Átfogó útmutató a szoláris túlfeszültség-védelmi eszközök (Solar SPD) kiválasztásához

A túlfeszültség elleni védelem nem csupán elővigyázatosság, hanem egy jól megtervezett fotovoltaikus napelemes (PV) rendszer elengedhetetlen része. A napenergia világszerte növekvő elterjedésével ezeknek az értékes rendszereknek az elektromos tranziensekkel szembeni védelme fontosabb, mint valaha. Ez az útmutató végigvezeti Önt mindenen, amit tudnia kell a szoláris túlfeszültség-védelmi eszközökről (Solar SPD): mik ezek, miért fontosak, és hogyan válasszuk ki a megfelelőt a rendszeréhez.

1. Mik azok a szoláris túlfeszültség-védelmi eszközök (Solar SPD)?

A Solar Surge Protection Device (Solar SPD) egy elektromos védőelem, amelyet arra terveztek, hogy elterelje vagy elnyelje a tranziens túlfeszültségi eseményeket, például villámcsapásokat vagy kapcsolási műveleteket, mielőtt azok károsítanák az érzékeny napelemes berendezéseket. Ezeket az eszközöket a napelemes rendszer kulcsfontosságú helyeire telepítik, beleértve az egyenáramú kombináló dobozt, a fotovoltaikus invertert és az AC elosztó panelt.

A szoláris SPD-ket hullámforma válasz, kisülési kapacitás és telepítési hely szerint osztályozzák. Általában olyan alkatrészeket használnak, mint a fémoxid-varisztorok (MOV-k), a gázkisülési csövek (GDT-k) és a tranziens feszültség-elnyomó (TVS) diódák a túlfeszültség-események elleni védelem érdekében.

2. Miért van szüksége túlfeszültség elleni védelemre?

A túlfeszültségek jelentős veszélyt jelentenek a napelemes rendszerekre. Íme, miért kötelező a túlfeszültség elleni védelem:

Villámcsapás és kapcsolási túlfeszültség kockázatai

• A közvetlen villámcsapások nagy energiájú impulzusokat (10/350 µs hullámforma) fecskendezhetnek közvetlenül a PV-tömbökbe, katasztrofális károkat okozva.
• A közvetett villámcsapás vagy elektromágneses csatolás (8/20 µs hullámforma) terjeszti a feszültséglökéseket hosszú kábeleken keresztül, károsítva az invertereket, a vezérlőket és a felügyeleti rendszereket.
• A hálózati kapcsolási műveletek feszültségtranzienseket okoznak a kondenzátortelepekről vagy terheléscsökkenést, amelyek visszaverődnek az AC csatlakozáson.

A megbízhatóság javítása és a berendezések élettartamának meghosszabbítása

• A túlfeszültségek megterhelik a belső alkatrészeket, még akkor is, ha nem történik azonnali meghibásodás.
• Az ismétlődő tranziensek rontják a szigetelést és csökkentik a meghibásodások közötti átlagos időt (MTBF).
• Megfelelő használatával DC SPD A napelemes napelemes túlfeszültség-védelmet biztosít, amely évekig online és hatékonyan tartja a rendszereket.

Fokozza az elektromos biztonságot

• A túlfeszültség ívhibákat, a szigetelés meghibásodását és akár tüzet is okozhat.
• A kiváló minőségű Solar Surge Protection Device a túlfeszültséget a csatlakoztatott eszközök ellenálló képessége alatti szintre korlátozza.

Szabványoknak való megfelelés

• Az UL 1449, IEC 61643-31 és IEC 62109 szabványok SPD osztályozási, tesztelési és telepítési követelményeket határoznak meg a fotovoltaikus rendszerekre vonatkozóan.
• Az NEC 690.7(C) és az NFPA 780 szabványok SPD-t írnak elő a fotovoltaikus rendszerekhez, különösen a kitett kültéri területeken.

LPZ (villámvédelmi zónák) integráció

• A Lightning Protection Zone (LPZ) koncepció segít meghatározni, hogy hol és milyen típusú SPD-t kell telepíteni.
• Az 1-es típusú SPD-k határvédelemre szolgálnak (LPZ 0-tól LPZ 1-ig), míg a 2-es és a 3-as típusú a belső zónákat fedi le.

Ha átfogóbb képet szeretne látni arról, hogy a túlfeszültség-védelem hogyan védi meg a fotovoltaikus rendszereket a villámcsapástól és a hálózati zavaroktól, tekintse meg alapvető útmutatónkat:
👉 Túlfeszültség elleni védelem fotovoltaikus napelemes rendszerekhez.

3. Hogyan válasszuk ki a megfelelő napelemes SPD-t

Ez a rész a döntéshozatali folyamat szíve. Soroljuk fel a legfontosabb kritériumokat, amelyeket a mérnököknek és a beszerzési szakembereknek figyelembe kell venniük.

3.1 Az SPD-k és a fotovoltaikus rendszer párosítása

3.1.1 Feszültségszint (Ucpv)

A szoláris túlfeszültség-védelmi eszközt a maximális rendszerfeszültségre kell méretezni. Mindig:

• Állítsa be az MCOV-t (maximális folyamatos üzemi feszültség) úgy, hogy legalább 10% legyen a rendszer Voc (nyitott áramköri feszültsége) felett.
• Például egy 1000 V-os napelemes rendszerben válasszon 1100 V-os vagy magasabb névleges SPD-ket a megfelelő belmagasság és a hosszú távú stabilitás biztosítása érdekében.
• Használjon DC SPD-t a napenergiához az egyenáramú oldalon és AC SPD-ket a hálózati csatlakozásokhoz.

3.1.2 A rendszer felépítése

A különböző rendszerarchitektúrák eltérő SPD-konfigurációt igényelnek:

• String inverterek: SPD inverter közelében, DC bemenet és AC kimenet.
• Központi inverterek: 1. típusú SPD-t használjon a fő megszakító közelében.
• Több MPPT: Minden nyomkövetőnek szüksége lehet egy dedikáltra 2. típusú SPD.
• Lebegő vagy földeletlen napelemes rendszerek: Y-konfigurációjú SPD-k vagy szimmetrikus védelem a + és a – ponttól a földig.

3.2 Az értékelendő legfontosabb SPD teljesítményparaméterek

Győződjön meg arról, hogy ezek a paraméterek illeszkednek a berendezés villámlásának sűrűségéhez, a hibaáram szintjéhez és a rendszer szigetelési erősségéhez.

3.3 Az SPD-típusok magyarázata (1., 2., 3., 1+2. típus)

Nem tudja, miben különbözik az 1., 2. és 3. típus a funkcionalitás, a hullámforma válasz és a használati esetek tekintetében? Lefedtük a fő különbségek az 1-es, 2-es és 3-as típusú túlfeszültség-védelmi eszközök között egy részletes összehasonlító blogban, amely segít a helyes választásban.

Használjon 1-es típusú szoláris túlfeszültség-védelmi eszközöket, ha a napelemes rendszer külső villámvédelmi rendszerhez (LPS) csatlakozik, és nincs megfelelő távolság (az IEC 62305-3 szerint).

3.4 Az SPD biztonságának és a termék hosszú élettartamának biztosítása

• Válasszon SPD-ket beépített hőszakaszolókkal és vizuális hibajelzőkkel a valós idejű állapotfigyeléshez.
• Győződjön meg arról, hogy a rövidzárlati ellenállás nagyobb, mint a rendszer Isc (zárlati áram).
• Ha az SPD nem tartalmaz belső túláramvédelmet, mindig sorosan szereljen be külső biztosítékot vagy megszakítót.
• Soha ne használjon váltakozó áramú SPD-t a napelemes rendszer egyenáramú oldalán – ez ellenőrizetlen ívgyulladáshoz, alkatrészhibákhoz vagy akár tüzet is okozhat az egyenáram folyamatos jellege miatt.

Az AC és DC túlfeszültség elleni védelem közötti különbség megértése elengedhetetlen az ilyen helytelen alkalmazások elkerülése érdekében. Fedezze fel az alapvető különbségeket az AC és DC SPD-k között, és tanulja meg, hogyan válassza ki a megfelelőt a rendszeréhez.

3.5 Megfelelőség és tesztelés

Keresse ezeket a jeleket és specifikációkat:

• UL 1449 5. kiadás (Észak-Amerika)
• IEC 61643-31 (PV DC SPD-k)
• IEC 61643-11 (AC SPD-k)
• IEC 62109-1/2 (Inverterbe integrált SPD biztonság)
• Harmadik fél tanúsítása: TÜV, CE, Intertek, ETL

3.6 Telepítés és karbantarthatóság

• Telepítse az SPD-ket a védett eszköz elé (a panel és az inverter közé).
• Kövesse a 10 m, szerelje fel az SPD-t mindkét végére.
• Tartsa röviden a kábel hosszát (ideális esetben <0,5 m), minimalizálja a hurok területét.
• Az összes SPD-t egyértelműen címkézze fel, és használjon állapotjelzőket vagy felügyeleti modulokat.

3.7 Alkalmazási környezet

• Szabadtéri? Használjon SPD-ket a NEMA 4X / IP65+ burkolatokkal.
• Kemény éghajlat? Keresse az UV-álló, magas hőmérséklet toleranciát.
• Vegye figyelembe az SPD teljesítményét –40°C és +85°C között.

3.8 Költségmegfontolások

• Egyensúly a költségek és a védelem között – ne védje alul az $10 000 invertert az $30 megtakarításához.
• Vegye figyelembe az életciklus költségeit: egy olcsó SPD, amely 2 év alatt meghibásodik, többe kerül az állásidőben.
• Hasonlítsa össze a Solar Surge Protection Device csereciklusát, a garanciális időszakot és a rendelkezésre állást.

3.9 Gyakori választási hibák, amelyeket el kell kerülni

• A 2-es típus használata, ahol az 1-es típus szükséges
• AC SPD kiválasztása egyenáramú áramkörökhöz
• A villanássűrűség és a hullámforma figyelmen kívül hagyása
• Nincs védelem a rendszer AC oldalán
• Nincs koordináció az LPS-sel (villámvédelmi rendszer)
• Nincs vizuális jelző vagy felügyeleti rendszer

4. Következtetés

A megfelelő szoláris túlfeszültség-védelmi eszköz kiválasztása nem csupán egy doboz-ellenőrzési feladat – ez egy stratégiai lépés a fotovoltaikus beruházások védelmében, a megbízható energiatermelés biztosítása és a biztonsági előírások betartása érdekében.

A szoláris túlfeszültség-védelmi eszközök típusainak, a teljesítménymutatóknak, a rendszerkompatibilitásnak és a környezetvédelmi szempontoknak a megértésével a műszaki mérnökök és a beszerzési szakemberek robusztus PV rendszereket építhetnek, amelyek kiállják az idő, a villámlás és a kettő közötti próbát.

Ne hagyja sebezhetővé a rendszerét. Válassza ki a megfelelő napelemes SPD-t a megfelelő tanúsítvánnyal és műszaki adatokkal – és nyugalmat, hosszú távú megtakarítást és folyamatos áramellátást kap.