光伏系统的电涌保护

由于可暴露的位置和较大的表面积，用于开发可再生能源的光伏（PV）设施极有可能遭受雷击放电的危险。

可能会导致单个部分损坏或整个安装失败。

雷电流和浪涌电压通常会损坏逆变器和光伏模块。 这些损坏对于光伏设施的运营商意味着更多的费用。 不仅存在较高的维修成本，而且设施的生产率也大大降低。 因此，光伏设施应始终集成到现有的防雷和接地策略中。

为了避免这些中断，使用中的雷电和电涌保护策略必须相互配合。 我们为您提供所需的支持，以使您的设备平稳运行并提供预期的收益！ 这就是为什么您应该保护您的光伏照明和过电压保护装置免受LSP的损害：

• 保护您的建筑物和光伏装置
• 增加系统可用性
• 为了保护您的投资

标准与要求

在任何光伏系统的设计和安装中，必须始终考虑当前的过压保护标准和指令。

欧洲草案标准DIN VDE 0100第712 / E DIN IEC 64/1123 / CD（低压系统的安装，特殊设备和设施的要求；光伏发电系统）和光伏设施的国际安装规范– IEC 60364-7- 712 –均描述了光伏设施电涌保护的选择和安装。 他们还建议在光伏发电机之间使用电涌保护设备。 德国财产保险商协会（VdS）在其2010年有关安装有光伏装置的建筑物的电涌保护的出版物中，要求其防雷等级III达到10 kW以上的雷电和过电压保护。

为确保您的安装对未来安全，不言而喻，我们的组件完全符合所有要求。

此外，正在准备用于浪涌电压保护组件的欧洲标准。 该标准将规定在光伏系统的直流侧必须在多大程度上设计浪涌电压保护。 该标准当前是prEN 50539-11。

类似的标准目前已在法国生效，即UTE C 61-740-51。 LSP的产品目前正在测试是否符合这两个标准，因此它们可以提供更高的安全性。

我们的I级和II级电涌保护模块（B和C避雷器）可确保迅速限制电压的产生并安全地释放电流。 这使您避免了昂贵的损失，也避免了光伏设备完全断电的可能性。

对于有或没有照明保护系统的建筑物–我们为每种应用提供合适的产品！ 我们可以根据您的要求提供模块-完全定制并预先连接到外壳中。

在光伏系统中部署电涌保护设备（SPD）

光伏能源是可再生能源生产总体能源的重要组成部分。 在光伏系统中部署电涌保护设备（SPD）时，需要考虑许多特殊特性。 光伏系统具有特定特性的直流电压源。 因此，系统概念必须考虑这些特定的特征并相应地协调SPD的使用。 例如，光伏系统的SPD规范必须同时针对太阳能发电机的最大空载电压（V_OC STC =在标准测试条件下的空载电路电压），以及确保最大系统可用性和安全性的信息。

外部防雷

由于其较大的表面积和通常暴露在外的安装位置，光伏系统特别容易受到大气放电（例如闪电）的威胁。 在这一点上，需要区分直接雷击和所谓的间接（感性和电容性）雷击的影响。 一方面，防雷的必要性取决于相关标准的规范性规范，另一方面，防雷的必要性取决于相关标准的规范性规范。 另一方面，它取决于应用程序本身，换句话说，取决于它是建筑物还是现场安装。 对于建筑物的安装，将光伏发电机安装在具有现有防雷系统的公共建筑物的屋顶上与不安装防雷系统的在谷仓屋顶上的安装之间的区别。 由于其大面积的模块阵列，现场安装还提供了巨大的潜在目标。 在这种情况下，建议为此类系统使用外部防雷解决方案，以防止直接的雷击。

可以在IEC 62305-3（VDE 0185-305-3），增补2（根据防雷等级或风险等级LPL III进行解释）[2]和增补5（光伏电源系统的雷电和浪涌保护）中找到规范性引用。并且在VdS指令2010 [3]中（如果光伏系统> 10 kW，则需要防雷保护）。 另外，需要电涌保护措施。 例如，应优先考虑使用独立的空气终端系统来保护PV发电机。 但是，如果无法避免直接连接到PV发电机，换句话说，不能保持安全的隔离距离，则必须考虑部分雷电流的影响。 从根本上讲，应将屏蔽电缆用于发电机的主线路，以将感应过电压保持在尽可能低的水平。 另外，如果横截面足够大（最小16mm²Cu），则可以使用电缆屏蔽层传导局部雷电流。 封闭金属外壳的使用也是如此。 电缆和金属外壳的两端都必须接地。 这样可以确保发电机的主线落在LPZ1（防雷区）之下； 这意味着2类SPD就足够了。 否则，将需要SPD类型1。

电涌保护器的使用和正确规范

通常，可以将交流侧低压系统中SPD的部署和规格作为标准程序来考虑。 但是，PV DC发电机的部署和正确的设计规范仍然是一个挑战。 原因首先是太阳能发电机具有其自身的特殊特性，其次，SPD部署在直流电路中。 传统的SPD通常是为交流电压系统而不是直流电压系统开发的。 相关产品标准[4]涵盖了这些应用多年，并且从根本上讲，这些标准也可以应用于直流电压应用。 但是，尽管以前实现了相对较低的光伏系统电压，但如今这些电压已经达到了约1000％。 卸载的PV电路中为2 V DC。 任务是使用合适的电涌保护设备按顺序控制系统电压。 将SPD定位在PV系统中的技术上合适的位置和实际位置主要取决于系统的类型，系统概念和物理表面积。 图3和图10说明了原理上的区别：首先，一栋带有外部避雷装置的建筑物和一个安装在屋顶上的光伏系统（建筑物安装）； 其次，一个扩展的太阳能系统（现场安装），还配备了外部防雷系统。 首先，由于电缆长度较短，仅在逆变器的直流输入端实现了保护。 在第二种情况下，将SPD安装在太阳能发电机的接线盒中（以保护太阳能模块），以及逆变器的DC输入处（以保护逆变器）。 一旦光伏发电机和逆变器之间所需的电缆长度超过2米（图2），应将SPD安装在光伏发电机附近以及逆变器附近。 然后，必须通过使用安装在逆变器输出处的1型SPD来实现保护交流侧（即逆变器输出和网络电源）的标准解决方案，并且-如果是在建筑物安装中在主电源中使用外部雷电保护，则必须实现这种解决方案。点–配备了SPD XNUMX型避雷器。

为了确保SPD能够控制如此高的系统电压，由三个压敏电阻组成的星形连接已被证明是可靠的，并已成为准标准（图4）。 如果发生绝缘故障，串联中的两个压敏电阻仍将保留，这有效地防止了SPD过载。

总结一下：漏电流绝对为零的保护电路已经到位，并防止了断开机构的意外启动。 在上述情况下，还可以有效地防止火势蔓延。 并且同时，也避免了来自绝缘监视装置的任何影响。 因此，如果发生绝缘故障，该系列中始终仍然有两个压敏电阻可用。 这样，满足了必须始终防止接地故障的要求。 LSP的SPD 2型避雷器SLP40-PV1000 / 3，U_CPV = 1000Vdc提供了经过充分测试的实用解决方案，并且已经过测试，符合所有当前标准（UTE C 61-740-51和prEN 50539-11）（图4）。 通过这种方式，我们为直流电路提供了最高的安全性。

实际应用

如前所述，在实际解决方案中，建筑和现场安装之间存在差异。 如果安装了外部防雷解决方案，则最好将PV发电机作为隔离的避雷器设备系统集成到该系统中。 IEC 62305-3规定必须保持空气终端距离。 如果无法维持，则必须考虑部分雷电流的影响。 在这一点上，防雷标准IEC 62305-3增补2在第17.3节中规定：“为减少感应过电压，应将屏蔽电缆用于发电机的主线路”。 如果横截面足够大（最小16mm²Cu），则电缆屏蔽层也可用于传导局部雷电流。 补充文件（图5）–光伏系统防雷–由ABB（（德国）电气，电子和信息技术协会防雷和雷电研究委员会发布）规定，应屏蔽发电机的主干线。 这意味着尽管两侧都需要浪涌电压避雷器（SPD类型1），但不需要雷电流避雷器（SPD类型2）。 如图5所示，一条屏蔽的主发电机线提供了一种实用的解决方案，并在此过程中达到了LPZ 1状态。 以这种方式，按照标准规范部署了SPD 2型避雷器。

现成的解决方案

为确保现场安装尽可能简单，LSP提供了现成的解决方案来保护逆变器的DC和AC端。 即插即用的PV盒减少了安装时间。 LSP还将根据您的要求执行特定于客户的组装。 有关更多信息，请访问www.lsp-international.com。

请注意：

必须遵守特定国家的标准和准则

[1] DIN VDE 0100（VDE 0100）第712部分：2006-06，特殊安装或位置的要求。 太阳能光伏（PV）电源系统

[2] DIN EN 62305-3（VDE 0185-305-3）2006-10防雷，第3部分：设施和人员的保护，增补2，根据防护等级或危险等级III LPL的解释，增补5，防雷光伏发电系统的浪涌和浪涌保护

[3] VdS指令2010：2005-07以风险为导向的雷电和电涌保护； 预防损失指南，VdSSchadenverhütungVerlag（出版商）

[4] DIN EN 61643-11（VDE 675-6-11）：2007-08低压电涌保护器–第11部分：低压电力系统中使用的电涌保护器–要求和测试

[5] IEC 62305-3防雷措施–第3部分：结构的物理损坏和生命危险

[6] IEC 62305-4防雷–第4部分：结构内的电气和电子系统

[7] prEN 50539-11低压电涌保护器–包括直流电在内的特定应用的电涌保护器–第11部分：光伏应用中SPD的要求和测试

[8]直流区域电涌保护的法国产品标准UTE C 61-740-51