Ghid complet despre SPD pentru sisteme fotovoltaice și protecție solară la supratensiune

Deseori mă simt stresat când văd proiecte solare avariate de supratensiuni bruște, așa că mă bazez pe un Dispozitiv de protecție la supratensiune pentru a menține fiecare sistem stabil.

O Dispozitiv de protecție la supratensiune Protejează sistemele fotovoltaice prin devierea vârfurilor de tensiune periculoase de la panouri, invertoare și circuite electrice. Reduce timpul de nefuncționare, previne defectarea echipamentelor și asigură siguranța pe termen lung atât pentru partea de curent alternativ, cât și pentru cea de curent continuu a unei instalații solare.

În acest ghid, vă voi prezenta fiecare aspect al protecției solare la supratensiune, astfel încât să puteți lua decizii tehnice în siguranță pentru orice proiect fotovoltaic.

Ce este un SPD și de ce au nevoie de el sistemele solare fotovoltaice

Obișnuiam să văd sisteme fotovoltaice defectând din cauza supratensiunii neașteptate, așa că acum nu mai proiectez niciodată un proiect fără a avea dreptate. Dispozitiv de protecție la supratensiune la locul lui.

Un descărcător solar (SPD) protejează sistemele fotovoltaice prin absorbția sau devierea supratensiunilor provocate de trăsnet, a tranzienților de comutare și a perturbațiilor utilităților înainte ca acestea să ajungă la componentele sensibile. Acesta ajută la prevenirea deteriorării invertorului, reduce costurile de întreținere și asigură o funcționare stabilă a sistemului.

Instalațiile solare fotovoltaice funcționează în aer liber, așa că se confruntă cu riscuri electrice constante cauzate de fulgere, defecțiuni la rețea și evenimente de comutare. Deoarece panourile și invertoarele sunt pe bază de semiconductori, acestea sunt foarte sensibile chiar și la supratensiuni mici. În munca mea cu diferite fabrici și companii EPC, am observat că defecțiunile timpurii provin aproape întotdeauna din expunerea la supratensiune, mai degrabă decât din degradarea obișnuită. De aceea, tratez protecția la supratensiune ca pe o cerință de proiectare fundamentală, nu ca pe un accesoriu opțional.

Definiția SPD în sistemele electrice și solare

Un SPD este un dispozitiv care redirecționează supratensiunea tranzitorie către sistemul de împământare. În sistemele fotovoltaice, acesta protejează șirurile de curent continuu, invertoarele, cutiile de distribuție, liniile de distribuție de curent alternativ și liniile de comunicație.

Cauze frecvente ale supratensiunilor în instalațiile fotovoltaice

Sistemele fotovoltaice se confruntă cu supratensiuni din cauza:
• fulger (direct sau indus)
• operațiuni de comutare
• perturbații ale rețelei de utilități
• cabluri lungi care amplifică tensiunile tranzitorii

De ce este esențială protecția la supratensiune pentru panouri solare și invertoare

Panourile și invertoarele se deteriorează ușor de supratensiune. Când vizitez fabrici, majoritatea invertoarelor deteriorate prezintă urme clare de supratensiune pe etajul de intrare. Descărcările de tensiune adecvate reduc drastic acest risc.

Cum funcționează tehnologia MOV în interiorul dispozitivelor de protecție la supratensiune

Îmi amintesc prima dată când am deschis un SPD defect; blocul MOV a povestit cum sistemul s-a confruntat cu o supratensiune masivă.

Tehnologia MOV permite o Dispozitiv de protecție la supratensiune pentru a menține tensiunea înaltă prin trecerea de la rezistență ridicată la rezistență scăzută în câteva microsecunde. Absoarbe excesul de energie și îl trimite în siguranță la masă înainte ca echipamentul să fie deteriorat.

MOV-ul este inima majorității proiectelor de descărcătoare de tensiune industriale. Deseori explic echipelor de achiziții că calitatea MOV-ului determină stabilitatea pe termen lung. Un MOV slab înseamnă degradare timpurie și niveluri de protecție imprevizibile. De aceea, fabricile care necesită fiabilitate... protecție la supratensiune pentru fabrici Testați întotdeauna comportamentul MOV în cadrul ciclurilor repetate de solicitare înainte de a aproba un furnizor.

Ce este un MOV și cum funcționează

Un MOV (varistor cu oxid metalic) se comportă ca o rezistență dependentă de tensiune. Când tensiunea este normală, blochează curentul. Când tensiunea crește peste pragul său, conduce instantaneu supratensiunea la masă.

Comportamentul MOV în timpul vârfurilor de tensiune

În timpul unui vârf de curent, rezistența MOV scade brusc, creând o cale sigură pentru curentul de supratensiune. După blocare, revine la o rezistență ridicată.

Moduri de defecțiune MOV și considerații de siguranță

Printre modurile comune de defecțiune ale MOV se numără supraîncălzirea, uzura și fuga termică. De aceea, recomand întotdeauna modulele de deconectare termică pentru descărcătoarele fotovoltaice (SPD).

Tipuri de dispozitive de protecție la supratensiune utilizate în sistemele solare

După ani de zile în care m-am ocupat de audituri în fabrici și proiecte solare, am aflat că alegerea tipului corect de SPD determină dacă un sistem fotovoltaic supraviețuiește sezonului de fulgere.

Tipul 1, Tipul 2...iar descărcătoarele de tip 3 oferă diferite niveluri de protecție împotriva trăsnetului și a supratensiunii de comutare. Tipul 1 gestionează trăsnetul direct, tipul 2 gestionează supratensiunea, iar tipul 3 protejează dispozitivele terminale și electronicele sensibile.

Multe echipe de achiziții se concentrează pe diferențele de preț dintre tipurile de SPD-uri, dar eu explic întotdeauna că fiecare tip joacă un rol diferit. Sistemul funcționează cel mai bine atunci când sunt coordonate ca un lanț complet de protecție. Companiile EPC solare care sar peste un tip se confruntă adesea cu defecțiuni repetate ale invertoarelor în timpul furtunilor. Mai jos este o comparație rapidă:

Tabelul 1 – Tipuri de SPD-uri și funcțiile acestora

SPD de tip 1 pentru protecție la trăsnet

Se utilizează la intrările de serviciu pentru descărcarea curenților mari de trăsnet.

SPD de tip 2 pentru protecție la supratensiune

Instalat lângă invertoare pentru a proteja împotriva comutării și a supratensiunilor induse.

SPD de tip 3 pentru protecția dispozitivelor terminale

Utilizat în interiorul circuitelor de control sensibile.

Alegerea SPD-ului potrivit pentru aplicațiile fotovoltaice

Întotdeauna potrivesc tipul de SPD cu nivelul trăsnetului, tensiunea de instalare, sensibilitatea echipamentului și condițiile de împământare.

Ghid de instalare SPD pentru panouri fotovoltaice și invertoare

Am văzut multe proiecte eșuând pur și simplu pentru că SPD-ul a fost instalat în locația greșită, chiar dacă dispozitivul în sine era de înaltă calitate.

Descărcătoarele de tensiune (SPD) trebuie instalate în apropierea echipamentului protejat, cu cabluri scurte, polaritate corectă, împământare corespunzătoare și tipul corect de descărcător de tensiune, atât pe partea de curent alternativ, cât și pe cea de curent continuu a sistemului fotovoltaic.

Instalarea corectă contează mai mult decât marca. Chiar și cel mai bun descărcător industrial devine ineficient dacă cablul este prea lung. Le arăt adesea tehnicienilor cum un cablu suplimentar de 20 cm poate dubla tensiunea reziduală, ceea ce poate distruge placa de intrare a invertorului.

Unde se instalează SPD într-un sistem fotovoltaic

SPD-urile trebuie amplasate la Cutii combinatoare de curent continuu, intrări CC ale invertorului, ieșiri CA ale invertorului și distribuție principală CA.

Pași de instalare a descărcătoarelor pe partea de curent continuu

• conectați la fiecare intrare de șir
• asigură potrivirea polarității
• mențineți lungimea cablului sub 0,5 m

Pași de instalare a descărcătoarelor pe partea de curent alternativ

• instalați lângă bornele de ieșire ale invertorului
• conectați la împământare
• respectați regulile de cablare ale sistemului TN/TT

Erori comune de instalare de evitat

Cele mai mari greșeli includ cabluri lungi, împământare lipsă, tip greșit de SPD și tensiune nominală incorectă.

Cerințe de protecție la supratensiune DC și AC pentru sistemele solare

Verific adesea amplasamentele fotovoltaice unde tensiunea de declanșare a descărcărilor (SPD) nu corespunde cu tensiunea în circuit deschis a panourilor fotovoltaice, ceea ce creează un risc ascuns pentru întregul sistem.

Descărcătoarele de tensiune (SPD) fotovoltaice trebuie să corespundă tensiunii nominale de curent continuu, tensiunii nominale a rețelei de curent alternativ, sistemului de împământare, regulilor de coordonare și categoriei de instalare pentru a asigura o protecție stabilă în întregul sistem fotovoltaic.

Mai jos este tabelul comparativ al evaluărilor pe care multe echipe de achiziții îl consideră util:

Tabelul 2 – Cerințe privind clasificarea SPD pentru instalațiile fotovoltaice

Tensiuni și curent nominal pentru descărcătoare fotovoltaice (SPD)

Potriviți întotdeauna Ucpv al SPD-ului cu Voc maxim al tabloului la temperaturi scăzute.

Cerințe de împământare și împământare

O bună împământare reduce dramatic energia de supratensiune. Verific întotdeauna rezistența de împământare înainte de instalarea descărcătoarelor de curent.

Coordonarea SPD între părțile AC și DC

Folosiți Tipul 1 la panoul principal de curent alternativ și Tipul 2 lângă invertor pentru o coordonare eficientă.

SPD vs. descărcător de supratensiune: diferențe cheie pentru protecția fotovoltaică

Mulți cumpărători mă întreabă dacă ar trebui să folosească un descărcător de supratensiune sau un descărcător de supratensiune, iar răspunsul meu este întotdeauna: acestea îndeplinesc roluri diferite.

Un descărcător de supratensiune se ocupă de evenimentele de trăsnet externe majore, în timp ce un descărcător de supratensiune protejează echipamentele atât de supratensiunea externă, cât și de cea internă. Majoritatea sistemelor fotovoltaice beneficiază de utilizarea ambelor.

Tabelul 3 – SPD vs. descărcător de supratensiune

Cum funcționează descărcătoarele de supratensiune vs. SPD-uri

Descărcătoarele de supratensiune descarcă o energie mare de trăsnet, dar răspund mai lent decât SPD-urile.

Care este mai bun pentru protecția fotovoltaică la trăsnet

SPD-urile protejează mai bine electronicele sensibile, în timp ce descărcătoarele protejează structura clădirii.

Când să se utilizeze ambele într-o instalație solară

Întotdeauna le folosesc pe amândouă pentru proiecte fotovoltaice de mare anvergură sau cu risc ridicat.

Concluzie

Folosește o calitate înaltă Dispozitiv de protecție la supratensiune pentru a menține fiecare sistem solar fotovoltaic sigur, stabil și pregătit pentru funcționare pe termen lung.

Întrebări frecvente despre SPD, MOV și protecția la trăsnet pentru sisteme solare

Pot folosi două descărcătoare în serie?

Da, atâta timp cât se respectă regulile de coordonare.

Panourile solare au nevoie de SPD AC sau DC?

Atât partea de curent alternativ, cât și cea de curent continuu necesită protecție.

Cât durează un SPD?

De obicei 5-10 ani, în funcție de expunerea la supratensiune.

Ce se întâmplă când un SPD se defectează?

Se deconectează intern pentru a evita riscul de incendiu.