الحماية من زيادة التيار لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

لماذا تعتبر أجهزة الحماية من زيادة التيار ضرورية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

إن المواقع النائية والتخطيطات الواسعة والأسطح المكشوفة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية تجعلها معرضة بشدة للمخاطر البيئية - وخاصة العواصف الكهربائية. أحد أكبر المخاطر هو الضرر الناجم عن الصواعق المباشرة أو غير المباشرة، والتي يمكن أن تؤدي إلى توقف النظام لفترة طويلة، وفشل العاكس، وخسائر كبيرة في الإيرادات.

للتخفيف من هذه المخاطر، من الضروري تركيب أجهزة حماية من زيادة التيار (SPDs) لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في نقاط استراتيجية، بما في ذلك عاكس الطاقة الشمسية وصناديق توصيل المصفوفة. تعمل حلول الحماية من اندفاع الطاقة الشمسية هذه كخط دفاع أول، مما يمنع الجهد الزائد المدمر من إتلاف المعدات الحساسة.

كيفية اختيار وتثبيت أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهروضوئي المناسبة

تعمل الأنظمة الكهروضوئية في ظل ظروف محددة تتطلب أجهزة حماية من زيادة التيار الكهروضوئي مصممة خصيصًا لتطبيقات التيار المستمر ذات الجهد العالي - غالبًا ما يصل إلى 1500 فولت. على عكس أنظمة التيار المتردد، فإن بيئة التيار المستمر في المصفوفات الشمسية مستمرة وتمثل تحديات فريدة من نوعها.

لاختيار SPD الصحيح لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ضع في اعتبارك العوامل الحاسمة التالية:

• كثافة فلاش البرق في منطقة التثبيت

• نطاق درجة حرارة تشغيل النظام

• تصنيف جهد التيار المستمر للنظام (غالبًا ما يصل إلى 1500 فولت)

• تيار الدائرة القصيرة (Isc) للصفيف الكهروضوئي

• نوع التعرض للجهد الزائد (البرق العابر أو المباشر أو غير المباشر)

• تيار التفريغ الاسمي المطلوب (In) وفئة الحماية (على سبيل المثال، النوع 1+2 SPD)

لضمان الحماية الفعالة، يجب أن يكون مستوى حماية الجهد (أعلى) لجهاز SPD المحدد أقل بمقدار 20% على الأقل من قوة العزل الكهربائي للمعدات المتصلة، مثل العاكس أو صندوق الدمج.

إن تنفيذ الحماية المناسبة من الصواعق للطاقة الشمسية الكهروضوئية ليس مجرد إجراء للسلامة - بل إنه ضروري للحفاظ على وقت تشغيل النظام، وإطالة عمر المعدات، وحماية استثمارك في الطاقة المتجددة.

من المهم استخدام SPD مع دائرة كهربائية قصيرة تتحمل تيارًا أكبر من تيار الدائرة القصيرة لسلسلة المصفوفة الشمسية التي يتصل بها SPD. يجب أن يحتوي SPD الذي يتم توفيره على مخرج التيار المستمر على تيار مستمر MCOV يساوي أو أكبر من الحد الأقصى لجهد النظام الكهروضوئي للوحة.

عندما يضرب البرق النقطة أ (انظر الشكل 1)، فمن المحتمل أن تتضرر اللوحة الشمسية الكهروضوئية والعاكس. سوف يتضرر العاكس فقط إذا ضرب البرق عند النقطة B. ومع ذلك، فإن العاكس هو عادةً العنصر الأكثر تكلفة في النظام الكهروضوئي، ولهذا السبب من الضروري تحديد وتثبيت SPD الصحيح على كل من خطوط التيار المتردد والتيار المستمر. كلما اقتربت الضربة من العاكس، زاد تلف العاكس.

وحدات SPD الجانبية للتيار المستمر والتيار المتردد لصناديق التجميع والمحولات

يتم تركيب أجهزة الحماية من زيادة التيار على جانبي التيار المستمر والتيار المتردد للمحولات المركزية والسلسلة، في صناديق الدمج ولحماية خطوط الإشارة (القياسات والاتصالات). اعتمادًا على تعرض المحطة الكهروضوئية للغلاف الجوي للبرق، قد يصف مقاولو ومصممو الهندسة والمشتريات والبناء (EPC) إما أجهزة SPD القياسية من النوع 2 IEC (تأثير غير مباشر 8/20 ميكروثانية) أو أجهزة SPD من النوع الأكثر قوة 1+2 (تم اختبارها لتحمل تأثيرات البرق المباشرة في شكل موجة 10/350 ميكروثانية).

تشتمل الحماية الجانبية للتيار المستمر في الصناديق المجمعة والعاكسات عادةً على تكوين سكة DIN ذات اتصال Y من أجل توفير حماية الوضع المشترك والتفاضلي.

على جانب التيار المتردد، يلزم أيضًا حماية الجهد الزائد للعاكس. سواء في العاكس نفسه أو في صندوق مجمع التيار المتردد، تتم معالجة التعرض لارتفاع الجهد بشكل عام باستخدام DIN-rail type 2 SPDs القياسي في تكوينات TN S أو IT أو حتى TT.

علاوة على ذلك، اعتمادًا على التركيب الكهروضوئي، قد يتم تفضيل النوع 1+2 AC في بعض الحالات من قبل مقاولي ومصممي EPC، من أجل تحقيق عمر أطول لـ SPDs وحتى الحماية عندما تكون الظروف أكثر قسوة من حيث تأثير البرق المباشر المتوقع. سيكون هذا هو الحال عادةً في المناطق ذات المستوى المتساوي الارتفاع جدًا، وغالبًا ما يرتبط بالارتفاعات العالية.