Prepäťová ochrana pre fotovoltaické systémy

Fotovoltaické (FV) zariadenia na využitie obnoviteľnej energie sú vystavené veľkému riziku výbojov blesku kvôli svojej exponovanej polohe a veľkej ploche.

Dôsledkom môže byť poškodenie jednotlivých segmentov alebo porucha celej inštalácie.

Bleskové prúdy a prepäťové napätia často spôsobujú škody na striedačoch a fotovoltaických moduloch. Tieto škody znamenajú vyššie náklady pre prevádzkovateľa fotovoltaického zariadenia. Nielenže existujú vyššie náklady na opravy, ale aj produktivita zariadenia sa výrazne zníži. Fotovoltaické zariadenie by preto malo byť vždy integrované do existujúcej stratégie ochrany a uzemnenia pred bleskom.

Aby sa zabránilo týmto výpadkom, musia sa používané stratégie ochrany pred bleskom a prepätím navzájom ovplyvňovať. Poskytujeme vám podporu, ktorú potrebujete, aby vaše zariadenie fungovalo hladko a prinieslo očakávaný výnos! Preto by ste mali zabezpečiť svoju fotovoltaickú inštaláciu osvetlenia a prepäťovej ochrany pred LSP:

• Chráni vašu budovu a FV inštaláciu
• Na zvýšenie dostupnosti systému
• Chráni vašu investíciu

Normy a požiadavky

Pri projektovaní a inštalácii akýchkoľvek fotovoltických systémov je potrebné vždy brať do úvahy súčasné normy a smernice týkajúce sa prepäťovej ochrany.

Európska návrhová norma DIN VDE 0100 časť 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Montáž nízkonapäťových systémov, požiadavky na špeciálne zariadenia a vybavenie; fotovoltaické energetické systémy) a medzinárodné inštalačné špecifikácie pre FV zariadenia - IEC 60364-7- 712 - obidva popisujú výber a inštaláciu prepäťovej ochrany pre FV zariadenia. Odporúčajú tiež zariadenia na ochranu proti prepätiu medzi FV generátormi. Asociácia nemeckých poisťovateľov majetku (VdS) vo svojej publikácii z roku 2010 o prepäťovej ochrane budov s FV inštaláciou vyžaduje ochranu pred bleskom a prepätím> 10 kW v súlade s triedou ochrany pred bleskom III.

Aby bola vaša inštalácia bezpečná do budúcnosti, je samozrejmé, že naše komponenty plne vyhovujú všetkým požiadavkám.

Ďalej sa pripravuje európska norma pre komponenty ochrany proti prepätiu. Táto norma špecifikuje, do akej miery musí byť prepäťová ochrana navrhnutá na stranu jednosmerného prúdu FV systémov. Táto norma je v súčasnosti prEN 50539-11.

Podobný štandard už v súčasnosti platí aj vo Francúzsku - UTE C 61-740-51. Výrobky spoločnosti LSP sa v súčasnosti testujú na zhodu s obidvomi normami, aby mohli poskytovať ešte vyššiu úroveň bezpečnosti.

Naše moduly prepäťovej ochrany triedy I a triedy II (zvodiče B ​​a C) zaisťujú rýchle obmedzenie výskytu napätia a bezpečné prúdenie. Takto sa môžete vyhnúť drahým škodám alebo možnému úplnému výpadku napájania vášho fotovoltaického zariadenia.

Pre budovy so svetelnými ochrannými systémami alebo bez nich - máme pre každú aplikáciu správny produkt! Moduly môžeme dodať podľa vašich požiadaviek - úplne prispôsobené a vopred zapojené do krytov.

Rozmiestnenie zariadení na ochranu proti prepätiu (SPD) vo fotovoltaických systémoch

Fotovoltaická energia je dôležitou súčasťou celkovej výroby energie z obnoviteľných zdrojov energie. Pri nasadzovaní zariadení na ochranu proti prepätiu (SPD) vo fotovoltaických systémoch je potrebné zohľadniť množstvo osobitných charakteristík. Fotovoltaické systémy majú zdroj jednosmerného napätia so špecifickými vlastnosťami. Koncepcia systému musí preto brať do úvahy tieto špecifické vlastnosti a zodpovedajúcim spôsobom koordinovať použitie JPD. Napríklad špecifikácia SPD pre FV systémy musí byť navrhnutá pre maximálne napätie solárneho generátora naprázdno (V_OC STC = napätie nezaťaženého obvodu za štandardných skúšobných podmienok), ako aj s ohľadom na zaistenie maximálnej dostupnosti a bezpečnosti systému.

Vonkajšia ochrana pred bleskom

Fotovoltaické systémy vzhľadom na svoju veľkú povrchovú plochu a všeobecne odkryté miesto inštalácie obzvlášť riskujú atmosférické výboje - napríklad blesk. V tomto okamihu je potrebné rozlišovať medzi účinkami priamych úderov blesku a takzvaných nepriamych (indukčných a kapacitných) úderov. Potreba ochrany pred bleskom závisí na jednej strane od normatívnych špecifikácií príslušných noriem a na jednej strane nevyhnutnosť ochrany pred bleskom vychádzajú z normatívnych špecifikácií príslušných noriem. Na druhej strane to závisí od samotnej aplikácie, inými slovami od toho, či ide o budovu alebo poľnú inštaláciu. Pri stavebných inštaláciách sa rozlišuje medzi inštaláciou FV generátora na streche verejnej budovy - s existujúcim systémom ochrany pred bleskom - a inštaláciou na strechu stodoly - bez systému ochrany pred bleskom. Poľné inštalácie tiež ponúkajú veľké potenciálne ciele vďaka svojim poliam s veľkoplošnými modulmi; v takom prípade sa pre tento typ systému odporúča vonkajšie riešenie ochrany pred bleskom, aby sa zabránilo priamym úderom osvetlenia.

Normatívne odkazy možno nájsť v IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), doplnku 2 (interpretácia podľa úrovne ochrany pred bleskom alebo úrovne rizika LPL III) [2] a dodatku 5 (ochrana pred bleskom a prepätím pre FV systémy). a v smernici VdS 2010 [3], (ak sú FV systémy> 10 kW, potom sa vyžaduje ochrana pred bleskom). Okrem toho sú potrebné opatrenia na ochranu proti prepätiu. Napríklad by sa mali uprednostniť samostatné jímacie systémy na ochranu FV generátora. Ak však nie je možné vyhnúť sa priamemu pripojeniu k FV generátoru, inými slovami, nie je možné dodržať bezpečnú separačnú vzdialenosť, je potrebné zohľadniť účinky čiastkových bleskových prúdov. Pre hlavné vedenia generátorov by sa mali zásadne používať tienené káble, aby sa indukované prepätia udržali čo najnižšie. Ak je navyše dostatočný prierez (min. 16 mm² Cu), je možné použiť tienenie kábla na vedenie čiastočných bleskových prúdov. To isté platí pre použitie uzavretých kovových puzdier. Uzemnenie musí byť spojené na oboch koncoch káblov a kovových puzdier. To zaisťuje, že hlavné vedenia generátora spadajú pod LPZ1 (zóna ochrany pred bleskom); to znamená, že postačuje SPD typu 2. V opačnom prípade by bol potrebný SPD typu 1.

Používanie a správna špecifikácia zariadení na ochranu proti prepätiu

Všeobecne je možné považovať nasadenie a špecifikáciu SPD v nízkonapäťových systémoch na strane AC za štandardný postup; nasadenie a správna konštrukčná špecifikácia pre generátory PV DC však stále zostáva výzvou. Dôvodom je po prvé, solárny generátor má svoje špeciálne vlastnosti a po druhé sú SPD umiestnené v jednosmernom obvode. Bežné SPD sa zvyčajne vyvíjajú pre systémy so striedavým napätím a nie s priamym napätím. Príslušné produktové štandardy [4] pokrývajú tieto aplikácie už roky a možno ich zásadne použiť aj v aplikáciách na jednosmerné napätie. Avšak zatiaľ čo predtým boli realizované relatívne nízke napätia FV systému, dnes už dosahujú cca. 1000 2 V DC vo nezaťaženom FV obvode. Úlohou je zvládnuť systémové napätia v tomto poradí pomocou vhodných zariadení na ochranu proti prepätiu. Polohy, v ktorých je technicky vhodné a praktické umiestniť SPD do FV systému, závisia predovšetkým od typu systému, koncepcie systému a fyzickej povrchovej plochy. Obrázky 3 a 10 znázorňujú hlavné rozdiely: Po prvé, budova s ​​vonkajšou ochranou pred bleskom a FV systém namontovaný na streche (inštalácia budovy); po druhé, expanzívny solárny systém (inštalácia v teréne), tiež vybavený vonkajším systémom ochrany pred bleskom. V prvom rade - kvôli kratším dĺžkam káblov - sa ochrana realizuje iba na vstupe DC meniča; v druhom prípade sa SPD inštalujú do svorkovnice solárneho generátora (na ochranu solárnych modulov), ako aj na DC vstup meniča (na ochranu meniča). SPD by mali byť inštalované v blízkosti FV generátora a v blízkosti invertora, len čo dĺžka kábla medzi FV generátorom a invertorom presiahne 2 metrov (obrázok 2). Štandardné riešenie na ochranu strany striedavého prúdu, to znamená výstupu meniča a sieťového napájania, je potom potrebné dosiahnuť použitím SPD typu 1 nainštalovaných na výstupe meniča a - v prípade inštalácie v budove s externou ochranou pred bleskom pri napájaní z elektrickej siete bod - vybavený zvodičom prepätia SPD typu XNUMX.

Aby sa zabezpečilo, že SPD dokážu zvládnuť také vysoké systémové napätia, ukázalo sa spoľahlivé hviezdicové spojenie pozostávajúce z troch varistorov, ktoré sa stalo takmer štandardom (obrázok 4). Ak dôjde k poruche izolácie, zostanú v sérii dva varistory, čo účinne zabráni preťaženiu SPD.

Zhrnutie: sú zavedené ochranné obvody s absolútne nulovým zvodovým prúdom a je zabránené náhodnej aktivácii odpojovacieho mechanizmu. Vo vyššie popísanom scenári sa účinne zabráni aj šíreniu požiaru. Zároveň sa zabráni akémukoľvek vplyvu monitorovacieho zariadenia izolácie. Takže ak dôjde k poruche izolácie, v sérii sú vždy k dispozícii dva varistory. Týmto spôsobom je splnená požiadavka, že zemným poruchám treba vždy predchádzať. Zvodič SPD typu 2 LSP SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000 Vdc poskytuje dobre otestované praktické riešenie a bola testovaná na súlad so všetkými súčasnými normami (UTE C 61-740-51 a prEN 50539-11) (obrázok 4). Týmto spôsobom ponúkame najvyšší stupeň bezpečnosti, ktorý je k dispozícii pre použitie v jednosmerných obvodoch.

praktické aplikácie

Ako už bolo uvedené, v praktických riešeniach sa rozlišuje medzi stavebnými a poľnými inštaláciami. Ak je k dispozícii externé riešenie ochrany pred bleskom, mal by byť FV generátor prednostne integrovaný do tohto systému ako systém izolovaného zvodiča. Norma IEC 62305-3 špecifikuje, že musí byť dodržaná vzdialenosť zakončenia. Ak to nie je možné udržiavať, musia sa brať do úvahy účinky čiastočných bleskových prúdov. V tomto bode norma na ochranu pred bleskom IEC 62305-3 Dodatky 2 uvádza v časti 17.3: „na zníženie indukovaného prepätia by sa pre hlavné vedenia generátora mali používať tienené káble“. Pri dostatočnom priereze (min. 16 mm² Cu) je možné použiť tienenie kábla aj na vedenie čiastočných bleskových prúdov. Dodatok (Obrázok 5) - Ochrana pred bleskom pre fotovoltaické systémy - vydaný ABB (Výborom pre ochranu pred bleskom a bleskom (Nemeckej) asociácie pre elektrické, elektronické a informačné technológie) uvádza, že hlavné vedenia pre generátory by mali byť tienené . To znamená, že zvodiče bleskového prúdu (SPD typ 1) nie sú potrebné, aj keď zvodiče prepätia (SPD typ 2) sú potrebné na oboch stranách. Ako ukazuje obrázok 5, tienené hlavné vedenie generátora ponúka praktické riešenie a v procese dosahuje stav LPZ 1. Týmto spôsobom sa bleskoistky SPD typu 2 používajú v súlade so štandardnými špecifikáciami.

Ready-to-fit riešenia

Aby bola inštalácia na mieste čo najjednoduchšia, ponúka spoločnosť LSP hotové riešenia na ochranu jednosmernej a striedavej strany striedačov. Plug-and-play FV boxy skracujú čas inštalácie. Spoločnosť LSP taktiež na požiadanie vykoná montáže podľa špecifických požiadaviek zákazníka. Viac informácií je k dispozícii na www.lsp-international.com

Poznámka:

Musia sa dodržiavať normy a smernice špecifické pre danú krajinu

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) časť 712: 2006-06, Požiadavky na špeciálne inštalácie alebo miesta. Solárne fotovoltaické (FV) systémy napájania

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Ochrana pred bleskom, časť 3: Ochrana zariadení a ľudí, doplnok 2, výklad podľa triedy ochrany alebo úrovne rizika III LPL, doplnok 5, blesk. a prepäťová ochrana pre FV systémy

[3] Smernica VdS 2010: 2005-07 Ochrana pred bleskom a prepätím zameraná na riziká; Pokyny pre prevenciu strát, VdS Schadenverhütung Verlag (vydavatelia)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Nízkonapäťové prepäťové ochrany - Časť 11: Prepäťové ochrany na použitie v sieťach nízkeho napätia - Požiadavky a skúšky.

[5] IEC 62305-3 Ochrana pred bleskom - Časť 3: Fyzické poškodenie štruktúr a ohrozenie života

[6] IEC 62305-4 Ochrana pred bleskom - Časť 4: Elektrické a elektronické systémy v konštrukciách

[7] prEN 50539-11 Prepäťové ochrany nízkeho napätia - Prepäťové ochrany na špecifické použitie vrátane jednosmerného prúdu - Časť 11: Požiadavky a skúšky na SPD vo fotovoltaických aplikáciách

[8] Francúzska výrobková norma pre prepäťovú ochranu v oblasti jednosmerného prúdu UTE C 61-740-51