Προστασία από υπερτάσεις για ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα

The remote locations, exposed surface areas and extensive layouts of solar power plants put them at high risk of damage from the elements, particularly electrical storms. A significant concern for photovoltaic (PV) power plant operators is equipment damage caused by direct or indirect lightning strikes. Damage from these events can bring a PV installation offline for days or perhaps weeks, resulting in power interruption and revenue losses. To avoid the destructive effects of lightning strikes, overvoltage protection must be installed at the inverter and at various other locations in the PV facility.

Surge Protection Device Selection and Installation for PV Systems

PV systems have unique characteristics, which therefore require the use of SPDs that are specifically designed for PV systems.

PV systems have high dc system voltages up to 1500 volts. Their maximum power point operates at only a few percentiles below the system’s short circuit current.

To determine the proper SPD module for the PV system and its installation, you must know:

– the lightning round flash density;

– the system’s operating temperature;

– the system’s voltage;

– the system’s short circuit current rating;

– the level of waveform that is to be protected against (indirect or direct lightning); and

– the nominal discharge current

To have a protective effect, an SPD’s voltage protection level (Up) should be 20 % lower than the dielectric strength of the system’s terminal equipment.

Είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε ένα SPD με ρεύμα αντοχής σε βραχυκύκλωμα μεγαλύτερο από το ρεύμα βραχυκυκλώματος της συμβολοσειράς ηλιακής συστοιχίας στην οποία είναι συνδεδεμένο το SPD. Το SPD που παρέχεται στην έξοδο συνεχούς ρεύματος πρέπει να έχει dc MCOV ίσο ή μεγαλύτερο από τη μέγιστη τάση φωτοβολταϊκού συστήματος του πίνακα.

Όταν χτυπήσει κεραυνός στο σημείο Α (βλ. Εικόνα 1), το ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ και ο μετατροπέας είναι πιθανό να καταστραφούν. Μόνο ο μετατροπέας θα καταστραφεί εάν ο κεραυνός χτυπήσει στο σημείο Β. Ωστόσο, ο μετατροπέας είναι συνήθως το πιο ακριβό εξάρτημα σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα, γι' αυτό είναι σημαντικό να επιλέξετε και να εγκαταστήσετε σωστά το σωστό SPD τόσο στις γραμμές εναλλασσόμενου ρεύματος όσο και στις γραμμές συνεχούς ρεύματος. Όσο πιο κοντά είναι η απεργία στον μετατροπέα, τόσο μεγαλύτερη ζημιά θα είναι ο μετατροπέας.

Πλαϊνά SPD DC & AC για κιβώτια συνδυασμού και μετατροπείς

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις εγκαθίστανται στις πλευρές DC και AC των κεντρικών και στοιχειοσειρών μετατροπέων, σε κουτιά συνδυασμού και για την προστασία των γραμμών σήματος (μετρήσεις και επικοινωνίες). Ανάλογα με την ατμοσφαιρική έκθεση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης σε κεραυνούς, οι εργολάβοι και οι σχεδιαστές μπορούν να συνταγογραφήσουν είτε τυποποιημένα SPD τύπου 2 IEC (έμμεση κρούση 8/20 μs) είτε πιο ανθεκτικά SPD τύπου 1+2 (δοκιμασμένα για αντοχή σε άμεσες κρούσεις κεραυνού σε μορφή κύματος 10/35).

Η πλευρική προστασία συνεχούς ρεύματος στα κιβώτια συνδυασμού και στους μετατροπείς έχει τυπική διαμόρφωση σύνδεσης Y DIN-rail για να παρέχει προστασία κοινής και διαφορικής λειτουργίας.

Στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος, απαιτείται επίσης προστασία υπέρτασης του μετατροπέα. Είτε στον ίδιο τον μετατροπέα είτε στο κιβώτιο συνδυασμού AC, η έκθεση σε υπερτάσεις γενικά αντιμετωπίζεται με τη χρήση τυπικών SPD τύπου 2 DIN-rail σε διαμορφώσεις TN S, IT ή ακόμα και TT.

Επιπλέον, ανάλογα με τη φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, ο τύπος 1+2 AC μπορεί να προτιμάται σε ορισμένες περιπτώσεις από εργολάβους και σχεδιαστές EPC, προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για τα SPD και ακόμη και προστασία όπου οι συνθήκες είναι πιο σκληρές όσον αφορά την αναμενόμενη άμεση πρόσκρουση κεραυνού. Αυτό θα συμβαίνει συνήθως σε περιοχές με πολύ υψηλό ισοκεραυνικό επίπεδο, που συχνά συνδέεται με μεγάλα υψόμετρα.