Selecție Dispozitive de Protecție la Supratensiune pentru Sisteme Fotovoltaice - Instalare SPD-uri
1. Factorii care afectează instalarea SPD-ului
Supratensiunile din sistemele fotovoltaice (PV) de pe acoperișuri sunt cauzate în principal de lovituri directe de trăsnet (pe sau în apropierea clădirii sau a echipamentelor fotovoltaice cu LPS), tensiune indusă din modificările câmpului electric legate de trăsnet sau operațiuni de comutare în rețelele de distribuție a energiei electrice AC/DC. Pentru a evalua necesitatea protecției la supratensiune și a determina strategia de protecție adecvată, trebuie utilizată ca referință tensiunea nominală de ținere la impuls (Uw) a echipamentului. Cu excepția cazului în care se specifică altfel printr-o evaluare a riscurilor, descărcătoarele de tensiune (SPD) trebuie instalate atât pe partea de curent continuu, cât și pe partea de curent alternativ a sistemului fotovoltaic.
Dispozitivele dintr-un sistem fotovoltaic care pot necesita protecție includ:
Invertoare, inclusiv interfețe atât pentru sistemul de curent alternativ de joasă tensiune, cât și pentru sistemul de curent continuu, panouri fotovoltaice, cablaj intern al sistemului fotovoltaic, componente instalate între invertor și panouri fotovoltaice, cum ar fi cutiile combinatoare; echipamente utilizate pentru monitorizarea și controlul sistemului fotovoltaic.
Conform standardului IEC 61643-12 și secțiunilor relevante din GB/T 21714, selecția și instalarea descărcătoarelor de descărcare (SPD) pentru sistemele fotovoltaice depind de mai mulți factori. Aceștia includ densitatea descărcărilor electrice la sol (NG) [1/km²·an] sau numărul mediu de zile cu furtuni pe an (T), caracteristicile sistemului de alimentare cu energie electrică de joasă tensiune (de exemplu, linii aeriene sau cabluri subterane) și natura echipamentului protejat, precum și dacă este instalat un sistem extern de protecție împotriva trăsnetului (LPS) pentru a proteja sistemul fotovoltaic de loviturile directe de trăsnet.
Dacă este prezent un LPS extern, cerințele SPD sunt influențate de nivelul de protecție (clasa) al LPS și de menținerea distanței de separare necesare (S) între LPS și sistemul fotovoltaic (LPS izolat vs. neizolat).
2. Influența diferitelor configurații LPS externe asupra protecției la trăsnet pentru sistemele fotovoltaice
Instalarea SPD pentru sistemele fotovoltaice de pe acoperișuri se încadrează, în general, în trei categorii, în funcție de prezența și tipul de LPS extern:
(1) Sisteme fotovoltaice fără LPS extern
Așa cum se arată în diagramă (nu este inclusă aici), dacă clădirea nu este echipată cu un sistem extern de protecție la trăsnet, descărcările de supratensiune (SPD) ar trebui instalate pe baza rezultatului unei evaluări a riscului de trăsnet. Se recomandă instalarea unor dispozitive de protecție la supratensiune atât pe partea de curent alternativ, cât și pe cea de curent continuu, pentru a proteja componentele fotovoltaice critice.
Pentru partea de curent continuu, un descărcător de curent continuu de tip 2 (denumit DC1) trebuie instalat lângă cutia combinatoare fotovoltaică sau lângă panoul fotovoltaic (dacă nu se utilizează o cutie combinatoare). Acest descărcător protejează clădirea de supratensiuni externe transmise prin cablurile fotovoltaice și este de obicei instalat imediat după ce cablurile fotovoltaice intră în clădire. Un alt descărcător de curent continuu de tip 2 (denumit DC2) trebuie instalat lângă intrarea de curent continuu a invertorului. Dacă lungimea cablului dintre DC1 și invertor este mai mică de 10 metri, DC1 poate fi omis.
Pentru partea de curent alternativ, se recomandă un descărcător de curent alternativ de tip 2 (denumit AC1) la intrarea rețelei de curent alternativ, de obicei amplasat la panoul principal de distribuție. Acest dispozitiv protejează împotriva supratensiunilor provenite de la rețeaua publică. Necesitatea conectării AC1 într-un sistem fără protecție externă la trăsnet depinde de rezultatele unei evaluări a riscului de trăsnet. Pentru a proteja invertorul scump, un descărcător de curent alternativ de tip 2 (denumit AC2) este de obicei instalat în apropierea ieșirii de curent alternativ a invertorului. Dacă lungimea cablului dintre AC1 și AC2 este mai mică de 10 metri, AC2 poate fi omis. Vă rugăm să consultați tabelul de configurare pentru îndrumări detaliate.
(2) Sisteme fotovoltaice cu LPS extern care respectă distanța de separare necesară (LPS izolat)
Așa cum se arată în diagramă, atunci când o clădire are un sistem extern de protecție la trăsnet (cum ar fi tije sau benzi de captare) și panoul fotovoltaic de pe acoperiș este protejat de acest sistem, menținând o distanță de separare corespunzătoare, sistemul fotovoltaic este considerat a fi echipat cu un LPS izolat. Chiar și în acest caz, instalarea descărcătoarelor de tensiune (SPD) este totuși necesară.
Pentru sistemele cu un sursă de alimentare cu putred (LPS) izolată, configurația SPD este similară cu sistemele fără protecție externă la trăsnet. Un SPD de tip 2 CC trebuie instalat lângă cutia de distribuție sau lângă panoul fotovoltaic dacă nu se utilizează nicio cutie de distribuție. Un alt SPD de tip 2 CC trebuie plasat lângă partea de curent continuu a invertorului, iar un SPD de tip 2 CA trebuie plasat lângă partea de curent alternativ a invertorului. Cu toate acestea, deoarece sistemul fotovoltaic se conectează la și din clădire, este necesar și un SPD de tip 1 CA la tabloul principal de distribuție CA, unde alimentarea cu energie electrică a utilităților intră în clădire. Consultați tabelul de configurare pentru îndrumări detaliate privind amplasarea.
(3) Sisteme fotovoltaice cu sursă de alimentare cu energie electrică externă care nu respectă distanța de separare necesară (surse de alimentare cu energie electrică neizolate)
În sistemele fotovoltaice de pe acoperiș, unde panourile sunt prea aproape de sistemul extern de protecție la trăsnet (LPS) și nu pot respecta distanța de siguranță necesară, toate părțile metalice ale sistemului fotovoltaic trebuie conectate la LPS pentru a asigura o echipotențializare corectă a trăsnetului. Aceasta este abordarea obișnuită utilizată pentru protecția la trăsnet a acoperișului. În această configurație, atât cablurile de curent alternativ, cât și cele de curent continuu sunt tratate ca și conductori paraleli în sistemul de legare, ceea ce înseamnă că pot fi afectate direct de curentul de trăsnet. De aceea, IEC recomandă utilizarea dispozitivelor de protecție la supratensiune (SPD) de tip 1 - de obicei împreună cu SPD-urile de tip 2 - în punctele cheie ale sistemului: unde cablurile fotovoltaice intră în clădire și pe ambele părți, de curent alternativ și de curent continuu, ale dispozitivelor importante, cum ar fi invertorul.
După cum se arată în diagramă, DC1 trebuie instalat cât mai aproape posibil de cutia combinatorului sau lângă panoul fotovoltaic dacă nu există o cutie combinator. DC2 și AC2 trebuie plasate lângă invertor pentru a-i oferi o mai bună protecție. În majoritatea cazurilor, sunt necesare atât AC1 (la panoul principal), cât și AC2 (lângă invertor). Dar dacă invertorul este instalat în interiorul panoului principal și au aceeași împământare, cu lungimi de cablu mai mici sau egale cu 0,5 metri, atunci AC2 s-ar putea să nu fie necesar. Puteți consulta tabelul pentru instrucțiuni detaliate de instalare.
1：DC1 poate fi omis în următoarele condiții: Dacă lungimea cablului dintre DC1 și invertor este mai mică de 10 metri, iar nivelul de protecție la tensiune (Up) al AC2 este mai mic sau egal cu 0,8 ori tensiunea nominală de rezistență la impuls (Uw) a panoului fotovoltaic; sau dacă Up al AC2 este mai mic sau egal cu 0,5 ori Uw și conductorul PE (împământare) este pozat aproape de cablurile de curent continuu.
2：AC2 poate fi omis în următoarele condiții: Dacă lungimea cablului dintre AC1 și AC2 este mai mică de 10 metri; sau dacă invertorul și placa principală de distribuție au același electrod de împământare, iar cablurile de conectare SPD nu au fiecare o lungime mai mare de 0,5 metri - de exemplu, dacă invertorul este instalat în interiorul panoului principal.
3: Secțiunea transversală minimă pentru conductoarele de împământare ale SPD-urilor: Pentru SPD-urile de tip 2, conductorul de împământare din cupru nu trebuie să fie mai mic de 6 mm²; pentru SPD-urile de tip 1, nu trebuie să fie mai mic de 16 mm².
Alegerea descărcătoarelor de supratensiune (SPD) pe partea de curent continuu (CC) în sistemele fotovoltaice de pe acoperiș depinde în principal de modul în care clădirea este protejată de trăsnet și de modul în care este cablat sistemul. Conform tabelului de configurare și standardelor IEC, ar trebui să existe întotdeauna un protector de supratensiune pe partea de curent continuu a invertorului. Însă descărcătoare suplimentare în apropierea cutiei de combinare - sau în apropierea panourilor fotovoltaice dacă nu există o cutie de combinare - sunt necesare numai dacă cablul dintre panouri și invertor este mai lung de 10 metri.
Acestea fiind spuse, nu se procedează așa peste tot. În unele țări - Germania, de exemplu - regulile sunt practic opuse. Acolo, protecția la supratensiune în curent continuu este întotdeauna instalată chiar lângă panourile fotovoltaice și trebuie să adăugați una lângă invertor doar dacă lungimea cablului depășește 10 metri.