Bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống quang điện

Các cơ sở quang điện (PV) để khai thác năng lượng tái tạo có nguy cơ lớn do phóng điện sét vì vị trí lộ thiên và diện tích bề mặt lớn.

Hậu quả là hư hỏng đối với các phân đoạn riêng lẻ hoặc toàn bộ quá trình lắp đặt.

Dòng sét và điện áp tăng thường gây ra hư hỏng cho bộ biến tần và mô-đun quang điện. Những thiệt hại này đồng nghĩa với việc người vận hành cơ sở quang điện phải trả thêm chi phí. Không chỉ có chi phí sửa chữa cao hơn mà năng suất của cơ sở cũng giảm đi đáng kể. Do đó, một cơ sở quang điện phải luôn được tích hợp vào chiến lược tiếp đất và chống sét hiện có.

Để tránh những sự cố này, các chiến lược chống sét và chống sét lan truyền đang sử dụng phải tương tác với nhau. Chúng tôi cung cấp cho bạn sự hỗ trợ cần thiết để cơ sở của bạn hoạt động trơn tru và mang lại năng suất mong đợi! Đó là lý do tại sao bạn nên bảo vệ việc lắp đặt quang điện của mình cho hệ thống chiếu sáng và bảo vệ quá áp khỏi LSP:

• Để bảo vệ tòa nhà và cài đặt PV của bạn
• Để tăng tính khả dụng của hệ thống
• Để bảo vệ khoản đầu tư của bạn

Tiêu chuẩn và yêu cầu

Các tiêu chuẩn và chỉ thị hiện hành về bảo vệ quá áp phải luôn được tính đến khi thiết kế và lắp đặt bất kỳ hệ thống quang điện nào.

Tiêu chuẩn dự thảo Châu Âu DIN VDE 0100 phần 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (Lắp đặt hệ thống điện áp thấp, yêu cầu đối với thiết bị và cơ sở đặc biệt; hệ thống điện quang điện) và các thông số kỹ thuật lắp đặt quốc tế cho các cơ sở PV - IEC 60364-7- 712 - cả hai đều mô tả việc lựa chọn và lắp đặt bảo vệ chống sét lan truyền cho các cơ sở PV. Họ cũng khuyến nghị các thiết bị chống sét lan truyền giữa các máy phát PV. Trong ấn phẩm năm 2010 về bảo vệ chống sét lan truyền cho các tòa nhà có lắp đặt PV, Hiệp hội các công ty bảo hiểm tài sản Đức (VdS) yêu cầu bảo vệ chống sét và quá áp> 10 kW theo cấp độ chống sét III.

Để đảm bảo rằng cài đặt của bạn an toàn trong tương lai, không cần phải nói rằng các thành phần của chúng tôi hoàn toàn tuân thủ tất cả các yêu cầu.

Hơn nữa, tiêu chuẩn Châu Âu về các thành phần bảo vệ điện áp tăng đang được chuẩn bị. Tiêu chuẩn này sẽ quy định mức độ bảo vệ điện áp tăng phải được thiết kế cho phía DC của hệ thống PV. Tiêu chuẩn này hiện là prEN 50539-11.

Một tiêu chuẩn tương tự hiện đã có hiệu lực ở Pháp - UTE C 61-740-51. Các sản phẩm của LSP hiện đang được kiểm tra sự tuân thủ với cả hai tiêu chuẩn để chúng có thể cung cấp mức độ an toàn cao hơn nữa.

Các mô-đun chống sét lan truyền của chúng tôi ở loại I và loại II (chống sét B và C) đảm bảo các sự cố điện áp được hạn chế nhanh chóng và dòng điện được phóng điện an toàn. Điều này cho phép bạn tránh những thiệt hại tốn kém hoặc khả năng mất điện hoàn toàn trong cơ sở quang điện của bạn.

Đối với các tòa nhà có hoặc không có hệ thống bảo vệ chiếu sáng - chúng tôi có sản phẩm phù hợp cho mọi ứng dụng! Chúng tôi có thể cung cấp các mô-đun theo yêu cầu của bạn - được tùy chỉnh hoàn toàn và có dây sẵn vào vỏ.

Triển khai các thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trong hệ thống quang điện

Quang năng là một thành phần quan trọng của sản xuất năng lượng tổng thể từ các nguồn năng lượng tái tạo. Có một số đặc điểm đặc biệt cần được xem xét khi triển khai thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trong hệ thống quang điện. Hệ thống quang điện có nguồn điện áp một chiều, với các đặc điểm riêng. Do đó, khái niệm hệ thống phải xem xét những đặc điểm cụ thể này và phối hợp sử dụng SPDs cho phù hợp. Ví dụ, thông số kỹ thuật SPD cho hệ thống PV phải được thiết kế cho cả điện áp không tải tối đa của máy phát điện mặt trời (V_OC STC = điện áp của mạch không tải trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn) cũng như liên quan đến việc đảm bảo tính khả dụng và an toàn tối đa của hệ thống.

Chống sét bên ngoài

Do diện tích bề mặt lớn và vị trí lắp đặt thường lộ ra ngoài, các hệ thống quang điện đặc biệt có nguy cơ bị phóng điện trong khí quyển - chẳng hạn như sét. Tại thời điểm này, cần phải phân biệt giữa tác động của sét đánh trực tiếp và cái gọi là sét đánh gián tiếp (cảm ứng và điện dung). Một mặt, sự cần thiết chống sét phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật quy phạm của các tiêu chuẩn liên quan và một mặt, sự cần thiết chống sét phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật quy định của các tiêu chuẩn liên quan. Mặt khác, nó phụ thuộc vào bản thân ứng dụng, hay nói cách khác, tùy thuộc vào việc nó là một tòa nhà hay một cài đặt thực địa. Với việc lắp đặt các tòa nhà, có sự khác biệt giữa việc lắp đặt máy phát điện PV trên mái của một tòa nhà công cộng - với hệ thống chống sét hiện có - và việc lắp đặt trên mái của một chuồng - không có hệ thống chống sét. Việc lắp đặt tại hiện trường cũng đưa ra các mục tiêu tiềm năng lớn do các mảng mô-đun diện tích lớn của chúng; trong trường hợp này, giải pháp chống sét bên ngoài được khuyến nghị cho loại hệ thống này để ngăn chặn các tia sáng chiếu thẳng vào.

Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn có thể được tìm thấy trong IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3), Bổ sung 2 (giải thích theo cấp bảo vệ chống sét hoặc cấp độ rủi ro LPL III) [2] và Bổ sung 5 (chống sét và chống sét lan truyền cho hệ thống điện PV) và trong Chỉ thị VdS 2010 [3], (nếu hệ thống PV> 10 kW, thì cần có bảo vệ chống sét). Ngoài ra, cần có các biện pháp chống sét lan truyền. Ví dụ, ưu tiên nên dành cho các hệ thống đầu thu sét riêng biệt để bảo vệ máy phát PV. Tuy nhiên, nếu không thể tránh kết nối trực tiếp với máy phát PV, hay nói cách khác là không thể duy trì khoảng cách phân tách an toàn thì phải tính đến ảnh hưởng của dòng sét từng phần. Về cơ bản, cáp có vỏ bọc nên được sử dụng cho các đường dây chính của máy phát điện để giữ cho quá áp cảm ứng ở mức thấp nhất có thể. Ngoài ra, nếu mặt cắt ngang đủ (tối thiểu 16 mm² Cu) thì có thể sử dụng lớp che chắn cáp để dẫn dòng sét từng phần. Điều tương tự cũng áp dụng cho việc sử dụng vỏ kim loại kín. Nối đất phải được nối ở cả hai đầu cáp và vỏ kim loại. Điều đó đảm bảo rằng các đường dây chính của máy phát điện nằm trong LPZ1 (Vùng chống sét); điều đó có nghĩa là đủ SPD loại 2. Nếu không, SPD loại 1 sẽ được yêu cầu.

Việc sử dụng và thông số kỹ thuật chính xác của các thiết bị chống sét lan truyền

Nhìn chung, có thể coi việc triển khai và đặc tả SPDs trong hệ thống điện áp thấp phía AC là một quy trình tiêu chuẩn; tuy nhiên, việc triển khai và thiết kế đúng đặc điểm kỹ thuật cho máy phát điện PV DC vẫn còn là một thách thức. Lý do trước hết là máy phát năng lượng mặt trời có các đặc tính đặc biệt riêng của nó và thứ hai, SPD được triển khai trong mạch DC. SPD thông thường thường được phát triển cho hệ thống điện áp xoay chiều và không phải hệ thống điện áp trực tiếp. Các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan [4] đã áp dụng cho các ứng dụng này trong nhiều năm và về cơ bản, các tiêu chuẩn này cũng có thể được áp dụng cho các ứng dụng điện áp DC. Tuy nhiên, trong khi điện áp hệ thống PV tương đối thấp trước đây đã được nhận ra, ngày nay chúng đã đạt được khoảng. 1000 V DC trong mạch PV không tải. Nhiệm vụ là nắm vững các điện áp của hệ thống theo thứ tự đó với các thiết bị chống sét lan truyền phù hợp. Các vị trí phù hợp về mặt kỹ thuật và thực tế để định vị SPDs trong hệ thống PV phụ thuộc chủ yếu vào loại hệ thống, khái niệm hệ thống và diện tích bề mặt vật lý. Hình 2 và 3 minh họa sự khác biệt về nguyên tắc: Thứ nhất, một tòa nhà có hệ thống chống sét bên ngoài và một hệ thống PV gắn trên mái (lắp đặt tòa nhà); thứ hai, hệ thống năng lượng mặt trời mở rộng (lắp đặt tại hiện trường), cũng được lắp đặt hệ thống chống sét bên ngoài. Trong trường hợp đầu tiên - do chiều dài cáp ngắn hơn - bảo vệ chỉ được thực hiện ở đầu vào DC của biến tần; trong trường hợp thứ hai SPDs được lắp đặt trong hộp đấu dây của máy phát năng lượng mặt trời (để bảo vệ các mô-đun năng lượng mặt trời) cũng như tại đầu vào DC của biến tần (để bảo vệ biến tần). SPDs nên được lắp đặt gần máy phát PV cũng như gần với bộ biến tần ngay khi chiều dài cáp yêu cầu giữa bộ tạo PV và bộ biến tần vượt quá 10 mét (Hình 2). Giải pháp tiêu chuẩn để bảo vệ phía AC, nghĩa là đầu ra biến tần và nguồn cung cấp mạng, sau đó phải đạt được bằng cách sử dụng SPDs loại 2 được lắp đặt ở đầu ra biến tần và - trong trường hợp lắp đặt tòa nhà có bảo vệ chống sét bên ngoài tại nguồn cấp điện lưới điểm - được trang bị bộ chống sét lan truyền loại 1 SPD.

Để đảm bảo rằng SPD có thể làm chủ các điện áp hệ thống cao như vậy, kết nối hình sao bao gồm ba biến thể đã được chứng minh là đáng tin cậy và đã được thiết lập như một tiêu chuẩn (Hình 4). Nếu lỗi cách điện xảy ra, hai biến trở trong loạt vẫn còn, điều này có hiệu quả ngăn SPD bị quá tải.

Tóm lại: mạch bảo vệ với dòng rò hoàn toàn bằng không được đặt tại chỗ và việc kích hoạt ngẫu nhiên cơ chế ngắt kết nối được ngăn chặn. Trong kịch bản mô tả ở trên, sự lan truyền của đám cháy cũng được ngăn chặn một cách hiệu quả. Và đồng thời, mọi ảnh hưởng từ thiết bị giám sát cách điện cũng được tránh. Vì vậy, nếu sự cố cách điện xảy ra, luôn có hai biến thể vẫn có sẵn trong loạt. Bằng cách này, yêu cầu rằng các lỗi đất phải luôn được ngăn chặn được đáp ứng. Bộ chống sét SPD loại 2 của LSP SLP40-PV1000 / 3, U_Đảng = 1000Vdc cung cấp một giải pháp thực tế, đã được thử nghiệm tốt và đã được kiểm tra tuân thủ tất cả các tiêu chuẩn hiện hành (UTE C 61-740-51 và prEN 50539-11) (Hình 4). Bằng cách này, chúng tôi cung cấp mức độ an toàn cao nhất hiện có để sử dụng trong mạch DC.

ứng dụng thực tế

Như đã nêu, sự khác biệt được rút ra giữa việc lắp đặt tại hiện trường và tòa nhà trong các giải pháp thực tế. Nếu giải pháp chống sét bên ngoài được lắp đặt, thì tốt nhất là máy phát PV nên được tích hợp vào hệ thống này như một hệ thống thiết bị chống sét cách ly. IEC 62305-3 quy định rằng khoảng cách đầu thu sét phải được duy trì. Nếu không thể duy trì được thì phải tính đến ảnh hưởng của dòng sét từng phần. Về điểm này, tiêu chuẩn về bảo vệ chống sét IEC 62305-3 bổ sung 2 trạng thái trong Mục 17.3: 'để giảm quá điện áp cảm ứng nên sử dụng cáp được che chắn cho các đường dây chính của máy phát điện'. Nếu tiết diện là đủ (tối thiểu 16 mm² Cu), tấm chắn cáp cũng có thể được sử dụng để dẫn dòng sét từng phần. Phần bổ sung (Hình 5) - Bảo vệ chống sét cho các hệ thống quang điện - được cấp bởi ABB (Ủy ban Chống sét và Nghiên cứu Sét của Hiệp hội Công nghệ Thông tin, Điện tử và Điện (Đức)) tuyên bố rằng các đường dây chính của máy phát điện phải được che chắn . Điều này có nghĩa là bộ chống sét (SPD loại 1) là không cần thiết, mặc dù bộ chống sét lan truyền (SPD loại 2) là cần thiết cho cả hai bên. Như Hình 5 minh họa, một đường dây máy phát chính được che chắn cung cấp một giải pháp thiết thực và đạt được trạng thái LPZ 1 trong quá trình này. Theo cách này, bộ chống sét lan truyền loại 2 của SPD được triển khai tuân theo các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn.

Các giải pháp sẵn sàng phù hợp

Để đảm bảo việc lắp đặt tại chỗ diễn ra đơn giản nhất có thể, LSP cung cấp các giải pháp sẵn sàng phù hợp để bảo vệ các mặt DC và AC của biến tần. Hộp PV plug-and-play giúp giảm thời gian cài đặt. LSP cũng sẽ thực hiện lắp ráp dành riêng cho khách hàng theo yêu cầu của bạn. Thông tin thêm có tại www.lsp-international.com

Lưu ý:

Các tiêu chuẩn và hướng dẫn dành riêng cho từng quốc gia phải được tuân thủ

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) phần 712: 2006-06, Yêu cầu đối với các vị trí hoặc cài đặt đặc biệt. Hệ thống cung cấp năng lượng quang điện mặt trời (PV)

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 Bảo vệ chống sét, Phần 3: Bảo vệ cơ sở vật chất và con người, bổ sung 2, giải thích theo cấp bảo vệ hoặc cấp độ rủi ro III LPL, Bổ sung 5, sét và chống sét lan truyền cho hệ thống điện PV

[3] Chỉ thị VdS 2010: 2005-07 Chống sét và chống sét lan truyền theo hướng rủi ro; Hướng dẫn phòng ngừa tổn thất, VdS Schadenverhütung Verlag (nhà xuất bản)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 Thiết bị chống sét lan truyền điện áp thấp - Phần 11: thiết bị chống sét lan truyền để sử dụng trong hệ thống điện hạ áp - yêu cầu và thử nghiệm

[5] IEC 62305-3 Bảo vệ chống sét - Phần 3: Thiệt hại vật lý đối với kết cấu và nguy hiểm tính mạng

[6] IEC 62305-4 Bảo vệ chống sét - Phần 4: Hệ thống điện và điện tử trong kết cấu

[7] prEN 50539-11 Thiết bị chống sét lan truyền điện áp thấp - Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho ứng dụng cụ thể bao gồm điện một chiều - Phần 11: Yêu cầu và thử nghiệm đối với SPDs trong các ứng dụng quang điện

[8] Tiêu chuẩn sản phẩm của Pháp về chống sét lan truyền trong khu vực DC UTE C 61-740-51