Overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche zonne-energiesystemen

Door de afgelegen locaties, blootgestelde oppervlakten en uitgebreide lay-outs van zonne-energiecentrales lopen ze een groot risico op schade door de elementen, met name elektrische stormen. Een grote zorg voor exploitanten van fotovoltaïsche (PV) energiecentrales is schade aan apparatuur veroorzaakt door directe of indirecte blikseminslag. Schade als gevolg van deze gebeurtenissen kan een PV-installatie dagen of zelfs weken offline brengen, met stroomonderbrekingen en inkomstenverlies tot gevolg. Om de destructieve gevolgen van blikseminslagen te voorkomen,Bij de omvormer en op diverse andere plaatsen in de PV-installatie moet een overspanningsbeveiliging worden geïnstalleerd.

Selectie en installatie van overspanningsbeveiligingsapparaten voor PV-systemen

PV-systemen hebben unieke eigenschappen, waardoor het gebruik van SPD's vereist is die specifiek voor PV-systemen zijn ontworpen.

PV-systemen hebben hoge DC-systeemspanningen tot 1500 volt. Hun maximale vermogenspunt werkt slechts een paar percentielen onder de kortsluitstroom van het systeem.

Om de juiste SPD-module voor het PV-systeem en de installatie ervan te bepalen, moet u weten:

– de bliksem-ronde-flitsdichtheid;

– de bedrijfstemperatuur van het systeem;

– de spanning van het systeem;

– de kortsluitstroomwaarde van het systeem;

– het niveau van de golfvorm waartegen beschermd moet worden (indirecte of directe bliksem); En

– de nominale ontlaadstroom

Om een ​​beschermend effect te hebben, moet het spanningsbeveiligingsniveau (Up) van een SPD 20 % lager zijn dan de diëlektrische sterkte van de eindapparatuur van het systeem.

Het is belangrijk om een ​​SPD te gebruiken met een kortsluitstroom die groter is dan de kortsluitstroom van de zonnepaneelreeks waarop de SPD is aangesloten. De SPD die op de DC-uitgang wordt geleverd, moet een DC MCOV hebben die gelijk is aan of groter is dan de maximale fotovoltaïsche systeemspanning van het paneel.

Wanneer de bliksem inslaat op punt A (zie Figuur 1), is de kans groot dat het zonne-PV-paneel en de omvormer beschadigd raken. Alleen de omvormer raakt beschadigd als de bliksem inslaat op punt B. De omvormer is echter doorgaans het duurste onderdeel binnen een PV-systeem. Daarom is het essentieel om de juiste SPD op zowel de AC- als de DC-lijnen correct te selecteren en te installeren. Hoe dichter de inslag bij de omvormer is, hoe meer schade de omvormer zal hebben.

DC- en AC-zij-SPD's voor combinerboxen en omvormers

Overspanningsbeveiligingsapparaten worden geïnstalleerd aan de DC- en AC-zijde van centrale en stringomvormers, in combinerboxen en om signaallijnen (metingen en communicatie) te beschermen. Afhankelijk van de atmosferische blootstelling van de PV-installatie aan bliksem kunnen aannemers en ontwerpers van engineering, inkoop en constructie (EPC) standaard type 2 IEC SPD's (indirecte impact 8/20 μs) of robuustere type 1+2 SPD's voorschrijven (getest om directe blikseminslagen in een golfvorm van 10/350 μs te weerstaan).

DC-zijdebescherming bij combinerboxen en omvormers heeft doorgaans een Y-aansluiting DIN-railconfiguratie om gemeenschappelijke en differentiële modusbescherming te bieden.

Aan de AC-zijde is eveneens een overspanningsbeveiliging van de omvormer vereist. Of het nu bij de omvormer zelf is of bij de AC-combineerkast, blootstelling aan spanningspieken wordt over het algemeen aangepakt door gebruik te maken van standaard DIN-rail type 2 SPD's in TN S-, IT- of zelfs TT-configuraties.

Bovendien kan, afhankelijk van de PV-installatie, type 1+2 AC in sommige gevallen de voorkeur genieten van EPC-aannemers en ontwerpers, om een ​​langere levensduur van SPD's te bereiken en zelfs bescherming te bieden wanneer de omstandigheden zwaarder zijn in termen van de verwachte directe blikseminslag. Dit zal doorgaans het geval zijn in gebieden met een zeer hoog isoceraunisch niveau, vaak geassocieerd met grote hoogten.