Pajisjet e Mbrojtjes nga Rryma DC për Instalimet PV

Paneli diellor Pajisja mbrojtëse e mbingarkesës PV Kombinuesi Box PV

Meqenëse Pajisjet Mbrojtëse të Mbrojtjes nga Valët DC për Instalimet PV duhet të projektohen për të siguruar ekspozim të plotë ndaj rrezeve të diellit, ato janë shumë të prekshme nga efektet e rrufesë. Kapaciteti i një grupi PV lidhet drejtpërdrejt me sipërfaqen e tij të ekspozuar, kështu që ndikimi i mundshëm i ngjarjeve të rrufesë rritet me madhësinë e sistemit. Aty ku shfaqjet e ndriçimit janë të shpeshta, sistemet PV të pambrojtura mund të pësojnë dëme të përsëritura dhe të konsiderueshme në përbërësit kryesorë. Kjo rezulton në kosto të konsiderueshme të riparimit dhe zëvendësimit, joproduktive të sistemit dhe humbjen e të ardhurave. Pajisjet e mbrojtjes nga mbitensioni të dizajnuara, specifikuara dhe instaluara si duhet minimizojnë ndikimin e mundshëm të ngjarjeve të rrufesë kur përdoren së bashku me sistemet e mbrojtura të rrufesë.

Një sistem i mbrojtjes nga rrufeja që përfshin elementët themelorë të tillë si terminalet ajrore, përcjellësit e duhur poshtë, lidhja ekuipotenciale për të gjithë përbërësit që mbajnë rrymën dhe parimet e duhura të tokëzimit siguron një kulm të mbrojtjes nga goditjet e drejtpërdrejta. Nëse ka ndonjë shqetësim të rrezikut të rrufesë në faqen tuaj PV, unë rekomandoj shumë që të punësoni një inxhinier elektrik profesional me ekspertizë në këtë fushë për të siguruar një studim të vlerësimit të rrezikut dhe një dizajn të sistemit të mbrojtjes nëse është e nevojshme.

Shtë e rëndësishme të kuptohet ndryshimi midis sistemeve të mbrojtjes nga rrufeja dhe SPD. Qëllimi i një sistemi të mbrojtjes nga rrufeja është të kanalizojë një goditje të drejtpërdrejtë të rrufesë përmes përçuesve të konsiderueshëm që mbajnë rrymën në tokë, duke kursyer kështu strukturat dhe pajisjet nga të qenit në shtegun e shkarkimit ose goditjes direkt. SPD-të aplikohen në sistemet elektrike për të siguruar një rrugë shkarkimi në tokë për të shpëtuar përbërësit e këtyre sistemeve nga ekspozimi ndaj kalimtarëve të tensionit të lartë të shkaktuar nga efektet e drejtpërdrejta ose të tërthorta të anomalive të rrufesë ose sistemit të energjisë. Edhe me një sistem të jashtëm të mbrojtjes nga rrufeja, pa SPD, efektet e rrufesë ende mund të shkaktojnë dëme të mëdha në përbërësit.

Për qëllimet e këtij neni, unë supozoj se ekziston një formë e mbrojtjes nga rrufeja dhe shqyrtoj llojet, funksionin dhe përfitimet e përdorimit shtesë të SPD-ve të përshtatshme. Në bashkëpunim me një sistem të mbrojtjes nga rrufeja i prodhuar si duhet, përdorimi i SPD-ve në vendet kryesore të sistemit mbron komponentët kryesorë si invertorët, modulet, pajisjet në kutitë e kombinuesve dhe sistemet e matjes, kontrollit dhe komunikimit.

Rëndësia e SPD-ve

Përveç pasojave të goditjeve të drejtpërdrejta të rrufesë në vargje, kabllot e energjisë që ndërlidhin është shumë e ndjeshme ndaj kalimtarëve të shkaktuar elektromagnetikisht. Kalimtarët e shkaktuar direkt ose indirekt nga rrufeja, si dhe kalimet e gjeneruara nga funksionet e ndërrimit të shërbimeve, i ekspozojnë pajisjet elektrike dhe elektronike ndaj mbitensioneve shumë të larta me kohëzgjatje shumë të shkurtër (dhjetëra deri në qindra mikrosekonda). Ekspozimi ndaj këtyre tensioneve kalimtare mund të shkaktojë një dështim të përbërësit katastrofik që mund të vërehet nga dëmtimi mekanik dhe gjurmimi i karbonit ose të jetë i pavërejtshëm, por prapëseprapë të shkaktojë dështim të një pajisjeje ose sistemi.

Ekspozimi afatgjatë ndaj tranzienteve me madhësi më të ulët përkeqëson materialin dielektrik dhe izolues në pajisjet e sistemit PV derisa të ketë një prishje përfundimtare. Përveç kësaj, kaluesit e tensionit mund të shfaqen në qarqet e matjes, kontrollit dhe komunikimit. Këto kalime mund të duket se janë sinjale ose informacione të gabuara, duke shkaktuar që pajisjet të mos funksionojnë mirë ose të mbyllen. Vendosja strategjike e SPD-ve zbut këto çështje sepse ato funksionojnë si pajisje të shkurtimit ose fiksimit.

Karakteristikat teknike të SPD-ve

Teknologjia më e zakonshme SPD e përdorur në aplikimet PV është varistori i oksidit të metalit (MOV), i cili funksionon si një pajisje për fiksimin e tensionit. Teknologjitë e tjera SPD përfshijnë diodën e ortekut të silicit, boshllëqet e shkëndijave të kontrolluara dhe tubat e shkarkimit të gazit. Dy të fundit janë pajisje kalimi që shfaqen si qarqe të shkurtër ose tollumbace. Çdo teknologji ka karakteristikat e veta, duke e bërë atë pak a shumë të përshtatshme për një aplikim specifik. Kombinimet e këtyre pajisjeve gjithashtu mund të koordinohen për të siguruar karakteristika më optimale sesa ato ofrojnë individualisht. Tabela 1 rendit llojet kryesore SPD të përdorura në sistemet PV dhe detajon karakteristikat e tyre të përgjithshme të funksionimit.

Një SPD duhet të jetë në gjendje të ndryshojë gjendjet mjaft shpejt për kohën e shkurtër që është prezent dhe të shkarkojë madhësinë e rrymës kalimtare pa dështuar. Pajisja duhet gjithashtu të minimizojë rënien e tensionit në qark SPD për të mbrojtur pajisjet me të cilat është e lidhur. Së fundmi, funksioni SPD nuk duhet të ndërhyjë në funksionin normal të këtij qarku.

Karakteristikat e funksionimit të SPD përcaktohen nga disa parametra që kushdo që bën zgjedhjen për SPD duhet të kuptojë. Kjo lëndë kërkon më shumë detaje që mund të trajtohen këtu, por në vijim janë disa parametra që duhet të merren parasysh: voltazhi maksimal i funksionimit të vazhdueshëm, aplikimi i rrymës ose DC, rryma nominale e shkarkimit (e përcaktuar nga një madhësi dhe formë vale), niveli i mbrojtjes së tensionit tensioni terminal që është i pranishëm kur SPD po shkarkon një rrymë specifike) dhe mbitensioni i përkohshëm (një mbitension i vazhdueshëm që mund të zbatohet për një kohë të caktuar pa dëmtuar SPD).

SPD-të që përdorin teknologji të ndryshme përbërëse mund të vendosen në të njëjtat qarqe. Sidoqoftë, ato duhet të zgjidhen me kujdes për të siguruar bashkërendimin e energjisë midis tyre. Teknologjia e përbërësit me shkallën më të lartë të shkarkimit duhet të shkarkojë madhësinë më të madhe të rrymës kalimtare të disponueshme ndërsa teknologjia tjetër e përbërësit zvogëlon tensionin kalimtar të mbetur në një madhësi më të ulët pasi shkarkon një rrymë më të vogël.

SPD duhet të ketë një pajisje integrale vetë-mbrojtëse që e shkëput atë nga qarku nëse pajisja dështon. Për ta bërë të dukshme këtë shkyçje, shumë SPD shfaqin një flamur që tregon statusin e tij të shkyçjes. Tregimi i statusit të SPD përmes një bashkësie ndihmëse integrale është një tipar i zgjeruar që mund të sigurojë një sinjal në një vend të largët. Një karakteristikë tjetër e rëndësishme e produktit për t'u marrë parasysh është nëse SPD përdor një modul të lëvizshëm të sigurt për gishtat që lejon që një modul i dështuar të zëvendësohet lehtësisht pa mjete ose nevojën për të çaktivizuar energjinë e qarkut.

Pajisjet e Mbrojtjes së Valëve AC për Konsideratat e Instalimeve PV

Rrufeja shkëlqen nga retë në sistemin e mbrojtjes nga rrufeja, struktura PV ose një tokë afër tij shkaktojnë një ngritje lokale të potencialit të tokës në lidhje me referencat e largëta të tokës. Përçuesit që përshkojnë këto distanca i ekspozojnë pajisjet në tensione të konsiderueshme. Efektet e ngritjeve të potencialit të tokës kryesisht përjetohen në pikën e lidhjes midis një sistemi PV të lidhur në rrjet dhe ndërmarrjes në hyrjen e shërbimit - pika ku toka lokale është e lidhur elektrikisht me një tokë të largët të referuar.

Mbrojtja nga mbitensioni duhet të vendoset në hyrjen e shërbimit për të mbrojtur anën e dobishme të inverterit nga kalimet e dëmshme. Kalimtarët e parë në këtë vendndodhje janë të një madhësie dhe kohëzgjatjeje të lartë dhe për këtë arsye duhet të menaxhohen nga mbrojtja nga mbitensioni me vlerësimet përkatëse të rrymës me shkarkim të lartë. Boshllëqet e shkëndijave të kontrolluara të përdorura në koordinim me MOV janë ideale për këtë qëllim. Teknologjia e boshllëkut të shkëndijëve mund të shkarkojë rryma të larta rrufeje duke siguruar një funksion të lidhjes ekuipotenciale gjatë kalimit të rrufesë. MOV i koordinuar ka aftësinë për të kapur tensionin e mbetur në një nivel të pranueshëm.

Përveç efekteve të ngritjes së potencialit të tokës, pjesa e drejtpërdrejtë e inverterit mund të ndikohet nga kalimet e shkaktuara nga rrufeja dhe ndërrimi i ndërmarrjes, të cilat gjithashtu shfaqen në hyrjen e shërbimit. Për të minimizuar dëmtimin e mundshëm të pajisjes, mbrojtja e rrymës AC me vlerësim të duhur duhet të zbatohet sa më afër terminaleve të rrymës së invertorit, me rrugën më të shkurtër dhe të drejtë për përcjellësit me sipërfaqe të mjaftueshme të prerjes tërthore. Moszbatimi i këtij kriteri të projektimit rezulton në rënie të tensionit më të lartë se sa është e nevojshme në qark SPD gjatë shkarkimit dhe i ekspozon pajisjet e mbrojtura në tensione kalimtare më të larta se sa është e nevojshme.

Pajisjet e Mbrojtjes nga Rryma DC për Konsideratat e Instalimeve PV

Goditjet e drejtpërdrejta në strukturat e tokëzuara aty pranë (përfshirë sistemin e mbrojtjes nga rrufeja), dhe ndezjet ndërmjet dhe brenda reve që mund të jenë me madhësi prej 100 kA mund të shkaktojnë fusha magnetike të shoqëruara që induktojnë rryma kalimtare në kabllot e sistemit PV. Këto tensione kalimtare shfaqen në terminalet e pajisjeve dhe shkaktojnë izolim dhe prishje dielektrike të përbërësve kryesorë.

Vendosja e SPD në vendet e specifikuara zbut efektin e këtyre rrymave të rrufeve të induktuara dhe të pjesshme. SPD vendoset paralelisht ndërmjet përcjellësve të energjisë dhe tokës. Ai ndryshon gjendjen nga një pajisje me rezistencë të lartë në një pajisje me rezistencë të ulët kur ndodh mbitensioni. Në këtë konfigurim, SPD shkarkon rrymën përkatëse kalimtare, duke minimizuar mbitensionin që përndryshe do të ishte i pranishëm në terminalet e pajisjeve. Kjo pajisje paralele nuk mbart rrymë ngarkese. SPD-ja e përzgjedhur duhet të projektohet, vlerësohet dhe aprovohet posaçërisht për aplikim në tensionet DC DC. Shkyçja integrale SPD duhet të jetë në gjendje të ndërpresë harkun më të rëndë DC, i cili nuk gjendet në aplikimet e ac.

Lidhja e moduleve MOV në një konfigurim Y është një konfigurim SPD i përdorur zakonisht në sistemet e mëdha komerciale dhe në shkallë të shërbimeve PV që operojnë në një tension maksimal të qarkut të hapur prej 600 ose 1,000 Vdc. Çdo këmbë e Y përmban një modul MOV të lidhur me secilin shtyllë dhe me tokën. Në një sistem të pabazuar, ka dy module midis secilit pol, dhe midis të dy polit dhe tokës. Në këtë konfigurim, secili modul vlerësohet për gjysmën e tensionit të sistemit, kështu që edhe nëse ndodh një defekt pol-tokë, modulet MOV nuk e kalojnë vlerën e tyre të vlerësuar.

Konsideratat e Mbrojtjes së Valës së Sistemit Jopower

Ashtu si pajisjet dhe përbërësit e sistemit të energjisë janë të ndjeshëm ndaj efekteve të rrufesë, ashtu është edhe pajisja që gjendet në matjen, kontrollin, instrumentimin, SCADA dhe sistemet e komunikimit të shoqëruara me këto instalime. Në këto raste, koncepti themelor i mbrojtjes nga mbitensioni është i njëjtë me atë në qarqet e energjisë. Sidoqoftë, për shkak se kjo pajisje zakonisht është më pak tolerante ndaj impulseve të mbitensionit dhe më e ndjeshme ndaj sinjaleve të gabuara dhe për t'u ndikuar negativisht nga shtimi i serive ose përbërësve paralelë në qarqe, duhet t'i kushtohet kujdes më i madh karakteristikave të secilës SPD të shtuar. Kërkohet SPD specifik në përputhje me faktin nëse këta përbërës po komunikojnë përmes çiftit të përdredhur, CAT 6 Ethernet ose RF koaksiale. Për më tepër, SPD-të e zgjedhura për qarqet jo-energjetike duhet të jenë në gjendje të shkarkojnë rrymat kalimtare pa prishje, për të siguruar një nivel adekuat të mbrojtjes së tensionit dhe të përmbahen nga ndërhyrja në funksionin e sistemit - përfshirë rezistencën e serisë, kapacitetin e linjës në tokë dhe gjerësinë e brezit të frekuencës .

Zbatimet e gabuara të SPD-ve

SPD-të janë aplikuar në qarqet e energjisë për shumë vite. Shumica e qarqeve bashkëkohore të energjisë janë sisteme të rrymës alternative. Si e tillë, shumica e pajisjeve të mbrojtjes nga mbitensioni janë krijuar për t'u përdorur në sistemet ac. Futja relativisht e fundit e sistemeve të mëdha komerciale dhe të shërbimeve në shkallë të shërbimeve dhe numri në rritje i sistemeve të vendosura, për fat të keq, ka çuar në keq-aplikim në anën DC të SPD-ve të dizajnuara për sistemet ac. Në këto raste, SPD-të performojnë në mënyrë jo të duhur, veçanërisht gjatë mënyrës së dështimit të tyre, për shkak të karakteristikave të sistemeve PV DC.

MOV sigurojnë karakteristika të shkëlqyera për të shërbyer si SPD. Nëse vlerësohen si duhet dhe zbatohen si duhet, ato kryejnë në një mënyrë cilësore për atë funksion. Sidoqoftë, si të gjitha produktet elektrike, ato mund të dështojnë. Dështimi mund të shkaktohet nga ngrohja e ambientit, rrymat e shkarkimit që janë më të mëdha sesa pajisja është krijuar për të trajtuar, shkarkimi shumë herë ose duke qenë i ekspozuar ndaj kushteve të vazhdueshme të tensionit të tepërt.

Prandaj, SPD-të janë të dizajnuara me një çelës shkyçës të operuar termikisht që i ndan ato nga lidhja paralele me qarkun e vazhduar të energjisë në rast se bëhet e nevojshme. Meqenëse disa rryma kalojnë ndërsa SPD hyn në modalitetin e dështimit, një hark i lehtë shfaqet ndërsa funksionon çelësi termik i shkyçjes. Kur aplikohet në një qark AC, kalimi i parë zero i rrymës së furnizuar nga gjeneratori e shuan atë hark dhe SPD hiqet në mënyrë të sigurt nga qarku. Nëse i njëjti AC SPD zbatohet në anën e DC të një sistemi PV, veçanërisht tensione të larta, nuk ka asnjë kalim zero të rrymës në një valë DC. Çelësi normal që funksionon termikisht nuk mund të shuajë rrymën e harkut dhe pajisja dështon.

Vendosja e një qarku bajpas të shkrirë paralel rreth MOV është një metodë për të kapërcyer shuarjen e harkut të defektit DC. Nëse shkëputja termike funksionon, një hark përsëri shfaqet nëpër kontaktet e hapjes; por ajo rrymë harku ridrejtohet në një rrugë paralele që përmban një siguresë ku shuhet shigjeta, dhe siguresa ndërpret rrymën e defektit.

Shkrirja në rrjedhën e sipërme përpara SPD, siç mund të zbatohet në sistemet ac, nuk është e përshtatshme në sistemet DC. Rryma e disponueshme e qarkut të shkurtër për të operuar me siguresën (si në një pajisje mbrojtëse nga mbingarkesa) mund të mos jetë e mjaftueshme kur gjeneratori është në prodhim të reduktuar të energjisë. Si pasojë, disa prodhues të SPD e kanë marrë këtë parasysh në modelin e tyre. UL ka modifikuar standardin e tij të mëparshëm me plotësimin e tij me standardin më të fundit të mbrojtjes nga mbitensioni - UL 1449. Ky botim i tretë është posaçërisht i zbatueshëm për sistemet PV.

Lista e Kontrollit të SPD

Pavarësisht nga rreziku i lartë i rrufesë që i ekspozohen shumë instalime PV, ato mund të mbrohen nga aplikimi i SPD-ve dhe një sistemi i mbrojtjes nga rrufeja i prodhuar si duhet. Zbatimi efektiv i SPD duhet të përfshijë konsideratat e mëposhtme:

• Vendosja e saktë në sistem
• Kërkesat e përfundimit
• Tokëzimi dhe lidhja e duhur e sistemit të pajisjeve tokësore
• Vlerësimi i shkarkimit
• Niveli i mbrojtjes së tensionit
• Përshtatshmëria për sistemin në fjalë, duke përfshirë aplikimet DC kundrejt AC
• Mënyra e dështimit
• Tregimi i statusit lokal dhe i largët
• Module lehtësisht të zëvendësueshme
• Funksioni normal i sistemit duhet të mos preket, veçanërisht në sistemet jo-energjetike