Aurinkosähkövoimaloiden syrjäiset sijainnit, laajat sijoittelut ja paljaat pinnat tekevät niistä erittäin herkkiä ympäristövaaroille - erityisesti myrskyille. Yksi suurimmista riskeistä on suorien tai epäsuorien salamaniskujen aiheuttamat vahingot, jotka voivat johtaa järjestelmän pitkittymiseen, invertterivikaan ja suuriin tulonmenetyksiin.
Näiden riskien vähentämiseksi on ratkaisevan tärkeää asentaa aurinkosähköjärjestelmille ylijännitesuojalaitteita (SPD:t) strategisiin kohtiin, mukaan lukien aurinkoinvertteri ja kytkentärasiat. Nämä aurinkoylijännitesuojaratkaisut toimivat ensimmäisenä puolustuslinjana ja estävät tuhoisia ylijännitteitä vahingoittamasta herkkiä laitteita.
Aurinkosähköjärjestelmät toimivat tietyissä olosuhteissa, joissa tarvitaan PV ylijännitesuojalaitteita, jotka on erityisesti suunniteltu korkeajännitteisiä tasajännitteitä varten – usein jopa 1500 V:iin. Toisin kuin AC-järjestelmissä, DC-ympäristö aurinkopaneeleissa on jatkuvaa ja asettaa ainutlaatuisia haasteita.
Ota huomioon seuraavat kriittiset tekijät valitaksesi oikean SPD:n aurinkosähköjärjestelmääsi:
Salaman välähdystiheys asennusalueella
Järjestelmän käyttölämpötila-alue
Järjestelmän tasajänniteluokitus (usein jopa 1500 V)
PV-ryhmän oikosulkuvirta (Isc).
Ylijännitealtistuksen tyyppi (transientiivinen, suora tai epäsuora salama)
Vaadittu nimellinen purkausvirta (In) ja suojausluokka (esim. tyyppi 1+2 SPD)
Tehokkaan suojauksen varmistamiseksi valitun SPD:n jännitesuojaustason (Up) on oltava vähintään 20% alhaisempi kuin liitetyn laitteen, kuten invertterin tai yhdyskotelon, dielektrisyys.
Oikean ukkossuojauksen toteuttaminen aurinkosähköille ei ole vain turvallisuustoimenpide – se on välttämätöntä järjestelmän käytettävyyden ylläpitämiseksi, laitteiden käyttöiän pidentämiseksi ja uusiutuvaan energiaan tehtyjen investointien suojaamiseksi.
On tärkeää käyttää SPD:tä, jonka oikosulkukestovirta on suurempi kuin sen aurinkopaneelin oikosulkuvirta, johon SPD on kytketty. Tasavirtaulostulossa olevan SPD:n DC MCOV:n on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin paneelin aurinkosähköjärjestelmän suurin jännite.
Kun salama iskee pisteeseen A (katso kuva 1), aurinkopaneeli ja invertteri voivat vaurioitua. Vain vaihtosuuntaaja vaurioituu, jos salama iskee kohtaan B. Invertteri on kuitenkin tyypillisesti kallein komponentti aurinkosähköjärjestelmässä, minkä vuoksi on tärkeää valita ja asentaa oikea SPD sekä vaihto- että tasavirtalinjoihin. Mitä lähempänä isku on invertteriä, sitä enemmän invertteri vaurioituu.
Ylijännitesuojalaitteet asennetaan keskus- ja merkkijonoinvertterien DC- ja AC-puolelle, yhdistinkoteloihin ja signaalilinjojen suojaamiseen (mittaukset ja tiedonsiirto). Riippuen aurinkosähkölaitoksen ilmakehän altistumisesta salamalle, suunnittelu-, hankinta- ja rakennusalan (EPC) urakoitsijat ja suunnittelijat voivat määrätä joko standardin tyypin 2 IEC SPD:t (epäsuora vaikutus 8/20 μs) tai kestävämpiä tyypin 1+2 SPD:itä (testattu kestämään suoria salaman iskuja 10/350 μs aaltomuodossa).
DC-puolen suojauksessa yhdysrasioissa ja inverttereissä on tyypillisesti Y-liitäntä DIN-kiskokonfiguraatio yhteis- ja differentiaalimoodisuojauksen aikaansaamiseksi.
Vaihtovirtapuolella tarvitaan myös invertterin ylijännitesuojaus. Olipa kyseessä itse invertteri tai AC-yhdistimen kotelo, altistuminen jännitepiikkeille hoidetaan yleensä käyttämällä tavallisia DIN-kiskon tyypin 2 SPD:itä TN S-, IT- tai jopa TT-kokoonpanoissa.
Lisäksi, riippuen aurinkosähköasennuksesta, EPC-urakoitsijat ja -suunnittelijat voivat joissain tapauksissa suosia tyyppiä 1+2 AC, jotta SPD:n käyttöikä olisi pidempi ja suojattu jopa ankarammissa olosuhteissa odotetun suoran salaman vaikutuksen kannalta. Tämä tapahtuu tyypillisesti alueilla, joilla on erittäin korkea isokerauninen taso, joka liittyy usein korkeisiin korkeuksiin.