listrik kanthi dhuwur saka jaringan, sistem PV bakal dadi bagean integral saka instalasi listrik ing mbesuk. Nanging, sistem kasebut kena kabeh kahanan cuaca lan kudu tahan sajrone pirang-pirang dekade.

Kabel sistem PV asring mlebu bangunan lan ngluwihi jarak adoh nganti tekan titik sambungan kisi.

Mbuwang petir nyebabake gangguan listrik adhedhasar lapangan lan ditindakake. Efek iki nambah gegayutan karo nambah dawa kabel utawa daur ulang konduktor. Lonjakan ora mung ngrusak modul PV, inverter lan elektronik monitor nanging uga piranti ing instalasi bangunan.

Sing luwih penting, fasilitas produksi bangunan industri bisa uga gampang rusak lan produksi bisa mandheg.

Yen lonjakan disuntikake menyang sistem sing adoh saka jaringan listrik, sing uga diarani sistem PV mandhiri, operasi peralatan listrik nganggo tenaga surya (kayata peralatan medis, pasokan banyu) bisa uga terganggu.

Kebutuhan sistem proteksi kilat ing atap

Energi sing diluncurake kanthi kilat minangka salah sawijining penyebab geni sing paling asring. Mula, perlindungan pribadi lan geni paling penting yen ana petir langsung tumuju bangunan kasebut.

Ing tahap desain sistem PV, kabukten manawa sistem proteksi kilat dipasang ing bangunan. Aturan bangunan sawetara negara mbutuhake bangunan umum (kayata papan perakitan umum, sekolah, lan rumah sakit) kanthi sistem perlindungan petir. Ing bangunan industri utawa pribadi, gumantung ing dununge, jinis konstruksi lan pemanfaatan manawa sistem proteksi petir kudu dipasang. Kanggo tujuan kasebut, kudu ditemtokake manawa serangan kilat bisa diarepake utawa bisa uga akibate parah. Struktur sing butuh perlindungan kudu disedhiyakake kanthi sistem proteksi kilat sing efektif kanthi permanen.

Miturut kahanan ilmu pengetahuan ilmiah lan teknis, instalasi modul PV ora bakal nambah risiko serangan kilat. Mula, panyuwunan langkah-langkah nglindhungi kilat ora bisa dijupuk langsung saka anane sistem PV. Nanging, gangguan kilat sing akeh bisa disuntikake menyang bangunan liwat sistem kasebut.

Mula, sampeyan kudu nemtokake risiko sing ana ing serangan kilat kaya ing IEC 62305-2 (EN 62305-2) lan njupuk asil saka analisis risiko kasebut nalika nginstal sistem PV.

Bagean 4.5 (Manajemen Risiko) Suplemen 5 standar Jerman DIN EN 62305-3 nggambarake manawa sistem proteksi petir sing dirancang kanggo kelas LPS III (LPL III) nyukupi persyaratan umum kanggo sistem PV. Kajaba iku, langkah-langkah perlindungan kilat sing cukup dicantumake ing pedoman Jerman VdS 2010 (Perlindhungan petir lan perlindungan berorientasi Risiko) sing diterbitake dening Asosiasi Asuransi Jerman. Pedoman iki uga mbutuhake supaya LPL III lan mula sistem proteksi petir miturut kelas LPS III dipasang kanggo sistem PV rooftop (> 10 kW_p) lan langkah-langkah perlindungan lonjakan ditindakake. Minangka aturan umum, sistem fotovoltaik atap ora kudu ngganggu langkah-langkah proteksi kilat sing ana.

Kebutuhan perlindungan lonjakan kanggo sistem PV

Yen ana kilat, surge kena pengaruh kanggo konduktor listrik. Piranti proteksi lonjakan (SPD) sing kudu diinstal ing hulu piranti kanggo dilindhungi ing sisih ac, dc lan data wis kabukten efektif banget kanggo nglindhungi sistem listrik saka pucuk voltase sing ngrusak iki. Bagean 9.1 standar CENELEC CLC / TS 50539-12 (Prinsip pamilihan lan aplikasi - SPD sing ana gandhengane karo instalasi fotovoltaik) njaluk instalasi piranti proteksi lonjakan kajaba analisis risiko nuduhake manawa SPD ora dibutuhake. Miturut standar IEC 60364-4-44 (HD 60364-4-44), piranti proteksi lonjakan uga kudu dipasang kanggo bangunan tanpa sistem proteksi petir eksternal kayata bangunan komersial lan industri, kayata fasilitas pertanian. Suplemen 5 standar Jerman DIN EN 62305-3 nyedhiyakake katrangan rinci babagan jinis SPD lan papan instalasi.

Router kabel sistem PV

Kabel kudu dioperake kanthi cara supaya loop konduktor gedhe bisa dihindari. Iki kudu diamati nalika nggabungake sirkuit dc kanggo nggawe senar lan nalika nyambungake sawetara senar. Kajaba iku, garis data utawa sensor ora kudu diluncurake ing sawetara senar lan mbentuk loop konduktor gedhe kanthi garis senar. Iki uga kudu diamati nalika nyambungake inverter menyang sambungan kothak. Amarga alasan iki, tenaga (dc lan ac) lan garis data (kayata sensor radiasi, pemantauan panen) kudu diluncurake bebarengan karo konduktor ikatan ekuotensial ing kabeh rute.

Pembumian sistem PV

Modul PV biasane dipasang ing sistem pemasangan logam. Komponen PV langsung ing sisih dc nampilake jampel dobel utawa bertulang (bisa dibandhingake karo jampel protèktif sadurunge) kaya sing dibutuhaké ing standar IEC 60364-4-41. Gabungan macem-macem teknologi ing modul lan sisi inverter (kayata, kanthi isolasi galvanis) tanpa macem-macem syarat pembumian. Kajaba iku, sistem pemantauan insulasi sing terintegrasi ing inverter mung efektif kanggo permanen yen sistem pemasangan disambungake karo bumi. Informasi babagan implementasi praktis diwenehake ing Suplemen 5 standar Jerman DIN EN 62305-3. Substruktur logam kanthi fungsional dibumeni yen sistem PV ana ing volume proteksi sistem terminasi udara lan jarak pisah dijaga. Bagean 7 Suplemen 5 mbutuhake konduktor tembaga kanthi salib paling sethithik 6 mm² utawa padha karo kanggo earthing fungsional (Gambar 1). Rél sing dipasang uga kudu gegandhengan kanthi permanen kanthi konduktor ing salib kasebut. Yen sistem sing dipasang langsung nyambung karo sistem proteksi kilat eksternal amarga kasunyatan manawa jarak pamisahan s ora bisa dijaga, konduktor kasebut dadi bagean saka sistem ikatan equipotential kilat. Akibate, elemen kasebut kudu bisa nggawa arus kilat. Syarat minimal kanggo sistem proteksi petir sing dirancang kanggo kelas LPS III yaiku konduktor tembaga kanthi penampang 16 mm² utawa padha karo. Uga, ing kasus iki, rel sing dipasang kudu gegandhengan kanthi permanen kanthi cara konduktor salib kasebut (Gambar 2). Konduktor ikatan equipotensial earthing / petir fungsional kudu diarahake kanthi paralel lan cedhak karo kabel / garis dc lan ac.

Klem bumi UNI (Gambar 3) bisa diatasi ing kabeh sistem sing dipasang umum. Contone, nyambungake konduktor tembaga kanthi salib 6 utawa 16 mm² lan kabel lemah kosong kanthi diameter saka 8 nganti 10 mm menyang sistem sing dipasang kanthi cara supaya bisa nggawa arus kilat. Plat kontak stainless steel (V4A) integral njamin proteksi korosi kanggo sistem pemasangan aluminium.

Jarak pamisahan s i per IEC 62305-3 (EN 62305-3) Jarak pamisahan tartamtu kudu dijaga antarane sistem proteksi kilat lan sistem PV. Iki nemtokake jarak sing dibutuhake kanggo nyegah flashover sing ora bisa dikontrol menyang bagean logam sing ana ing njerone serangan kilat menyang sistem proteksi kilat eksternal. Ing kasus paling ala, flashover sing ora bisa ngontrol bisa ngobong bangunan. Ing kasus iki, kerusakan sistem PV dadi ora relevan.

Bayangan inti ing sel surya

Jarak antara generator surya lan sistem proteksi kilat eksternal pancen penting banget kanggo nyegah teduh sing gedhe banget. Bayangan diffuse, kayata garis overhead, ora mengaruhi sistem PV lan panen kanthi signifikan. Nanging, yen ana bayangan inti, bayangan sing cetha mbatesi cetha diluncurake ing permukaan mburi obyek, ngganti arus sing mili liwat modul PV. Amarga iku, sel surya lan diode bypass sing gegandhengan ora kena pengaruh karo bayangan inti. Iki bisa ditindakake kanthi njaga jarak sing cukup. Contone, yen rod mandap udara kanthi diameter 10 mm mbandingake modul, bayangan inti terus saya suda nalika jarak modul mundhak. Sawise 1.08 m, mung bayangan diffuse dipasang ing modul (Gambar 4). Lampiran A Suplemen 5 standar Jerman DIN EN 62305-3 nyedhiyakake informasi luwih lengkap babagan pitungan bayangan inti.

Piranti proteksi lonjakan khusus kanggo sisih sistem fotovoltaik

Karakteristik U / I sumber fotovoltaik saiki beda banget karo sumber dc konvensional: Dheweke duwe karakteristik non-linear (Gambar 5) lan nyebabake terus-terusan busur sing diobong. Sumber sumber PV sing saiki unik ora mung mbutuhake switch PV lan sekring PV sing luwih gedhe, nanging uga disconnector kanggo piranti protèktif gelombang sing dicocogake karo sifat unik iki lan bisa ngatasi arus PV. Suplemen 5 standar Jerman DIN EN 62305-3 (bagean 5.6.1, Tabel 1) nggambarake pilihan SPD sing cukup.

Kanggo nggampangake pilihan jinis 1 SPD, Tabel 1 lan 2 nuduhake kemampuan nggawa impuls kilat sing dibutuhake saiki_imp gumantung karo kelas LPS, sawetara konduktor mudhun saka sistem proteksi kilat eksternal uga jinis SPD (arrester adhedhasar varistor sing matesi voltase utawa arrester voltase adhedhasar jarak). SPD sing tundhuk karo standar EN 50539-11 sing ditrapake kudu digunakake. Ayat 9.2.2.7 CENELEC CLC / TS 50539-12 uga nuduhake standar iki.

Tangkepan 1 dc arrester kanggo digunakake ing sistem PV:

Tipe multipole 1 + tipe 2 gabungan dc arrester FLP7-PV. Piranti ngoper dc iki kalebu disconnection gabungan lan piranti short-circuit karo Thermo Dynamic Control lan sekring ing jalur bypass. Sirkuit iki kanthi aman nyopot arrester saka voltase generator yen kakehan lan bisa mateni busur dc. Mangkono, ngidini nglindhungi generator PV nganti 1000 A tanpa sekring serep tambahan. Arrester iki nggabungake arrester arus kilat lan arrester surge ing piranti siji, saéngga bisa nglindhungi peralatan terminal kanthi efektif. Kanthi kapasitas debit I_Total saka 12.5 kA (10/350 μs), bisa digunakake kanthi fleksibel kanggo kelas LPS paling dhuwur. FLP7-PV kasedhiya kanggo voltase U_CPV 600 V, 1000 V, lan 1500 V lan ambane mung 3 modul. Mula, FLP7-PV minangka arrester gabungan tipe 1 sing ideal kanggo digunakake ing sistem pasokan listrik fotovoltaik.

SPD tipe 1 sing adhedhasar voltase-switching, kayata FLP12,5-PV, minangka teknologi liyane sing ngidini ngeculake arus kilat parsial yen ana sistem PV DC. Thanks kanggo teknologi longkangan lan sirkuit kepunahan dc sing ngidini nglindhungi sistem elektronik kanthi efisien, seri arrester iki nduweni kapasitas debit saiki sing saya dhuwur banget_Total saka 50 kA (10/350 μs) sing unik ing pasar.

Tipe 2 dc arrester kanggo digunakake ing sistem PV: SLP40-PV

Operasi SPD sing bisa dipercaya ing sirkuit dc PV uga penting banget nalika nggunakake piranti proteksi gelombang 2. Kanggo tujuan iki, para penangkal lonjakan seri SLP40-PV uga nampilake sirkuit pelindung Y sing tahan kesalahan lan uga nyambung karo generator PV nganti 1000 A tanpa sekring cadangan tambahan.

Akeh teknologi sing dikombinasikake ing penangkepan kasebut nyegah kerusakan piranti proteksi gelombang amarga ana kesalahan insulasi ing sirkuit PV, risiko kebakaran arrester sing kakehan beban lan nggawe arrester ing kahanan listrik sing aman tanpa ngganggu operasi sistem PV. Thanks kanggo sirkuit protèktif, ciri khas varistors sing matesi voltase bisa digunakake malah ing sirkuit dc sistem PV. Kajaba iku, piranti proteksi gelombang aktif kanthi aktif minimalake puncak listrik cilik.

Pilihan SPD miturut level proteksi voltase U_p

Voltase operasi ing sisih sisih sistem PV beda-beda gumantung saka sistem liyane. Saiki, angka nganti 1500 V dc bisa uga. Akibate, kekuatan dielektrik peralatan terminal uga beda. Kanggo mesthekake yen sistem PV bisa dilindhungi kanthi andal, level proteksi voltase U_p menyang SPD kudu luwih murah tinimbang kekuatan dielektrik sistem PV sing kudune dilindhungi. Standar CENELEC CLC / TS 50539-12 mbutuhake Up paling sethithik 20% luwih murah tinimbang kekuatan dielektrik sistem PV. Tipe 1 utawa jinis 2 SPD kudu koordinasi energi karo input peralatan terminal. Yen SPD wis dilebokake ing peralatan terminal, koordinasi antarane tipe 2 SPD lan sirkuit input peralatan terminal bakal dipesthekake dening pabrikan.

Tuladha aplikasi:

Bangunan tanpa sistem proteksi kilat eksternal (kahanan A)

Gambar 12 nuduhake konsep perlindungan lonjakan kanggo sistem PV sing dipasang ing bangunan tanpa sistem proteksi petir eksternal. Lonjakan mbebayani mlebu ing sistem PV amarga kopling induktif sing disebabake saka serangan kilat utawa lelungan saka sistem catu daya liwat lawang mlebu instalasi konsumen. Tipe 2 SPD bakal diinstal ing lokasi ing ngisor iki:

- sisih dc modul lan inverter

- output AC saka inverter

- Papan distribusi voltase utama utama

- Antarmuka komunikasi kabel

Saben input dc (MPP) inverter kudu dilindhungi dening piranti protèktif gelombang jinis 2, contone, seri SLP40-PV, sing bisa nglindhungi sisih dc sisih sistem PV. Standar CENELEC CLC / TS 50539-12 mbutuhake arrester tambahan 2 dc dipasang ing sisih modul yen jarak antarane input inverter lan generator PV ngluwihi 10 m.

Output ac saka inverters cukup dilindhungi manawa jarak antarane inverter PV lan papan instalasi arrester tipe 2 ing titik sambungan grid (infeed voltase kurang) kurang saka 10 m. Yen dawa kabel luwih gedhe, piranti protèktif gelombang jinis tambahan 2, contone, seri SLP40-275, kudu dipasang ing hulu ac input inverter kaya ing CENELEC CLC / TS 50539-12.

Kajaba iku, piranti proteksi seri SLP2-40 tipe 275 kudu dipasang ing hulu meter saka infeed voltase rendah. CI (Gangguan Sirkuit) tegese sekering terkoordinasi sing terintegrasi menyang jalur proteksi arrester, saéngga arrester bisa digunakake ing sirkuit ac tanpa sekring cadangan tambahan. Seri SLP40-275 kasedhiya kanggo saben konfigurasi sistem voltase rendah (TN-C, TN-S, TT).

Yen inverter nyambung menyang garis data lan sensor kanggo ngawasi panen, dibutuhake piranti proteksi gelombang sing cocog. Seri FLD2, sing nampilake terminal kanggo rong pasangan, kayata garis data sing mlebu lan metu, bisa digunakake kanggo sistem data adhedhasar RS 485.

Bangunan kanthi sistem proteksi kilat eksternal lan jarak pamisahan sing cukup (kahanan B)

Tokoh 13 nuduhake konsep proteksi lonjakan kanggo sistem PV kanthi sistem proteksi kilat eksternal lan jarak pisah sing cukup antara sistem PV lan sistem proteksi kilat eksternal.

Tujuan utama proteksi yaiku supaya ora ngrusak wong lan properti (ngobong geni) sing disebabake saka serangan kilat. Ing konteks iki, penting supaya sistem PV ora ngganggu sistem proteksi kilat eksternal. Kajaba iku, sistem PV kasebut dhewe kudu dilindhungi saka serangan kilat langsung. Iki tegese sistem PV kudu diinstal ing volume sing dilindhungi saka sistem proteksi kilat eksternal. Volume sing dilindhungi iki digawe dening sistem mandap udara (kayata rod mandap udara) sing nyegah serangan kilat langsung menyang modul lan kabel PV. Cara sudut protèktif (Gambar 14) utawa cara muter bola (Gambar 15) kaya sing diterangake ing bagean 5.2.2 saka standar IEC 62305-3 (EN 62305-3) bisa digunakake kanggo nemtokake volume sing dilindhungi iki. Jarak pamisahan tartamtu kudu dijaga ing antarane kabeh bagean konduktif saka sistem PV lan sistem proteksi kilat. Ing konteks iki, bayangan inti kudu dicegah, contone, njaga jarak sing cukup antara rod mandap udara lan modul PV.

Ikatan equipotensial petir minangka bagean integral saka sistem proteksi kilat. Sampeyan kudu dileksanakake kanggo kabeh sistem konduktif lan garis sing mlebu ing bangunan sing bisa nggawa arus kilat. Iki ditindakake kanthi langsung nyambungake kabeh sistem logam lan kanthi ora langsung nyambungake kabeh sistem energi liwat penangkep arus kilat tipe 1 menyang sistem terminasi bumi. Ikatan equipotential petir kudu dileksanakake paling cedhak karo titik mlebu ing bangunan kasebut kanggo nyegah arus kilat sebagean mlebu bangunan kasebut. Titik sambungan grid kudu dilindhungi karo multipole tipe-SPD tipe 1 SPD, kayata, arrester gabungan FLP1GR tipe 25. Arrester iki nggabungake arrester arus kilat lan arrester surge ing piranti siji. Yen dawa kabel ing antarane arrester lan inverter kurang saka 10 m, bakal diwenehake proteksi sing cukup. Yen dawa kabel luwih gedhe, piranti protèktif surge tipe 2 tambahan kudu dipasang ing hulu ac input inverters kaya ing CENELEC CLC / TS 50539-12.

Saben DC input inverter kudu dilindhungi karo arrester PV jinis 2, kayata seri SLP40-PV (Gambar 16). Iki uga ditrapake kanggo piranti tanpa trafo. Yen inverter nyambung menyang garis data, kayata, kanggo ngawasi panenane, piranti proteksi gelombang kudu dipasang kanggo nglindhungi transmisi data. Kanggo tujuan kasebut, seri FLPD2 bisa diwenehake kanggo garis kanthi sinyal analog lan sistem data bus kayata RS485. Ndeteksi voltase operasi saka sinyal sing migunani lan nyetel level proteksi voltase menyang voltase operasi iki.

Tahan voltase, Konduktor HVI terisolasi

Kamungkinan liya kanggo njaga jarak pamisahan yaiku nggunakake konduktor HVI sing terisolasi kanthi voltase dhuwur sing bisa njaga jarak pamisahan s udakara 0.9 m ing udhara. Konduktor HVI bisa langsung kontak karo sistem PV ing pucuk kisaran pungkasan. Informasi luwih lengkap babagan aplikasi lan panginstalan Konduktor HVI kasedhiya ing Pandhuan Proteksi Kilat iki utawa ing pandhuan instalasi sing relevan.

Bangunan kanthi sistem proteksi kilat eksternal kanthi jarak pemisahan sing cukup (kahanan C)

Yen gendheng digawe saka logam utawa digawe saka sistem PV dhewe, jarak pamisahan s ora bisa dijaga. Komponen logam saka sistem pemasangan PV kudu disambungake karo sistem proteksi kilat eksternal kanthi cara supaya bisa nggawa arus kilat (konduktor tembaga kanthi penampang paling ora 16 mm² utawa padha karo). Iki tegese ikatan equipotential petir uga kudu dileksanakake kanggo garis-garis PV sing mlebu bangunan saka njaba (Gambar 17). Miturut Suplemen 5 standar DIN EN 62305-3 Jerman lan standar CENELEC CLC / TS 50539-12, garis dc kudu dilindhungi dening SPD tipe 1 kanggo sistem PV.

Kanggo tujuan iki, digunakake arrester gabungan tipe 1 lan tipe 2 FLP7-PV. Ikatan equipotential petir uga kudu dileksanakake ing infeed voltase kurang. Yen inverter PV (ana) luwih saka 10 m saka tipe 1 SPD sing dipasang ing titik sambungan kisi, tipe 1 SPD tambahan kudu dipasang ing sisih ac inverter (kayata jinis 1 + ngetik 2 FLP25GR arrester gabungan). Piranti proteksi gelombang sing cocog uga kudu diinstal kanggo nglindhungi garis data sing relevan kanggo ngawasi asil. Piranti proteksi gelombang FLD2 digunakake kanggo nglindhungi sistem data, kayata adhedhasar RS 485.

Sistem PV kanthi microinverters

Microinverters mbutuhake konsep perlindungan lonjakan sing beda. Kanggo tujuan iki, garis garis modul utawa pasangan modul langsung disambungake karo inverter ukuran cilik. Ing proses iki, loop konduktor sing ora perlu kudu dihindari. Kopling induktif dadi struktur dc cilik kaya ngono biasane mung duweni potensi kerusakan sing kurang energik. Kabel ekstensif sistem PV kanthi microinverters mapan ing sisih ac (Gambar 18). Yen mikroinverter dipasang ing modul, piranti proteksi gelombang mung bisa dipasang ing sisih ac:

- Bangunan tanpa sistem proteksi kilat eksternal = tipe 2 penangkap SLP40-275 kanggo arus bolak-balik / telung tahap cedhak karo microinverters lan SLP40-275 ing infeed voltase rendah.

- Bangunan kanthi sistem proteksi kilat eksternal lan jarak pamisahan sing cukup s = tipe 2, kayata SLP40-275, cedhak karo microinverters lan arus kilat sing nggawa penangkap tipe 1 ing infeed voltase kurang, kayata FLP25GR.

- Bangunan kanthi sistem proteksi kilat eksternal lan jarak pisah s = tipe 1, kayata SLP40-275, cedhak karo microinverters lan arus kilat sing nggawa tipe FLP1GR tipe 25 ing infeed voltase kurang.

Bebas saka pabrikan tartamtu, mikroinverter nampilake sistem pemantauan data. Yen data dimodulasi menyang garis ac liwat microinverters, piranti proteksi gelombang kudu diwenehake ing unit panampa sing beda (ekspor data / pangolahan data). Iki uga ditrapake kanggo sambungan antarmuka karo sistem bis hilir lan pasokan voltase (kayata Ethernet, ISDN).

Sistem pembangkit listrik tenaga surya minangka bagean integral saka sistem listrik saiki. Dheweke kudu dilengkapi arus kilat lan penahan guncangan sing cukup, saéngga bisa njamin operasi listrik jangka panjang tanpa cacat.