DC ტალღის დამცავი მოწყობილობები PV დანადგარებისათვის

მზის პანელი PV Combiner Box DC Surge დამცავი მოწყობილობა

იმის გამო, რომ DC ტალღის დამცავი მოწყობილობები PV დანადგარებისათვის უნდა იყოს შექმნილი მზის სხივების სრული ზემოქმედების უზრუნველსაყოფად, ისინი ძალზე მგრძნობიარენი არიან ელვის ზემოქმედებისგან. PV მასივის სიმძლავრე პირდაპირ კავშირშია მის დაუცველ ზედაპირთან, ამიტომ ელვისებური მოვლენების პოტენციური ზემოქმედება იზრდება სისტემის ზომით. როდესაც განათების შემთხვევები ხშირია, დაუცველ PV სისტემებს შეიძლება განუმეორებელი და მნიშვნელოვანი ზიანი მიაყენონ ძირითადი კომპონენტებისათვის. ეს იწვევს მნიშვნელოვან შეკეთებისა და ჩანაცვლების ხარჯებს, სისტემის შეჩერებას და შემოსავლის დაკარგვას. სწორად დაპროექტებული, დაზუსტებული და დაინსტალირებული ტალღისგან დამცავი მოწყობილობები (SPD) ამცირებს ელვისებური მოვლენების პოტენციურ ზემოქმედებას, როდესაც ისინი გამოიყენება ინჟინერირებულ ელვისგან დაცულ სისტემებთან ერთად.

ელვისგან დამცავი სისტემა, რომელიც მოიცავს ისეთ ელემენტებს, როგორიცაა საჰაერო ტერმინალები, სათანადო გამტარუნარიანობა, ყველა დენის მატარებელი კომპონენტისთვის ეკვიპოტენციური კავშირი და სათანადო დამიწების პრინციპები, უზრუნველყოფს პირდაპირი დარტყმებისგან დაცვას. თუ თქვენს PV საიტზე ელვის რისკი არსებობს, მე გირჩევთ დაქირავდეთ პროფესიონალი ელექტრო ინჟინერი, რომელსაც გააჩნია ექსპერტი ამ სფეროში, რისთვისაც საჭიროა რისკის შეფასების შესწავლა და დამცავი სისტემის დიზაინი.

მნიშვნელოვანია გვესმოდეს განსხვავება ელვისგან დაცულ სისტემებსა და SPD– ს შორის. ელვისგან დამცავი სისტემის მიზანია პირდაპირი ელვისებური დარტყმის მიწოდება დედამიწაზე არსებითი დენის გადამზიდავი საშუალებებით, რითაც გადაარჩენს სტრუქტურებსა და აღჭურვილობას ამ განმუხტვის გზაზე ან პირდაპირ დარტყმისგან. SPD გამოიყენება ელექტრო სისტემებზე, რათა უზრუნველყოს განმუხტვის გზა დედამიწაზე, რათა ამ სისტემების კომპონენტები არ განიცდიან მაღალი ძაბვის გარდამავალ მოვლენებს, რომლებიც გამოწვეულია ელვის ან ელექტროენერგეტიკული სისტემის ანომალიების პირდაპირი ან არაპირდაპირი ეფექტით. გარე ელვისგან დამცავი სისტემის არსებობის შემთხვევაშიც კი, SPD– ების გარეშე, ელვის ეფექტმა შეიძლება კვლავ გამოიწვიოს კომპონენტების დიდი დაზიანება.

ამ სტატიის მიზნებისათვის, მე ჩავთვლი, რომ ელვისგან დაცვის გარკვეული ფორმაა და შეისწავლის შესაბამისი SPD- ების დამატებითი გამოყენების ტიპებს, ფუნქციებს და სარგებელს. სათანადო ინჟინერიით ელვისგან დამცავი სისტემის გამოყენებით, SPD– ების გამოყენება სისტემის მნიშვნელოვან ადგილებში იცავს ძირითად კომპონენტებს, როგორიცაა ინვერტორული, მოდულები, აპარატურა კომბინირებულ ყუთებში და გაზომვის, კონტროლისა და საკომუნიკაციო სისტემები.

SPD– ების მნიშვნელობა

მასივებზე პირდაპირი ელვის დარტყმის შედეგების გარდა, ელექტროსადენების ურთიერთდაკავშირება ძალზე მგრძნობიარეა ელექტრომაგნიტიკურად გამოწვეული გარდამავალი შემთხვევების მიმართ. გარდამავალი მოვლენები, რომლებიც პირდაპირ ან ირიბად გამოწვეულია ელვისებურად, აგრეთვე კომუნალური გადართვის ფუნქციებით წარმოქმნილი გარდამავალი მოვლენები ელექტრონულ და ელექტრონულ მოწყობილობებს ძალიან მოკლე ხანგრძლივობის ძალიან მაღალ გადაჭარბებებში (ათიდან ასამდე მიკროწამი). ამ გარდამავალ ძაბვაზე ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს კატასტროფული კომპონენტის უკმარისობა, რაც შეიძლება შეინიშნოს მექანიკური დაზიანებით და ნახშირბადის მიკვლევით ან იყოს შეუმჩნეველი, მაგრამ მაინც გამოიწვიოს მოწყობილობის ან სისტემის გაუმართაობა.

ქვედა სიდიდის ტრანზიტორების გრძელვადიანი ზემოქმედება აუარესებს დიელექტრიკულ და საიზოლაციო მასალებს PV სისტემის მოწყობილობებში, სანამ არ მოხდება საბოლოო ავარია. გარდა ამისა, ძაბვის გამტარები შეიძლება აღმოჩნდეს გაზომვის, მართვისა და კომუნიკაციის სქემებზე. ეს გარდამავალი მოვლენები შეიძლება აღმოჩნდეს მცდარი სიგნალები ან ინფორმაცია, რამაც გამოიწვია აღჭურვილობის გაუმართაობა ან გამორთვა. SPD- ების სტრატეგიული განთავსება ამსუბუქებს ამ საკითხებს, რადგან ისინი ფუნქციონირებენ როგორც მოკლე ან დამჭერი მოწყობილობები.

SPD– ების ტექნიკური მახასიათებლები

ყველაზე გავრცელებული SPD ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება PV პროგრამებში, არის მეტალის ოქსიდის ვარისტორი (MOV), რომელიც მოქმედებს, როგორც ძაბვის დამჭერი მოწყობილობა. სხვა SPD ტექნოლოგიებში შედის სილიციუმის ზვავის დიოდი, კონტროლირებადი ნაპერწკლების ხარვეზები და გაზების გამონადენი მილები. ეს უკანასკნელი ორი არის ჩამრთველი მოწყობილობა, რომელიც ჩნდება მოკლედ შერთვის ან ბრჭყალის სახით. თითოეულ ტექნოლოგიას აქვს საკუთარი მახასიათებლები, რაც მეტ-ნაკლებად შესაფერისია კონკრეტული პროგრამისთვის. ამ მოწყობილობების კომბინაცია შეიძლება კოორდინირებული იყოს უფრო ოპტიმალური მახასიათებლების მისაღებად, ვიდრე ინდივიდუალურად გვთავაზობენ. ცხრილში 1 ჩამოთვლილია SPD– ის ძირითადი ტიპები, რომლებიც გამოიყენება PV სისტემებში და დეტალურადაა აღწერილი მათი ზოგადი ოპერაციული მახასიათებლები.

SPD– ს უნდა შეეძლოს შეცვალოს მდგომარეობა საკმარისად სწრაფად დროებითი ყოფნის მოკლე დროში და წარუმატებლად დაუშვას გარდამავალი დენის სიდიდე. მოწყობილობამ ასევე უნდა შეამციროს ძაბვის ვარდნა SPD წრეზე, რათა დაიცვას მასთან დაკავშირებული მოწყობილობა. დაბოლოს, SPD ფუნქცია არ უნდა ერეოდეს ამ წრის ნორმალურ ფუნქციას.

SPD ოპერაციული მახასიათებლები განისაზღვრება რამდენიმე პარამეტრით, რომელიც ვინც უნდა გააკეთოს SPD– ების შერჩევაში, უნდა გაიგოს. ამ თემას უფრო მეტი დეტალი სჭირდება, რომლის განხილვაც აქ შეიძლება, მაგრამ გასათვალისწინებელია შემდეგი პარამეტრები: მაქსიმალური უწყვეტი სამუშაო ძაბვა, AC ან DC გამოყენება, ნომინალური განმუხტვის მიმდინარეობა (განისაზღვრება სიდიდით და ტალღის ფორმით), ძაბვის დაცვის დონე ( ტერმინალური ძაბვა, რომელიც იმყოფება, როდესაც SPD ახდენს კონკრეტული დენის განმუხტვას) და დროებითი გადაჭარბებული ძაბვა (უწყვეტი გადაჭარბებული ძაბვა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონკრეტული დროით SPD– ს დაზიანების გარეშე).

სხვადასხვა კომპონენტის ტექნოლოგიის გამოყენებით SPD შეიძლება განთავსდეს ერთსა და იმავე სქემებში. ამასთან, ისინი ფრთხილად უნდა შეირჩეს, რომ მათ შორის ენერგეტიკული კოორდინაცია მოხდეს. კომპონენტის ტექნოლოგია, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი განმუხტვის ნიშანი, უნდა დაუშვას არსებული გარდამავალი დენის უდიდესი სიდიდე, ხოლო დანარჩენი კომპონენტი შეამცირებს ნარჩენი გარდამავალი ძაბვა უფრო დაბალ სიდიდეზე, რადგან იგი ახდენს ნაკლები დენის გამოყოფას.

SPD– ს უნდა ჰქონდეს ინტეგრალური თვითდასაცავი მოწყობილობა, რომელიც გათიშავს მას მიკროსქემისგან, მოწყობილობის გაუმართაობის შემთხვევაში. ამ გათიშვის თვალსაზრისით, ბევრ SPD აჩვენებს დროშას, რომელიც მიუთითებს მისი გათიშვის სტატუსზე. SPD სტატუსის მითითება კონტაქტების განუყოფელი დამხმარე ნაკრების საშუალებით არის გაუმჯობესებული ფუნქცია, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს სიგნალი დისტანციურ ადგილას. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი პროდუქტი, რომელიც გასათვალისწინებელია არის ის, იყენებს თუ არა SPD თითის დაცულ, მოსახსნელ მოდულს, რომელიც საშუალებას აძლევს წარუმატებელი მოდულის ადვილად ჩანაცვლებას ინსტრუმენტების გარეშე ან წრიული ენერგიის დე-ენერგიის საჭიროების შესახებ.

AC ტალღისგან დამცავი მოწყობილობები PV დანადგარების მოსაზრებები

ელვა ღრუბლებიდან ციმციმებს ელვისგან დამცავი სისტემისკენ, PV კონსტრუქციისკენ ან ახლომდებარე გრუნტისკენ იწვევს ადგილობრივ მიწის პოტენციალის აწევას შორეული მინიშნებების გათვალისწინებით. ამ დისტანციებზე განლაგებული დირიჟორები მნიშვნელოვან ძაბვას განიცდიან. მიწის პოტენციური აწევის შედეგები, პირველ რიგში, განიხილება ქსელში მიბმული PV სისტემისა და მომსახურების შესასვლელთან კომუნიკაციის წერტილში - იმ ადგილას, სადაც ადგილობრივი გრუნტი ელექტრონულად არის დაკავშირებული შორეულ მითითებულ მიწასთან.

ტალღის დაცვა უნდა განთავსდეს სერვისის შესასვლელთან, რომ ინვერტორული კომუნალური მხარე დაცული იყოს დაზიანებული ტრანზიტორებისგან. ამ ადგილას დანახული ტრანზიტები დიდი სიდიდისა და ხანგრძლივობისაა და, შესაბამისად, მათი მართვა უნდა მოხდეს ტალღის დაცვით, სათანადოდ მაღალი განმუხტვის ამჟამინდელი შეფასებით. კონტროლირებადი ნაპერწკლების ხარვეზები, რომლებიც გამოიყენება MOV– ების კოორდინაციით, იდეალურია ამ მიზნით. ნაპერწკლების ხარვეზის ტექნოლოგიას შეუძლია განათდეს მაღალი ელვისებური დენებისაგან ელვისებური გარდამავალი პერიოდის თანაბარი პოტენციური შემაკავშირებელი ფუნქციის უზრუნველყოფით. კოორდინირებულ MOV– ს აქვს ნარჩენი ძაბვის მისაღები დონის დამჭერის შესაძლებლობა.

მიწის პოტენციური აწევის ეფექტის გარდა, ინვერტორის AC მხარეზე შეიძლება გავლენა იქონიოს ელვისგან გამოწვეულმა და კომუნალური გადართვის გარდამავალმა შემთხვევებმა, რომლებიც ასევე ჩნდება მომსახურების შესასვლელთან. მოწყობილობის პოტენციური დაზიანების შესამცირებლად, სათანადოდ შეფასებული დენის დამცავი დაცვა უნდა იქნას გამოყენებული ინვერტორის AC ტერმინალებთან რაც შეიძლება ახლოს, საკმარისი კვეთის ფართობის გამტარებისთვის უმოკლესი და სწორი მარშრუტით. ამ დიზაინის კრიტერიუმის მიუღებლობა იწვევს გამონადენის დროს საჭიროზე მაღალ ძაბვის ვარდნას SPD წრეში და აცნობს დაცულ აღჭურვილობას საჭიროზე მაღალ გარდამავალ ძაბვაზე.

DC ტალღისგან დამცავი მოწყობილობები PV დანადგარების მოსაზრებები

უშუალო დარტყმებმა ახლომდებარე დამიწებულ სტრუქტურებზე (მათ შორის ელვისგან დამცავი სისტემა) და ღრუბლოვან და შიდა ღრუბლების ციმციმებმა, რომელთა სიდიდე შეიძლება იყოს 100 kA, შეიძლება გამოიწვიოს ასოცირებული მაგნიტური ველები, რომლებიც ახდენენ გარდამავალ დენებს PV სისტემის dc კაბელებში. ეს გარდამავალი ძაბვები ჩნდება აღჭურვილობის ტერმინალებში და იწვევს ძირითადი კომპონენტების იზოლაციასა და დიელექტრიკულ ავარიებს.

SPD– ების განთავსება მითითებულ ადგილებში ამცირებს ამ გამოწვეული და ნაწილობრივი ელვისებური დენების ეფექტს. SPD მოთავსებულია პარალელურად ენერგიულ გამტარებსა და მიწას შორის. იგი იცვლის მდგომარეობას მაღალი წინაღობის მოწყობილობიდან დაბალი წინაღობის მოწყობილობაში, როდესაც ხდება გადაჭარბებული ძაბვა. ამ კონფიგურაციაში, SPD ახდენს ასოცირებულ გარდამავალ დენას, ამცირებს გადაჭარბებულ ძაბვას, რაც სხვაგვარად იქნებოდა აღჭურვილობის ტერმინალებში. ეს პარალელური მოწყობილობა არ ახდენს დატვირთვის მიმდინარეობას. შერჩეული SPD უნდა იყოს სპეციალურად შექმნილი, შეფასებული და დამტკიცებული DC PV ძაბვებზე განაცხადისთვის. ინტეგრალური SPD გათიშვა უნდა შეეძლოს უფრო მკაცრი dc arc– ის შეწყვეტა, რაც AC პროგრამებში არ გვხვდება.

Y კონფიგურაციაში MOV მოდულების შეერთება არის ჩვეულებრივ გამოყენებული SPD კონფიგურაცია მსხვილ კომერციულ და სასარგებლო მასშტაბის PV სისტემებზე, რომლებიც მუშაობენ მაქსიმალური ღია ჩართვის ძაბვით 600 ან 1,000 Vdc. Y- ის თითოეული ფეხი შეიცავს MOV მოდულს, რომელიც დაკავშირებულია თითოეულ ბოძთან და მიწასთან. დაუსაბუთებელ სისტემაში არსებობს ორი მოდული თითოეულ პოლუსს შორის და ორივე პოლუსსა და მიწას შორის. ამ კონფიგურაციაში თითოეული მოდული შეფასებულია სისტემის ძაბვის ნახევარზე, ასე რომ, ბოძზე მიწაზე დაზიანების შემთხვევაშიც კი, MOV მოდულები არ აღემატება მათ ნომინალურ მნიშვნელობას.

არასასურველი სისტემის ტალღისგან დაცვა

ისევე როგორც ენერგოსისტემის აღჭურვილობა და კომპონენტები მგრძნობიარეა ელვის ეფექტის მიმართ, ასევე არის მოწყობილობა, რომელიც გვხვდება გაზომვის, მართვის, აპარატურის, SCADA- სა და ამ დანადგარებთან დაკავშირებულ საკომუნიკაციო სისტემებში. ამ შემთხვევებში, დენის დაცვის ძირითადი კონცეფცია იგივეა, რაც ელექტროენერგიის წრეებზე. ამასთან, რადგან ეს მოწყობილობა, როგორც წესი, ნაკლებად ტოლერანტულია გადაჭარბებული ძაბვის იმპულსების მიმართ და უფრო მგრძნობიარეა არასწორი სიგნალების მიმართ და უარყოფითად იმოქმედებს სქემებში სერიული ან პარალელური კომპონენტების დამატებით, მეტი ყურადღება უნდა მიექცეს დამატებული თითოეული SPD მახასიათებლებისადმი. სპეციფიკური SPD ითხოვს იმის მიხედვით, კომუნიკაცია თუ არა ეს კომპონენტები გადაუგრიხებული წყვილის, CAT 6 Ethernet– ის ან კოაქსიალური RF– ის საშუალებით. გარდა ამისა, არასასურველი წრეებისთვის შერჩეულ SPD– ს უნდა შეეძლოს გარდამავალი დენების განმუხტვა დაუყოვნებლად, უზრუნველყონ ადექვატური ძაბვის დაცვის დონე და თავი შეიკავონ სისტემის მუშაობაში ჩარევისგან - მათ შორის სერიის წინაღობა, ხაზის მიწოდება და მიწის ტევადობა და სიხშირის გამტარობა. .

SPD– ების საერთო მცდარი გამოყენება

მრავალი წლის განმავლობაში SPD გამოიყენება ელექტროენერგიის წრეებზე. თანამედროვე დენის სქემების უმეტესობა ალტერნატიული მიმდინარე სისტემებია. როგორც ასეთი, დენისგან დამცავი აღჭურვილობის უმეტესობა შექმნილია AC სისტემებში გამოსაყენებლად. სამწუხაროდ, მსხვილი კომერციული და სასარგებლო მასშტაბის PV სისტემების შედარებით ცოტა ხნის წინ დანერგვამ და განლაგებულმა სისტემების მზარდმა რაოდენობამ გამოიწვია AC სისტემებისთვის შექმნილი SPD– ების DC– გვერდის არასწორი გამოყენება. ამ შემთხვევებში, SPD არასათანადოდ მოქმედებს, განსაკუთრებით მათი ჩავარდნის რეჟიმში, DC PV სისტემების მახასიათებლების გამო.

MOV უზრუნველყოფს შესანიშნავი მახასიათებლებს SPD- ებად მუშაობისთვის. თუ ისინი შეფასებულია სწორად და გამოიყენება სწორად, ისინი ხარისხიანად ასრულებენ ამ ფუნქციას. ამასთან, ისევე როგორც ყველა ელექტრული პროდუქტი, მათ შეიძლება ხელი შეუშალონ. უკმარისობა შეიძლება გამოწვეული იყოს ატმოსფერული გათბობით, განმუხტვის დენებით, რომლებიც უფრო მეტია, ვიდრე მოწყობილობა შექმნილია გაუმკლავდეს, ძალიან ბევრჯერ განმუხტვა ან უწყვეტი ზედმეტი ძაბვის პირობებში.

ამიტომ, SPD- ები შექმნილია თერმულად მომუშავე გამთიშველი ჩამრთველით, რომელიც გამოყოფს მათ პარალელური კავშირისგან ენერგიულ დგ წრედთან, თუ ეს საჭირო გახდება. მას შემდეგ, რაც SPD შედის უკმარისობის რეჟიმში, გარკვეული მიმდინარეობა მიედინება, თერმული გათიშვის ჩამრთველის მუშაობისას მცირე რკალი ჩნდება. AC წრეზე გამოყენებისას, გენერატორის მიერ მოწოდებული დენის პირველი ნულოვანი გადაკვეთა ამ რკალს აქრობს და SPD უსაფრთხოდ ამოღებულია წრიდან. თუ იგივე AC SPD გამოიყენება PV სისტემის dc მხარეს, განსაკუთრებით მაღალი ძაბვები, dc ტალღის ფორმაში დენის ნულოვანი გადაკვეთა არ არის. ნორმალურად თერმულად მომუშავე ჩამრთველს არ შეუძლია ჩააქროს რკალის დენი და მოწყობილობა ვერ ხერხდება.

MOV– ის გარშემო პარალელური მდნარი შემოვლითი წრის დაყენება არის DC– ის რღვევის რკალის ჩაქრობის გადასალახად. თერმული გათიშვის შემთხვევაში, რკალი კვლავ ჩნდება მისი გახსნის კონტაქტებზე; მაგრამ ეს რკალის მიმდინარეობა გადამისამართებულია პარალელურ გზაზე, რომელიც შეიცავს დაუკრავს, სადაც რკალი ჩაქრება, და დაუკრავს წყვეტს ხარვეზს.

SPD- ს წინ დინების შერწყმა, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას AC სისტემებზე, არ არის შესაფერისი dc სისტემებში. დაუკრავის მუშაობისთვის მოკლედ შერთვის ხელმისაწვდომი დენი (როგორც ზედმეტი დენის დამცავი მოწყობილობაში) შეიძლება არ იყოს საკმარისი, როდესაც გენერატორი ენერგიის შემცირებაშია. შედეგად, ზოგიერთმა SPD მწარმოებელმა ეს გაითვალისწინა მათი დიზაინის მიხედვით. UL– მ შეცვალა თავისი ადრინდელი სტანდარტი უახლესი დენის დამცავი სტანდარტის დამატებით, UL 1449. ეს მესამე გამოცემა სპეციალურად გამოიყენება PV სისტემებისთვის.

SPD ჩამონათვალი

მიუხედავად მაღალი ელვისებური რისკისა, რომელსაც მრავალი PV დანადგარი განიცდის, მათი დაცვა შესაძლებელია SPD– ების გამოყენებით და სწორად შემუშავებული ელვისგან დამცავი სისტემით. SPD– ის ეფექტური განხორციელება უნდა მოიცავდეს შემდეგ მოსაზრებებს:

• სწორი განთავსება სისტემაში
• შეწყვეტის მოთხოვნები
• სათანადო დამიწება და აპარატურა-მიწის სისტემის სისწორე
• განმუხტვის ნიშანი
• ძაბვის დაცვის დონე
• ვარგისიანობა მოცემული სისტემისთვის, მათ შორის DC და AC პროგრამებისთვის
• ჩავარდნის რეჟიმი
• ადგილობრივი და დისტანციური სტატუსის მითითება
• ადვილად შესაცვლელი მოდულები
• ნორმალური სისტემის ფუნქციონირებაზე გავლენა არ უნდა იქონიოს, კონკრეტულად კი არაენერგეტიკულ სისტემებზე