Överspänningsskydd för solcellssystem

Solcelleanläggningar (PV) för att utnyttja förnybar energi löper stor risk från blixtnedsläpp på grund av deras exponerade läge och stora yta.

Skador på enskilda segment eller fel på hela installationen kan vara konsekvensen.

Blixtströmmar och överspänningar orsakar ofta skador på växelriktare och solcellsmoduler. Dessa skador innebär mer kostnader för operatören av solcelleanläggningen. Det finns inte bara högre reparationskostnader men anläggningens produktivitet minskar också avsevärt. Därför bör en solcelleanläggning alltid integreras i den befintliga blixt- och jordningsstrategin.

För att undvika dessa avbrott måste de blixt- och överspänningsskyddsstrategier som används interagera med varandra. Vi ger dig det stöd du behöver så att din anläggning fungerar smidigt och ger den förväntade avkastningen! Därför bör du skydda din solcelleanläggning av belysning och överspänningsskydd från LSP:

• För att skydda din byggnad och din PV-installation
• För att öka systemtillgängligheten
• För att skydda din investering

Standarder och krav

De nuvarande standarderna och direktiven för överspänningsskydd måste alltid beaktas vid konstruktion och installation av ett solcellssystem.

Det europeiska utkastet till standard DIN VDE 0100 del 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Uppförande av lågspänningssystem, krav på specialutrustning och anläggningar; solcellssystem) och de internationella installationsspecifikationerna för solcelleanläggningar - IEC 60364-7- 712 - båda beskriver valet och installationen av överspänningsskydd för solcelleanläggningar. De rekommenderar också överspänningsskydd mellan PV-generatorerna. I sin publikation från 2010 om överspänningsskydd för byggnader med solcelleanläggning kräver Association of German Property Insurance (VdS)> 10 kW blixt- och överspänningsskydd i enlighet med blixtskyddsklass III.

För att säkerställa att din installation är framtidssäker säger det sig självt att våra komponenter uppfyller alla krav.

Dessutom är en europeisk standard för överspänningsskyddskomponenter under utarbetande. Denna standard kommer att specificera i vilken utsträckning överspänningsskydd måste utformas på likströmssidan av solceller. Denna standard är för närvarande prEN 50539-11.

En liknande standard gäller för närvarande redan i Frankrike - UTE C 61-740-51. LSP: s produkter testas för närvarande för att uppfylla båda standarderna så att de kan ge en ännu högre säkerhetsnivå.

Våra överspänningsskyddsmoduler i klass I och klass II (B- och C-avledare) säkerställer att spänningshändelser snabbt begränsas och att strömmen laddas säkert. Detta gör att du kan undvika dyra skador eller risken för fullständigt strömavbrott i din solcelleanläggning.

För byggnader med eller utan belysningsskyddssystem - vi har rätt produkt för varje applikation! Vi kan leverera modulerna efter behov - helt skräddarsydda och förkopplade i höljen.

Implementering av överspänningsskydd (SPD) i solcellssystem

Solenergi är en viktig del av den totala energiproduktionen från förnybara energikällor. Det finns ett antal speciella egenskaper som måste beaktas när du använder överspänningsskyddsanordningar (SPD) i solcellssystem. Solcellssystem har en likspänningskälla med specifika egenskaper. Systemkonceptet måste därför ta hänsyn till dessa specifika egenskaper och samordna användningen av SPD i enlighet med detta. Till exempel måste SPD-specifikationerna för solcellssystem utformas både för en maximal tomgångsspänning för solgeneratorn (V_OC STC = spänning i den olastade kretsen under standardtestförhållanden) samt med avseende på att säkerställa maximal systemtillgänglighet och säkerhet.

Externt blixtskydd

På grund av sin stora yta och allmänt exponerade installationsplats riskerar solcellssystem särskilt från atmosfäriska urladdningar - såsom blixtnedslag. Vid denna tidpunkt finns det ett behov av att skilja mellan effekterna av direkta blixtnedslag och så kallade indirekta (induktiva och kapacitiva) strejker. Å ena sidan beror nödvändigheten av blixtskydd på normativa specifikationer för relevanta standarder och å ena sidan spenderar behovet av blixtskydd på normativa specifikationer för relevanta standarder. Å andra sidan beror det på själva applikationen, med andra ord beroende på om det är en byggnad eller en fältinstallation. Med byggnadsinstallationer dras en skillnad mellan installationen av en solcellsgenerator på taket till en offentlig byggnad - med ett befintligt blixtskyddssystem - och installationen på taket på en ladugård - utan blixtskyddssystem. Fältinstallationer erbjuder också stora potentiella mål på grund av deras stora områdesmodularrayer; i detta fall rekommenderas en extern blixtskyddslösning för denna typ av system för att förhindra direkt belysning.

Normativa referenser finns i IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Supplement 2 (tolkning enligt blixtskyddsnivå eller risknivå LPL III) [2] och Supplement 5 (lightning and surge protection for PV power systems) och i VdS-direktivet 2010 [3], (om solcellssystem> 10 kW krävs blixtskydd). Dessutom krävs överspänningsskydd. Till exempel bör man föredra att separata luftavslutningssystem för att skydda solcellsgeneratorn. Men om det inte är möjligt att undvika en direkt anslutning till solcellsgeneratorn, med andra ord, kan det säkra separationsavståndet inte upprätthållas, måste effekterna av partiella blixtströmmar beaktas. I grund och botten bör skärmade kablar användas till generatorns huvudledningar för att hålla inducerade överspänningar så låga som möjligt. Dessutom, om tvärsnittet är tillräckligt (min. 16 mm² Cu) kan kabelavskärmningen användas för att leda partiella blixtströmmar. Detsamma gäller för användning av stängda metallhöljen. Jordning måste anslutas i båda ändar av kablar och metallhöljen. Detta säkerställer att generatorns huvudlinjer faller under LPZ1 (Lightning Protection Zone). det betyder att en SPD-typ 2 räcker. Annars krävs en SPD-typ 1.

Användning och korrekt specifikation av överspänningsskydd

I allmänhet är det möjligt att överväga distribution och specifikation av SPD i lågspänningssystem på AC-sidan som ett standardförfarande. dock är distributionen och den korrekta designspecifikationen för PV DC-generatorer fortfarande en utmaning. Anledningen är för det första att en solgenerator har sina egna speciella egenskaper och för det andra SPD: er används i likströmskretsen. Konventionella SPD: er utvecklas vanligtvis för växelspänning och inte direktspänningssystem. Relevanta produktstandarder [4] har täckt dessa applikationer i flera år, och dessa kan i grunden också tillämpas på likspänningsapplikationer. Medan tidigare relativt låga spänningar i solcellssystem uppnåddes uppnår de idag redan cirka 1000 V DC i den olastade PV-kretsen. Uppgiften är att behärska systemspänningar i den ordningen med lämpliga överspänningsskydd. De positioner där det är tekniskt lämpligt och praktiskt att placera SPD i ett solcellssystem beror främst på typen av system, systemkonceptet och den fysiska ytan. Figurerna 2 och 3 illustrerar principskillnaderna: För det första en byggnad med externt blixtskydd och ett PV-system monterat på taket (byggnadsinstallation); för det andra ett expansivt solenergisystem (fältinstallation), även utrustat med ett externt blixtskyddssystem. I första hand - på grund av de kortare kabellängderna - implementeras endast skydd vid växelriktarens likströmsingång; i det andra fallet installeras SPD: er i solgeneratorns anslutningslåda (för att skydda solmodulerna) samt vid växelriktarens likströmsingång (för att skydda växelriktaren). SPD: er bör installeras nära solcellsgeneratorn och nära omformaren så snart den kabellängd som krävs mellan solgeneratorn och växelriktaren sträcker sig längre än 10 meter (figur 2). Standardlösningen för att skydda växelströmssidan, vilket innebär inverterarens utgång och nätverksförsörjning, måste då uppnås med hjälp av typ 2 SPD: er installerade vid växelriktarens utgång och - i fallet med en byggnadsinstallation med externt blixtskydd vid nätinmatningen punkt - utrustad med en SPD typ 1 överspänningsavledare.

För att säkerställa att SPD kan behärska så höga systemspänningar har stjärnanslutningen bestående av tre varistorer visat sig vara tillförlitlig och har etablerats som en kvasistandard (figur 4). Om ett isolationsfel uppstår kvarstår två varistorer i serien, vilket effektivt förhindrar att SPD överbelastas.

Sammanfattningsvis: skyddskretsar med absolut noll läckström är på plats och en oavsiktlig aktivering av frånkopplingsmekanismen förhindras. I scenariot som beskrivs ovan förhindras också spridning av eld effektivt. Och samtidigt undviks också påverkan från en övervakningsanordning för isolering. Så om en isoleringsfel uppstår finns det fortfarande två varistorer tillgängliga i serien. På detta sätt uppfylls kravet på att jordfel alltid måste förhindras. LSP: s SPD typ 2-avledare SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000Vdc ger en väl testad, praktisk lösning och har testats för överensstämmelse med alla nuvarande standarder (UTE C 61-740-51 och prEN 50539-11) (Figur 4). På detta sätt erbjuder vi den högsta säkerhetsnivån som finns tillgänglig för likströmskretsar.

Praktiska tillämpningar

Som redan nämnts dras en skillnad mellan byggnads- och fältinstallationer i praktiska lösningar. Om en extern blixtskyddslösning är monterad bör PV-generatorn helst integreras i detta system som ett isolerat system för avledare. IEC 62305-3 anger att luftavslutningsavståndet måste bibehållas. Om det inte kan upprätthållas måste effekterna av partiella blixtströmmar beaktas. I denna punkt anges standarden för skydd mot blixt IEC 62305-3 Supplements 2 i avsnitt 17.3: "för att minska inducerade överspänningar ska skärmade kablar användas för generatorns huvudledningar". Om tvärsnittet är tillräckligt (min. 16 mm² Cu) kan kabelavskärmningen också användas för att genomföra partiella blixtströmmar. Tillägg (Figur 5) - Skydd mot blixt för solcellssystem - utfärdat av ABB (kommittén för blixtskydd och blixtforskning från (tyska) föreningen för el-, elektronik- och informationsteknik) säger att huvudlinjerna för generatorerna ska skyddas . Detta innebär att blixtströmavledare (SPD typ 1) inte krävs, även om överspänningsavledare (SPD typ 2) är nödvändiga på båda sidor. Som figur 5 illustrerar, erbjuder en skärmad huvudgeneratorledning en praktisk lösning och uppnår LPZ 1-status i processen. På detta sätt används SPD typ 2 överspänningsavledare i enlighet med standardspecifikationerna.

Färdiga lösningar

För att säkerställa att installationen på plats är så enkel som möjligt erbjuder LSP färdiga lösningar för att skydda växelriktarens DC- och AC-sidor. Plug-and-play PV-boxar minskar installationstiden. LSP kommer också att utföra kundspecifika sammansättningar på din begäran. Mer information finns på www.lsp-international.com

Notera:

Landsspecifika standarder och riktlinjer måste följas

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) del 712: 2006-06, Krav på speciella installationer eller platser. Solcellsförsörjningssystem för solceller

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Blixtskydd, del 3: Skydd av anläggningar och människor, tillägg 2, tolkningen enligt skyddsklass eller risknivå III LPL, tillägg 5, blixt och överspänningsskydd för solcellssystem

[3] VdS-direktiv 2010: 2005-07 Riskorienterat blixt- och överspänningsskydd; Riktlinjer för förebyggande av förlust, VdS Schadenverhütung Verlag (förlag)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Överspänningsskydd för lågspänning - Del 11: Överspänningsskydd för användning i lågspänningssystem - krav och tester

[5] IEC 62305-3 Skydd mot blixtar - Del 3: Fysisk skada på konstruktioner och livsfara

[6] IEC 62305-4 Skydd mot blixtar - Del 4: Elektriska och elektroniska system inom strukturer

[7] prEN 50539-11 Överspänningsskydd för lågspänning - Överspänningsskyddsanordningar för specifik applikation inklusive likström - Del 11: Krav och tester för SPD i solcellstillämpningar

[8] Fransk produktstandard för överspänningsskydd i DC-området UTE C 61-740-51