Προστασία από υπερτάσεις για ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα

Οι απομακρυσμένες τοποθεσίες, οι εκτεθειμένες επιφάνειες και οι εκτεταμένες διατάξεις των σταθμών ηλιακής ενέργειας τους θέτουν σε υψηλό κίνδυνο ζημιάς από τα στοιχεία, ιδιαίτερα από ηλεκτρικές καταιγίδες. Μια σημαντική ανησυχία για τους χειριστές φωτοβολταϊκών (PV) σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι η ζημιά στον εξοπλισμό που προκαλείται από άμεσες ή έμμεσες κεραυνές. Η ζημιά από αυτά τα συμβάντα μπορεί να φέρει μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση εκτός σύνδεσης για μέρες ή ίσως εβδομάδες, με αποτέλεσμα διακοπή ρεύματος και απώλεια εσόδων. Για να αποφύγετε τις καταστροφικές συνέπειες των κεραυνών,Η προστασία υπέρτασης πρέπει να εγκατασταθεί στον μετατροπέα και σε διάφορες άλλες θέσεις της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης.

Επιλογή και εγκατάσταση διάταξης προστασίας από υπερτάσεις για φωτοβολταϊκά συστήματα

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν μοναδικά χαρακτηριστικά, τα οποία επομένως απαιτούν τη χρήση SPD που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για φωτοβολταϊκά συστήματα.

Τα Φ/Β συστήματα έχουν υψηλές τάσεις συστήματος συνεχούς ρεύματος έως 1500 βολτ. Το μέγιστο σημείο ισχύος τους λειτουργεί σε λίγα μόνο εκατοστημόρια κάτω από το ρεύμα βραχυκυκλώματος του συστήματος.

Για να προσδιορίσετε τη σωστή μονάδα SPD για το Φ/Β σύστημα και την εγκατάστασή του, πρέπει να γνωρίζετε:

– η πυκνότητα στρογγυλής λάμψης αστραπής.;

– θερμοκρασία λειτουργίας του συστήματος·;

– την τάση του συστήματος·;

– την ονομαστική τιμή ρεύματος βραχυκυκλώματος του συστήματος·;

– το επίπεδο της κυματομορφής που πρέπει να προστατεύεται από (έμμεσο ή άμεσο κεραυνό). και

– το ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης

Για να έχει προστατευτικό αποτέλεσμα, το επίπεδο προστασίας τάσης ενός SPD (Up) θα πρέπει να είναι 20 % χαμηλότερο από τη διηλεκτρική ισχύ του τερματικού εξοπλισμού του συστήματος.

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.