Kaynak: iaeimagazine.org
Lightning'in mükemmel yıkım fırtınası güneş alanında. Güneş panellerinin büyük - ve sıklıkla maruz kalan ve izole - konumu, dalgalanma korumasını ömrünü sürmesi için kritik hale getirir.
Yıldırım atmosferde elektriksel akıntıdır. Yıldırım grevinde, enerjinin salınması nedeniyle yangınlara eğilimlidir. Nimbus bulutları (yağmur bulutları) bir elektrik yükü konsantrasyonuna sahiptir ve birikimleri hava iyonizasyonu oluşturur. Zemin ve Nimbus bulutları arasındaki havanın iyonizasyonu bulutlardan yere bir deşarj yaratır. Nimbus bulutları en büyük dalgalanmalara neden olur çünkü yıldırım yaratan şeydir.
Dolaylı yıldırım grevleri yıkıcıdır. Yıldırım aktivitesi ile ilgili anekdot gözlemleri genellikle PV dizilerinde Lightning - indüklenen aşırı gerilim seviyesinin zayıf bir göstergesidir.1. Dolaylı Yıldırım Strikleri, PV ekipmanı içindeki hassas bileşenlere kolayca zarar verebilir, bu da genellikle hasarlı bileşenleri onarmak veya değiştirmek için yüksek maliyete sahiptir ve PV sisteminin güvenilirliğini etkiler1. Aşırı gerilim, her PV sisteminin ve kabloların kurulum koşullarına bağlıdır.
PV sistemleri, tipik olarak tarlalarda veya binaların tepelerinde büyük açık alanlarda maruz kalır. Bu tür açık alanlarda biriken yüklü yağmur bulutları, yükü şimşek şeklinde serbest bırakma eğilimi vardır. Bu olduğunda, bir voltaj dalgalanması meydana gelir. Alan ne kadar geniş olursa, yıkım daha olasıdır.
Elektronik ekipman, dalgalanmalarla felaket başarısızlığı noktasına kadar kolayca hasar görebilir. Herhangi bir personel mevcut olduğunda bir artış meydana gelirse, güvenliklerini de tehlikeye atacaktır. Kişi yıldırım grevi noktasından 60 metre uzakta ise dolaylı yıldırım grevleri ölümcül olabilir [2]. Bir sanayi sitesinde bir PV sistemi bulunduğunda, iş operasyonları ve ekipmanı da tehlikede. İnvertörler pahalıdır, ancak endüstriyel uygulamalar için daha da pahalı bir arıza, kesinti maliyetidir.
Yıldırım bir güneş PV sistemine çarptığında, güneş PV sistemi tel halkalarında indüklenmiş geçici bir akıma ve voltaja neden olur. Bu geçici akımlar ve voltajlar ekipman terminallerinde görünecek ve muhtemelen PV panelleri, invertör, kontrol ve iletişim ekipmanları gibi güneş PV elektrik ve elektronik bileşenlerinde yalıtım ve dielektrik arızalara neden olacaktır.2Bina kurulumundaki cihazların yanı sıra3. Dizi kutusu, inverter ve MPPT (maksimum güç noktası izleyici) aygıtı en yüksek arıza noktalarına sahiptir.
Yüksek enerjinin elektroniklerden geçmesini ve PV sisteminde yüksek voltaj hasarına neden olmasını önlemek için, voltaj dalgalanmalarının zemine bir yolu olması gerekir. Bunu yapmak için, tüm iletken yüzeyler doğrudan topraklanmalı ve sisteme giren ve çıkan tüm kablolar (Ethernet kabloları ve AC şebekeleri gibi) bir dalgalanma koruma cihazı (SPD) aracılığıyla toprağa bağlanmalıdır.
Dizi kutusundaki dizelerin her grubu, rekombin kutusu ve DC bağlantısı için bir SPD gereklidir.
Dalgalanma koruma cihazı sınıflandırmaları
SPD'ler, dalgalanmaların neden olduğu tehlikelere karşı koruma sağlar.
UL 1449 [4] Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 SPD'leri tanımlar:
Tip 1:Bir bağlantı noktası, kalıcı olarak bağlı SPD'ler, Watt - saatlik metre soket muhafazaları hariç, servis transformatörünün ikincilliği ile servis ekipmanı aşırı akım cihazının hat tarafı arasında kurulum için tasarlanmıştır, ayrıca yük tarafı, yük tarafı, ek olarak korunan bir cihaz olmadan tasarlanması amaçlanan Watt- saatlik to Saatler de dahil olmak üzere yük tarafı. PV sistemlerinde kullanım için Tip 1 SPD'ler PV dizisi ile ana hizmet bağlantısı arasında bağlanabilir.
Tip 2:Servis ekipmanı aşırı akım cihazının yük tarafına kurulum için tasarlanmış kalıcı olarak bağlı SPD'ler; Şube panelinde bulunan SPD'ler ve kalıplanmış kasa SPD'ler dahil. IMAX değeri, SPD'nin destekleyebileceği 8/20 µs dalga formu ile temsil edilen maksimum tek deşarj akımıdır.
Tip 3:Elektrik servis panelinden en az 10 metre uzunluğa yerleştirilmiş kullanım SPD'leri, örneğin kordon bağlı, doğrudan fiş - in, priz tipi ve korunan kullanım ekipmanına monte edilen SPD'ler. Mesafe (10 metre), SPD'lerle birlikte sağlanan veya bunları takmak için kullanılan iletkenler hariçtir.
Tip 1 SPD'ler doğrudan yıldırım vuruşlarına karşı koruma sağlar ve 10/350 µs akım dalgası ile karakterizedir. Tip 1 SPD'ler merkezi invertörlerde kullanılır.
Tip 2 SPD'ler, 8/20 µs dalga formları ile karakterize edilen dolaylı yıldırım grevlerine karşı korur. 8/20 µs dalga formu, grevin 8 µs'lik bir yükselme süresine ve bir - yarım tepe noktasına sahip olduğu anlamına gelir. Tip 2 SPD'ler, aşırı gerilimin elektrik tesislerine ve ekipmanlarına yayılmasını önler. Ayrıca, Lightning'in tel içinde bir dalgalanmayı yayan elektromanyetik etkisine karşı korurlar.
Her MPPT'de ve dize invertörleri ve dizi kutuları içinde bir Tip 2 SPD kullanılmalıdır.
Dalgaların meydana geldiği kutular genellikle dolaylı grevlerden hasar görür. Sadece malzeme ve yükseklik türü değil, aynı zamanda bir nesnenin yıldırım grevlerini çekme yeteneğini etkileyen şekildir. Kutunun şekli veya malzemenin yıldırım grevlerini çekme eğilimi varsa, bir Tip 1 SPD veya bir paratoner kullanılmalıdır.
Yükseklik, sivri şekiller ve izolasyon, yıldırımın nereye çarptığını belirleyen baskın özelliklerdir. Metal yıldırım çektiği bir efsanedir. Bununla birlikte, PV çiftliğinin nerede bulunduğunu veya yakındaki nesnelerin şekli olursa olsun, SPD'lerin, doğrudan ve dolaylı grevlere doğal duyarlılığı nedeniyle her PV sistemi için gerekli olduğunu belirtmek önemlidir.
PV sistemleri için dalgalanma koruma cihazı seçimi ve kurulumu
PV sistemleri, PV sistemleri için özel olarak tasarlanmış SPD'lerin kullanılmasını gerektiren benzersiz özelliklere sahiptir.
PV sistemleri, 1500 volt'a kadar yüksek DC sistem voltajlarına sahiptir. Maksimum güç noktaları, sistemin kısa devre akımının sadece birkaç persentilinde çalışır.
PV sistemi ve kurulumu için uygun SPD modülünü belirlemek için şunları bilmelisiniz:
yıldırım yuvarlak flaş yoğunluğu;
sistemin çalışma sıcaklığı;
sistemin voltajı;
sistemin kısa devre akım derecesi;
karşı korunacak dalga formu seviyesi (dolaylı veya doğrudan yıldırım); Ve
nominal deşarj akımı.
Harici bir yıldırım koruma sistemi (LPS) tarafından korunan bir kurulum için SPD gereksinimleri, LPS'nin seçilen sınıfına ve LPS ve PV kurulumu arasındaki ayırma mesafesinin izole edilip edilmediğine veya - izole edilip edilmediğine bağlıdır [4]. IEC 62305-3, harici bir LPS için ayırma mesafesi gereksinimlerini detaylandırır.
Koruyucu bir etkiye sahip olmak için, bir SPD'nin voltaj koruma seviyesi (yukarı), sistemin terminal ekipmanının dielektrik mukavemetinden % 20 daha düşük olmalıdır.
SPD'nin bağlı olduğu güneş dizisi dizesinin kısa devre akımından daha büyük bir kısa devreye sahip bir SPD kullanmak önemlidir. DC çıkışında sağlanan SPD, panelin maksimum fotovoltaik sistem voltajına eşit veya daha büyük bir DC MCOV olmalıdır.
Şimşek A noktasında (bkz. Şekil 1) çarptığında, güneş PV paneli ve invertörün hasar görmesi muhtemeldir. Şimşek B noktasına çarparsa, yalnızca invertör hasar görür, ancak invertör tipik olarak bir PV sistemi içindeki en pahalı bileşendir, bu nedenle hem AC hem de DC çizgilerini doğru bir şekilde seçmek ve yüklemek gereklidir. Grev invertöre ne kadar yakın olursa, invertör o kadar hasarlı olur.
Şekil 1.Yıldırım Grev Konumu.
Fotovoltaik sistemlerin DC tarafı için SPD'ler
PV kaynakları, geleneksel DC kaynaklarından çok farklı akım ve voltaj özelliklerine sahiptir: - lineer karakteristiğe sahiptirler ve uzun - tutuşmuş yayların terim kalıcılığına neden olurlar. Bu nedenle, PV akım kaynakları sadece daha büyük PV anahtarları ve PV sigortaları gerektirir, aynı zamanda bu eşsiz doğaya uyarlanmış ve PV akımlarıyla başa çıkabilen dalgalanma koruyucu cihaz için bir kopukluk gerektirir.
DC tarafına yüklenen SPD'ler her zaman DC uygulamaları için özel olarak tasarlanmalıdır. Yanlış AC veya DC tarafında bir SPD kullanımı hata koşulları altında tehlikelidir.
SPD'ler DC tarafında kullanıldığında, potansiyel farklılıklar nedeniyle AC tarafında da kullanılmalıdır.
AC tarafı için SPD'ler
Dalgalanma koruması, AC tarafı için DC tarafı için olduğu kadar önemlidir. SPD'nin AC tarafı için özel olarak tasarlandığından emin olun.
Optimal koruma için SPD, sistem için özel olarak boyutlandırılmalıdır. Uygun seçim, en uzun ömürlü en iyi korumayı garanti edecektir.
AC tarafında, aynı ızgara bağlantısını paylaşırlarsa aynı SPD'ye birden fazla invertör bağlanabilir.
Kurulum
SPD'ler her zaman koruyacakları cihazların yukarısına kurulmalıdır. NFPA 780 12.4.2.1, güneş panelinin DC çıkışında pozitiften toprağa ve negatife negatif, birden fazla güneş paneli için birleştirici ve rekombiner kutusunda ve invertörün AC çıkışında dalgalanma korumasının sağlanacağını söylüyor.
Bir SPD'nin doğru kurulumu üç değere dayanır: bunlar:
Maksimum sürekli çalışma voltajı: SPD'nin etkinleştireceği voltaj.
Voltaj Koruma Seviyesi: Ekipmanın aşırı gerilim kategorisi SPD'nin voltaj koruma seviyesinden daha yüksek olmalıdır.
Nominal deşarj akımı: SPD'nin tekrarlayan dalgalanmalardan sonra dayanabileceği dalga formunun (tip 2 SPD'ler için 8/20 µs) tepe değeri.
Kablolar
PV sistemlerindeki kablolar genellikle ızgara bağlantı noktasına ulaşabilmeleri için uzun mesafelerde uzatılır. Bununla birlikte, uzun kablo uzunlukları asla önerilmez ve PV sistemleri bir istisnadan uzaktır.
Bunun nedeni, yıldırım deşarjlarının neden olduğu - tabanlı ve yürütülmüş elektriksel parazit alanının, artan kablo uzunlukları ve iletken döngüleri ile ilişkili olarak artışlarının etkisinin olmasıdır. Geçici bir aşırı gerilim meydana geldiğinde, bağlantı kablolarındaki herhangi bir endüktif voltaj düşüşü SPD'nin koruyucu etkisini zayıflatabilir. Kablolar mümkün olduğunca kısa olacaksa, bunun gerçekleşmesi daha az olasıdır.
Dalgalanma voltajı kablo arızasına önemli bir katkıda bulunur ve bir kablo üzerindeki her dürtü, kablonun yalıtım gücünün bozulmasına katkıda bulunacaktır.
Bir dalgalanma - tek başına PV sistemine (güç şebekesinden uzak bir sistem) enjekte edilirse, tıbbi ekipman veya su temini gibi güneş enerjisi ile güçlendirilen ekipman işlemleri bozulabilir.
DC tarafına monte edilecek SPD'lerin yeri ve miktarı, güneş panelleri ve invertör arasındaki kablonun uzunluğuna bağlıdır (bkz. Tablo 1). Uzunluk 10 metreden azsa, sadece bir SPD gereklidir ve SPD, invertörle aynı çevreye monte edilmelidir. Kablonun uzunluğu 10 metreden fazlaysa, invertörün yakınında bir SPD ve güneş paneline yakın kutuya ikinci bir SPD takın.
Kabloları, büyük iletken halkalardan kaçınacak şekilde yönlendirin. AC ve DC çizgileri ve veri hatları, iletken döngülerinin birkaç dizeye yönlendirilmesinden veya invertörü ızgara bağlantısına bağlarken oluşturulmamasını sağlamak için tüm rota boyunca eşpotansiyel bağlanma iletkenleri ile birlikte yönlendirilmelidir.
Tablo 1.SPD seçimi.
SPD'leri invertörlerle nasıl birleştirilir
PV çiftlikleri, geniş koruma gerektiren çok hassas ekipmanlardan oluşur. PV çiftlikleri doğrudan akım (DC) gücü oluşturduğundan, invertörler (bu gücü DC'den AC'ye dönüştürmek için gerekli olan) elektrik üretimleri için önemli bir bileşendir. Ne yazık ki, invertörler sadece yıldırım grevlerine karşı oldukça hassas değil, aynı zamanda inanılmaz derecede pahalıdırlar.
NFPA 780,Yıldırım koruma sistemlerinin kurulumu için standart, 12.4.2.3'te, sistem invertör en yakın birleştirici veya rekombiner kutusundan 30 metreden fazla ise, invertörün DC girişinde ek SPD'ler gerektirir.
Dize koruyucuları (sigortalar, DC kesiciler veya dize diyotları gibi) varsa SPD'yi sigortalar ve invertör arasına takın [bkz. Şekil 2].
Şekil 2.SPD doğru ve yanlış invertöre dize koruyucuları ile bağlanır.
Entegre bir sigorta kutusuna sahip bir invertör olduğunda bir SPD'yi bağlamak için, dahili sigortaların atlandığından ve harici dize sigortalarının bağlandığından emin olun (bkz. Şekil 3). SPD'ler invertörün dışına ve bir NEMA tipine - 3 r muhafaza veya bir açık hava uygulaması ise daha yüksek bir şekilde monte edilmelidir.
Dize invertörleri, iplere mümkün olduğunca yakın kurulmalıdır. L+/L - ağına ve SPD'nin terminal bloğu ve öğütülmüş bara arasında bağlanan SPD kabloları 2,5 metreden az olmalıdır. Bağlantı kabloları ne kadar kısa olursa, daha verimli ve maliyet -} koruma etkin olacaktır.
Sadece bir MPP izleyicisi olan invertörler için, diziyi invertörden önce birleştirin ve ara bağlantı noktasında SPD'ye bağlayın.
İnvertörün birden fazla MPP izleyicisi olduğunda her giriş için SPD kombinasyonları planlanmalıdır. Bir dize diyotla kaynaşan her giriş için bir SPD kullanılmalıdır.
Şekil 3.SPD Inverter'a Entegre Sigorta Kutusu ile Bağlı
Çözüm
Fotovoltaik ekipmanı uygun artış koruması olmadan çalıştırmak riskli işten daha fazlasıdır - pervasızdır.
Güneş sistemlerinin daha yeşil bir dünyanın geleceği olması için korunmaları gerekir. Yıldırım oluşumu durdurulamaz ve bu nedenle koruma esastır.
Fotovoltaik sistemlerin şimşeklere karşı güvenlik açığı - Hem doğrudan hem de dolaylı -, güvenilir ve uygun şekilde kurulmuş dalgalanma koruması ile inşa edilmeleri gerektiği anlamına gelir.
