الحماية من زيادة التيار لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

إن المواقع النائية والمساحات المكشوفة والتخطيطات الواسعة لمحطات الطاقة الشمسية تعرضها لخطر كبير للأضرار الناجمة عن العناصر، وخاصة العواصف الكهربائية. من الأمور المثيرة للقلق بالنسبة لمشغلي محطات الطاقة الكهروضوئية (PV) تلف المعدات الناجم عن ضربات البرق المباشرة أو غير المباشرة. يمكن أن تؤدي الأضرار الناجمة عن هذه الأحداث إلى توقف عملية التثبيت الكهروضوئية عن العمل لعدة أيام أو ربما أسابيع، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي وخسائر في الإيرادات. لتجنب الآثار المدمرة للصواعق،يجب تثبيت الحماية من الجهد الزائد على العاكس وفي مواقع أخرى مختلفة في المنشأة الكهروضوئية.

اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار وتركيبه للأنظمة الكهروضوئية

تتمتع الأنظمة الكهروضوئية بخصائص فريدة، مما يتطلب بالتالي استخدام أجهزة SPD المصممة خصيصًا للأنظمة الكهروضوئية.

تتمتع الأنظمة الكهروضوئية بفولتية نظام تيار مستمر عالية تصل إلى 1500 فولت. تعمل نقطة الطاقة القصوى الخاصة بهم بنسب مئوية قليلة فقط تحت تيار الدائرة القصيرة للنظام.

لتحديد وحدة SPD المناسبة للنظام الكهروضوئي وتركيبها، يجب أن تعرف:

- كثافة الوميض الدائري البرقي؛;

- درجة حرارة تشغيل النظام؛;

- جهد النظام؛;

- تصنيف تيار الدائرة القصيرة للنظام؛;

- سوية شكل الموجة المطلوب حمايتها من (البرق المباشر أو غير المباشر)؛ و

- تيار التفريغ الاسمي

للحصول على تأثير وقائي، يجب أن يكون مستوى حماية جهد SPD (أعلى) أقل بمقدار 20 % من قوة العزل الكهربائي للمعدات الطرفية للنظام.

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.