Уреди за заштита од пренапонска струја за PV инсталации
Соларен панел PV комбинирана кутија DC-уред за заштита од пренапони
Бидејќи Уредите за заштита од пренапонска струја за ФВ инсталации мора да бидат дизајнирани да обезбедуваат целосна изложеност на сончева светлина, тие се многу ранливи на ефектите од молња. Капацитетот на PV низата е директно поврзан со неговата изложена површина, така што потенцијалното влијание на молња се зголемува со големината на системот. Онаму каде што честите појави на осветлување, незаштитените PV системи можат да претрпат повеќекратно и значително оштетување на клучните компоненти. Ова резултира со значителни трошоци за поправка и замена, застој во системот и загуба на приходите. Правилно дизајнирани, специфицирани и инсталирани уреди за заштита од пренапони (СПД) го минимизираат потенцијалното влијание на молња кога се користат заедно со инженерски системи за заштита од гром.
Систем за заштита од гром кој вклучува основни елементи како што се воздушни терминали, соодветни проводници за спуштање, еквипотенцијално поврзување за сите компоненти што носат струја и соодветни принципи на заземјување обезбедува настрешница на заштита од директни удари. Доколку постои каква било загриженост од ризик од гром на вашата PV-страница, препорачувам да ангажирате професионален електроинженер со експертиза во оваа област за да обезбеди студија за проценка на ризик и дизајн на систем за заштита доколку е потребно.
Важно е да се разбере разликата помеѓу системите за заштита од гром и СПД. Целта на системот за заштита од гром е да канализира директен удар од гром преку значителни спроводници што носат струја на земјата, со што ќе се заштедат структури и опрема од тоа да бидат на патот на тоа празнење или да бидат директно погодени. СПД се применуваат на електричните системи за да обезбедат патека на празнење до земјата за да се спасат компонентите на овие системи од изложеност на високонапонски минливи предизвикани од директни или индиректни ефекти на аномалии на молња или електроенергетски системи. Дури и со воспоставен надворешен систем за заштита од гром, без СПД, ефектите од гром сè уште можат да предизвикаат големи оштетувања на компонентите.
За целите на овој напис, претпоставувам дека постои одредена форма на громобранска заштита и ги испитува видовите, функцијата и придобивките од дополнителната употреба на соодветни СПД. Во соработка со правилно дизајниран систем за заштита од гром, употребата на СПД на клучните локации на системот ги штити главните компоненти како што се инвертори, модули, опрема во комбинирани кутии и системи за мерење, контрола и комуникација.
Важноста на СПД
Настрана од последиците од директните удари на гром до низите, меѓусебното поврзување на кабелската моќ е многу подложно на електромагнетно индуцирани минливи минливи делови. Транзиентите директно или индиректно предизвикани од молња, како и минливостите генерирани од комуналните функции за вклучување, ја изложуваат електричната и електронската опрема на многу високи пренапони со многу кратко траење (десетици до стотици микросекунди). Изложеноста на овие минливи напони може да предизвика катастрофално откажување на компонентата што може да се забележи со механичко оштетување и следење на јаглерод или да биде незабележливо, но сепак да предизвика дефект на опремата или системот.
Долготрајната изложеност на транзиенти со помала големина го влошува диелектрикот и изолациониот материјал во опремата на ФВ системот сè додека не дојде до конечен дефект. Покрај тоа, напонските минливи може да се појават на мерните, контролните и комуникациските кола. Овие минливи случаи може да изгледаат како погрешни сигнали или информации, што предизвикува неправилно функционирање или исклучување на опремата. Стратешкото поставување на СПД ги ублажува овие проблеми затоа што тие функционираат како уреди за стегање или стегање.
Технички карактеристики на СПД
Најчестата SPD технологија што се користи во PV-апликациите е варистор за метален оксид (MOV), кој функционира како уред за стегање на напон. Другите SPD технологии вклучуваат силициумска лавина диода, контролирани празнини на искри и цевки за испуштање гас. Последните две се преклопни уреди кои се појавуваат како кратки кола или топови. Секоја технологија има свои карактеристики, што ја прави повеќе или помалку соодветна за одредена апликација. Комбинациите на овие уреди исто така можат да се координираат за да обезбедат пооптимални карактеристики отколку што тие нудат поединечно. Во табелата 1 се наведени главните типови на СПД што се користат во ФВ системите и ги детализира нивните општи карактеристики на работење.
СПД мора да биде во можност да ги менува состојбите доволно брзо за кратко време кога е присутен минлив и да ја испушти големината на минливата струја без да пропадне. Уредот исто така мора да го минимизира падот на напонот преку СПД-колото за да ја заштити опремата на која е поврзан. Конечно, функцијата СПД не треба да се меша со нормалната функција на тоа коло.
Работните карактеристики на СПД се дефинирани со неколку параметри што секој што прави избор за СПД мора да ги разбере. Овој предмет бара повеќе детали што можат да бидат опфатени овде, но следниве се некои параметри што треба да се земат предвид: максимален континуиран работен напон, примена на наизменична струја или наизменична струја, номинална струја на празнење (дефинирана со големина и бранова форма), ниво на заштитен напон ( терминален напон што е присутен кога СПД испушта одредена струја) и привремено пренапон (континуиран пренапон што може да се примени за одредено време без да се оштети СПД).
СПД кои користат различни технологии на компонентите можат да бидат поставени во истите кола. Сепак, тие мора да бидат избрани внимателно за да се обезбеди енергетска координација меѓу нив. Технологијата на компонентата со повисок рејтинг на празнење мора да ја испушти најголемата големина на достапната минлива струја, додека другата компонента технологија го намалува преостанатиот преоден напон на помала големина бидејќи испушта помала струја.
СПД мора да има интегрален самозаштитен уред што го исклучува од колото доколку уредот пропадне. За да се направи очигледно ова исклучување, многу СПД прикажуваат знаме што го означува неговиот статус на исклучување. Покажувањето на статусот на СПД преку интегрален помошен сет на контакти е подобрена карактеристика што може да обезбеди сигнал до оддалечена локација. Друга важна карактеристика на производот што треба да се разгледа е дали СПД користи модул кој може да се отстрани со прст, што овозможува неуспешен модул лесно да се замени без алатки или потреба за де-напојување на колото.
Размислувања за уреди за заштита од пренапонска струја за PV инсталации
Молња трепка од облаци кон системот за заштита од гром, PV структурата или блиското тло предизвикува локално зголемување на потенцијалот на земјата во однос на далечните референци на земјата. Проводниците што се протегаат на овие растојанија ја изложуваат опремата на значителни напони. Ефектите од зголемувањето на потенцијалот на земјата првенствено се доживуваат во точката на поврзување помеѓу мрежен PV систем и комуналната опрема на влезот на услугата - точката каде што локалното тло е електрично поврзано со далечна референцирана земја.
Заштитата од пренапон треба да се постави на влезот на сервисот за да се заштити корисната страна на инверторот од оштетување на минливи делови. Преодниците што се гледаат на оваа локација се со голема големина и времетраење и затоа мора да се управуваат со заштита од пренапони со соодветно рангирање на струјата со висок празнење. Контролираните празнини на искри користени во координација со MOV се идеални за оваа намена. Технологијата на сјаен јаз може да испушти големи струи на молња, обезбедувајќи функција на потенцијално поврзување за време на минливата молња. Координираниот MOV има можност да го стегне преостанатиот напон на прифатливо ниво.
Во прилог на ефектите од потенцијалното покачување на земјата, на AC страницата на инверторот може да влијае и громобранзирана и комунална струја, која исто така се појавува на влезот на сервисот. За да се минимизира потенцијалното оштетување на опремата, треба да се примени соодветно оценета заштита од пренапони на наизменична струја што е можно поблиску до наизменичните терминали на инверторот, со најкратка и највисока траса за спроводници со доволна површина на пресек. Неспроведувањето на овој критериум за дизајн резултира со повисок пад на напонот од потребното во СПД-колото за време на празнење и ја изложува заштитената опрема на повисоки минливи напони отколку што е потребно.
Размислувања за уреди за заштита од пренапонска струја за PV инсталации
Директните удари на блиските втемелени конструкции (вклучително и системот за заштита од молња) и интер-и внатре-облачните трепкања што можат да бидат со големина од 100 kA може да предизвикаат придружни магнетни полиња што индуцираат минливи струи во кабелска мрежа на PV системот. Овие минливи напони се појавуваат на приклучоците за опрема и предизвикуваат изолација и диелектрични дефекти на клучните компоненти.
Поставувањето на СПД на одредена локација го ублажува ефектот на овие индуцирани и делумни струи на молња. СПД се поставува паралелно помеѓу енергетските спроводници и земјата. Ја менува состојбата од уред со висока импеданса во уред со мала импеданса кога ќе се појави пренапон. Во оваа конфигурација, СПД ја испушта придружната минлива струја, минимизирајќи го пренапонот што инаку би бил присутен на терминалите на опремата. Овој паралелен уред не носи струја на оптоварување. Избраниот СПД мора да биде специјално дизајниран, оценет и одобрен за примена на DC напонски напон. Интегралното исклучување на СПД мора да може да го прекине потешкиот лак на струја, што не се наоѓа на апликациите за наизменична струја.
Поврзувањето на МОВ-модулите во Y-конфигурација е најчесто користена SPD-конфигурација на големи комерцијални и комунални системи со PV-системи кои работат со максимален напон на отворено коло од 600 или 1,000 Vdc. Секој крак на Y содржи МОВ модул поврзан со секој столб и со земјата. Во неоснован систем, има два модула помеѓу секој пол, и помеѓу двата пола и земјата. Во оваа конфигурација, секој модул е оценет за половина од напонот на системот, па дури и ако се појави дефект од пол до земја, МОВ-модулите не ја надминуваат нивната номинална вредност.
Размислувања за заштита од пренапони на системот за неенергија
Исто како што опремата и компонентите на електроенергетскиот систем се подложни на влијанието на молњата, така е и опремата што се наоѓа во мерењето, контролата, инструментацијата, SCADA и комуникациските системи поврзани со овие инсталации. Во овие случаи, основниот концепт на заштита од пренапони е ист како и кај струјните кола. Меѓутоа, бидејќи оваа опрема обично е помалку толерантна на импулси од пренапон и е подложна на погрешни сигнали и да биде негативно погодена од додавање на сериски или паралелни компоненти на кола, треба да се посвети поголемо внимание на карактеристиките на секој додаден СПД. Се повикуваат специфични СПД, во зависност од тоа дали овие компоненти комуницираат преку извртен пар, CAT 6 етернет или коаксијално РФ. Покрај тоа, СПД избраните за неенергетски кола мора да бидат во можност да ги испуштаат минливите струи без дефект, да обезбедат соодветно ниво на заштита од напон и да се воздржат од мешање во функцијата на системот - вклучително и серија импеданса, капацитивност од линија до линија и фреквентен опсег на фреквенцијата .
Вообичаени погрешни примени на СПД
СПД се применуваат на струјните кола многу години. Повеќето современи струјни кола се системи со наизменична струја. Како таква, најголемата опрема за заштита од пренапони е дизајнирана за употреба во системи за наизменична струја. Релативно неодамнешното воведување на големи ФВ системи во комерцијални и комунални услуги и зголемениот број на распоредени системи, за жал, доведе до погрешна примена на ДЦ страната на СПД дизајнирани за наизменични системи. Во овие случаи, СПД изведуваат неправилно, особено за време на нивниот режим на откажување, поради карактеристиките на DC-PV-системите.
MOVs обезбедуваат одлични карактеристики за да служат како СПД. Доколку се правилно оценети и правилно применети, тие вршат квалитетно за таа функција. Сепак, како и сите електрични производи, тие можат да пропаднат. Неисправноста може да биде предизвикана од амбиентално загревање, струи на празнење што се поголеми отколку што е дизајниран уредот да се справува, премногу пати се испуштаат или се изложени на континуирани наднапонски услови.
Затоа, СПД се дизајнирани со термички управуван прекинувачки прекинувач што ги одделува од паралелното поврзување со напојното струјно коло доколку е тоа потребно. Бидејќи некои струи течат додека СПД влегува во режим на откажување, се појавува мал лак додека работи прекинувачот за топлинско исклучување. Кога се нанесува на струјно коло, првиот нула премин на струјата што се испорачува од генераторот го гасне тој лак, а СПД безбедно се отстранува од колото. Ако истиот тој СПД се применува на страната на еднонасочна струја на ФВ систем, особено на високи напони, нема нула премин на струјата во брановидна форма на еднонасочна струја. Нормалниот термички управуван прекинувач не може да ја изгасне струјата на лакот, а уредот не успее.
Поставувањето на паралелно споено бајпасно коло околу MOV е една од методите за надминување на гаснењето на лакот на грешка dc. Доколку термичкиот прекинувач работи, лакот сè уште се појавува преку неговите контакти за отворање; но таа лачна струја се пренасочува кон паралелна патека која содржи осигурувач каде лакот е изгаснат, а осигурувачот ја прекинува струјата на дефект.
Спојувањето низводно пред СПД, како што може да се примени на наизменични системи, не е соодветно кај системите за еднонасочна струја. Достапната струја на краток спој за работа со осигурувачот (како во уредот за заштита од прекумерна струја) можеби не е доволен кога генераторот е со намален излез на струја. Како последица на тоа, некои производители на СПД го зедоа предвид ова во нивниот дизајн. UL го измени својот претходен стандард со својот додаток на најновиот стандард за заштита од пренапони - UL 1449. Ова трето издание е специфично применливо за PV системите.
СПД-список за проверка
И покрај големиот ризик од гром на кој се изложени многу ФВ инсталации, тие можат да бидат заштитени со примена на СПД и правилно дизајниран систем за заштита од гром. Ефективната имплементација на СПД треба да ги вклучува следниве размислувања:
- Точно поставување во системот
- Барања за престанок
- Правилно заземјување и спојување на системот за опрема-земја
- Рејтинг на испуштање
- Ниво на заштита од напон
- Соодветност за предметниот систем, вклучително и DC наспроти AC апликации
- Режим на неуспех
- Индикација за локален и далечен статус
- Лесно заменливи модули
- Нормалната функција на системот не треба да влијае, особено на неенергетските системи
