Защита от перенапряжения для фотоэлектрических систем

Фотоэлектрические (ФЭ) установки для использования возобновляемых источников энергии подвергаются большому риску грозовых разрядов из-за их открытого расположения и большой площади поверхности.

Следствием этого может быть повреждение отдельных сегментов или отказ всей установки.

Грозовые токи и скачки напряжения часто вызывают повреждение инверторов и фотоэлектрических модулей. Эти повреждения означают дополнительные расходы для оператора фотоэлектрической установки. Не только увеличиваются затраты на ремонт, но и значительно снижается производительность предприятия. Следовательно, фотоэлектрические установки всегда должны быть интегрированы в существующую стратегию молниезащиты и заземления.

Чтобы избежать этих сбоев, используемые стратегии защиты от молний и перенапряжения должны взаимодействовать друг с другом. Мы предоставляем вам необходимую поддержку, чтобы ваш объект работал бесперебойно и приносил ожидаемую доходность! Вот почему вы должны защитить свою фотоэлектрическую установку освещения и защиты от перенапряжения от LSP:

• Для защиты вашего здания и фотоэлектрической установки
• Для увеличения доступности системы
• Для защиты ваших инвестиций

Стандарты и требования

Действующие стандарты и директивы по защите от перенапряжения всегда должны приниматься во внимание при проектировании и установке любой фотоэлектрической системы.

Проект европейского стандарта DIN VDE 0100 часть 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Монтаж низковольтных систем, требования к специальному оборудованию и сооружениям; фотоэлектрические системы питания) и международные требования к установке фотоэлектрических объектов - IEC 60364-7- 712 - оба описывают выбор и установку защиты от перенапряжения для фотоэлектрических установок. Они также рекомендуют устройства защиты от перенапряжения между фотоэлектрическими генераторами. В своей публикации 2010 года о защите от перенапряжения для зданий с фотоэлектрической установкой Ассоциация страховщиков имущества Германии (VdS) требует защиты от молнии и перенапряжения> 10 кВт в соответствии с классом молниезащиты III.

Чтобы гарантировать безопасность вашей установки в будущем, само собой разумеется, что наши компоненты полностью соответствуют всем требованиям.

Кроме того, готовится европейский стандарт для компонентов защиты от перенапряжения. Этот стандарт определяет, в какой степени защита от перенапряжения должна быть предусмотрена на стороне постоянного тока фотоэлектрических систем. В настоящее время это стандарт prEN 50539-11.

Аналогичный стандарт в настоящее время уже действует во Франции - UTE C 61-740-51. Продукция LSP в настоящее время проходит испытания на соответствие обоим стандартам, чтобы обеспечить еще более высокий уровень безопасности.

Наши модули защиты от перенапряжения класса I и класса II (разрядники B и C) обеспечивают быстрое ограничение возникновения напряжения и безопасную разрядку тока. Это позволяет избежать дорогостоящих повреждений или возможности полного сбоя питания в фотоэлектрической установке.

Для зданий с системами молниезащиты или без них - у нас есть подходящий продукт для любого применения! Мы можем доставить модули по вашему запросу - полностью настроенные и предварительно смонтированные в корпуса.

Развертывание устройств защиты от перенапряжения (SPD) в фотоэлектрических системах

Фотоэлектрическая энергия является жизненно важным компонентом общего производства энергии из возобновляемых источников энергии. Есть ряд особых характеристик, которые необходимо учитывать при развертывании устройств защиты от перенапряжения (SPD) в фотоэлектрических системах. Фотоэлектрические системы имеют источник постоянного напряжения с определенными характеристиками. Поэтому концепция системы должна учитывать эти специфические характеристики и соответствующим образом координировать использование SPD. Например, спецификации SPD для фотоэлектрических систем должны быть рассчитаны как на максимальное напряжение холостого хода солнечного генератора (В_OC STC = напряжение ненагруженной цепи при стандартных условиях испытаний), а также с точки зрения обеспечения максимальной доступности и безопасности системы.

Внешняя молниезащита

Из-за большой площади поверхности и обычно открытого места установки фотоэлектрические системы особенно подвержены риску атмосферных разрядов, таких как молния. На этом этапе необходимо различать последствия прямых ударов молнии и так называемых непрямых (индуктивных и емкостных) ударов. С одной стороны, необходимость в молниезащите зависит от нормативных спецификаций соответствующих стандартов, а с одной стороны, необходимость в молниезащите зависит от нормативных спецификаций соответствующих стандартов. С другой стороны, это зависит от самого приложения, другими словами, в зависимости от того, является ли это зданием или полевой установкой. При установке в зданиях проводится различие между установкой фотоэлектрического генератора на крыше общественного здания - с существующей системой молниезащиты - и установкой на крыше сарая - без системы молниезащиты. Полевые установки также предлагают большие потенциальные цели из-за их массивов модулей большой площади; в этом случае рекомендуется использовать внешнее решение для защиты от молний для этого типа системы, чтобы предотвратить прямые удары молнии.

Нормативные ссылки можно найти в IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Дополнение 2 (интерпретация в соответствии с уровнем молниезащиты или уровнем риска LPL III) [2] и Дополнение 5 (защита от молний и перенапряжения для фотоэлектрических систем) и в Директиве VdS 2010 [3] (если фотоэлектрические системы> 10 кВт, то требуется молниезащита). Кроме того, требуются меры защиты от перенапряжения. Например, следует отдавать предпочтение отдельным системам молниеприемника для защиты фотоэлектрического генератора. Однако, если невозможно избежать прямого подключения к фотоэлектрическому генератору, другими словами, невозможно поддерживать безопасное разделительное расстояние, тогда необходимо учитывать влияние частичных токов молнии. По сути, для основных линий генераторов следует использовать экранированные кабели, чтобы наведенные перенапряжения были как можно ниже. Кроме того, при достаточном поперечном сечении (мин. 16 мм² Cu) экран кабеля можно использовать для проведения частичных токов молнии. То же самое относится к использованию закрытых металлических корпусов. Заземление должно быть подключено с обоих концов кабелей и металлических корпусов. Это гарантирует, что основные линии генератора попадут в зону LPZ1 (зона молниезащиты); это означает, что достаточно SPD типа 2. В противном случае потребуется SPD типа 1.

Использование и правильная спецификация устройств защиты от перенапряжения

В общем, можно рассматривать развертывание и спецификацию SPD в системах низкого напряжения на стороне переменного тока как стандартную процедуру; тем не менее, развертывание и правильная конструкция фотоэлектрических генераторов постоянного тока все еще остается проблемой. Причина в том, что, во-первых, солнечный генератор имеет свои особенности, а во-вторых, в цепи постоянного тока используются УЗИП. Обычные УЗИП обычно разрабатываются для систем переменного, а не постоянного напряжения. Соответствующие стандарты на продукцию [4] охватывают эти приложения в течение многих лет, и в принципе они могут также применяться к приложениям с постоянным напряжением. Однако, если раньше были реализованы относительно низкие напряжения фотоэлектрической системы, то сегодня они уже достигают прибл. 1000 В постоянного тока в ненагруженной фотоэлектрической цепи. Задача состоит в том, чтобы регулировать системные напряжения в указанном порядке с помощью подходящих устройств защиты от перенапряжения. Положения, в которых технически целесообразно и практично размещать УЗИП в фотоэлектрической системе, в первую очередь зависят от типа системы, концепции системы и площади физической поверхности. На рисунках 2 и 3 показаны принципиальные различия: во-первых, здание с внешней молниезащитой и фотоэлектрической системой, установленной на крыше (строительная установка); во-вторых, обширная солнечная энергетическая система (полевая установка), также оснащенная внешней системой молниезащиты. В первом случае - из-за меньшей длины кабеля - защита реализуется просто на входе постоянного тока инвертора; во втором случае УЗИП устанавливаются в клеммной коробке солнечного генератора (для защиты солнечных модулей), а также на входе постоянного тока инвертора (для защиты инвертора). УЗИП следует устанавливать рядом с фотоэлектрическим генератором, а также рядом с инвертором, как только длина кабеля, необходимого между фотоэлектрическим генератором и инвертором, превышает 10 метров (Рисунок 2). Стандартное решение для защиты стороны переменного тока, то есть выхода инвертора и сетевого питания, должно быть достигнуто за счет использования SPD типа 2, установленных на выходе инвертора, и - в случае установки в здании с внешней молниезащитой на входе в сеть. точка - оснащена ОПН типа 1.

Чтобы УЗИП могли справляться с такими высокими напряжениями в системе, соединение звездой, состоящее из трех варисторов, оказалось надежным и стало квазистандартом (рис. 4). Если происходит нарушение изоляции, остаются два последовательных варистора, которые эффективно предотвращают перегрузку SPD.

Подводя итог: имеется защитная схема с абсолютно нулевым током утечки и предотвращается случайное включение отключающего механизма. В описанном выше сценарии также эффективно предотвращается распространение огня. В то же время исключается влияние устройства контроля изоляции. Таким образом, если происходит сбой изоляции, в серии всегда доступны два варистора. Таким образом выполняется требование о том, что замыкания на землю всегда должны предотвращаться. ОПН типа 2 LSP SLP40-PV1000 / 3, U_КПВ = 1000 В постоянного тока представляет собой хорошо протестированное, практическое решение и было протестировано на соответствие всем действующим стандартам (UTE C 61-740-51 и prEN 50539-11) (Рисунок 4). Таким образом, мы обеспечиваем высочайшую степень безопасности, доступную для использования в цепях постоянного тока.

Практическое применение

Как уже говорилось, практические решения различаются между строительными и полевыми установками. Если установлено внешнее решение для молниезащиты, фотоэлектрический генератор желательно интегрировать в эту систему как изолированную систему разрядников. В стандарте IEC 62305-3 указано, что необходимо соблюдать дистанцию ​​молниеприемника. Если его невозможно поддерживать, необходимо учитывать влияние частичных токов молнии. В этом отношении стандарт защиты от молнии IEC 62305-3 дополняет 2 положения в разделе 17.3: «для уменьшения наведенных перенапряжений для основных линий генератора следует использовать экранированные кабели». При достаточном поперечном сечении (мин. 16 мм² Cu) экран кабеля можно также использовать для отвода частичных токов молнии. Приложение (Рисунок 5) - Защита от молний для фотоэлектрических систем - выпущено ABB (Комитетом по молниезащите и исследованиям молний Немецкой ассоциации электрических, электронных и информационных технологий), в котором говорится, что основные линии для генераторов должны быть экранированы. . Это означает, что разрядники тока молнии (SPD тип 1) не требуются, хотя разрядники перенапряжения (SPD тип 2) необходимы с обеих сторон. Как показано на рисунке 5, экранированная линия главного генератора предлагает практическое решение и в процессе достигает статуса LPZ 1. Таким образом, ОПН типа 2 устанавливаются в соответствии со стандартами.

Готовые решения

Чтобы сделать установку на месте максимально простой, LSP предлагает готовые решения для защиты инверторов со стороны постоянного и переменного тока. PV-боксы Plug-and-play сокращают время установки. LSP также выполнит монтаж по вашему запросу. Более подробная информация доступна на www.lsp-international.com.

Примечание:

Необходимо соблюдать стандарты и нормы конкретной страны.

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) часть 712: 2006-06, Требования для специальных установок или мест. Солнечные фотоэлектрические (PV) системы электроснабжения

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Молниезащита, Часть 3: Защита помещений и людей, приложение 2, интерпретация в соответствии с классом защиты или уровнем риска III LPL, Приложение 5, молния и защита от перенапряжения для фотоэлектрических систем

[3] Директива VdS 2010: 2005-07 Ориентированная на риски защита от молний и перенапряжения; Руководство по предотвращению потерь, VdS Schadenverhütung Verlag (издатели)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Устройства защиты от перенапряжения низкого напряжения - Часть 11: Устройства защиты от перенапряжения для использования в энергосистемах низкого напряжения - требования и испытания

[5] IEC 62305-3 Защита от молнии - Часть 3: Физические повреждения конструкций и опасность для жизни.

[6] IEC 62305-4 Защита от молнии - Часть 4: Электрические и электронные системы внутри сооружений.

[7] prEN 50539-11 Устройства защиты от перенапряжений низкого напряжения - Устройства защиты от перенапряжений для специального применения, включая постоянный ток - Часть 11: Требования и испытания для SPD в фотоэлектрических приложениях

[8] Французский стандарт продукции для защиты от перенапряжения в зоне постоянного тока UTE C 61-740-51