Een uitgebreide gids voor de selectie van overspanningsbeveiligingsapparaten (Solar SPD).

Overspanningsbeveiliging is niet alleen een voorzorgsmaatregel; het is een essentieel onderdeel van een goed ontworpen fotovoltaïsch (PV) systeem op zonne-energie. Met de toenemende adoptie van zonne-energie wereldwijd is het beschermen van deze waardevolle systemen tegen elektrische transiënten belangrijker dan ooit. In deze gids vindt u alles wat u moet weten over Solar Surge Protection Devices (Solar SPD's): wat ze zijn, waarom ze belangrijk zijn en hoe u de juiste voor uw systeem kiest.

1. Wat zijn overspanningsbeveiligingsapparaten (zonne-SPD's)?

Een Solar Surge Protection Device (Solar SPD) is een beschermend elektrisch onderdeel dat is ontworpen om voorbijgaande overspanningsgebeurtenissen, zoals blikseminslag of schakelhandelingen, af te leiden of te absorberen, voordat ze gevoelige zonne-energieapparatuur kunnen beschadigen. Deze apparaten worden op belangrijke locaties in een zonne-PV-systeem geïnstalleerd, inclusief bij de DC-combineerdoos, fotovoltaïsche omvormer en AC-distributiepaneel.

SPD's voor zonne-energie worden gecategoriseerd op basis van golfvormrespons, ontladingscapaciteit en installatielocatie. Ze gebruiken doorgaans componenten zoals metaaloxidevaristors (MOV's), gasontladingsbuizen (GDT's) en Transient Voltage Suppression (TVS)-diodes om te beschermen tegen overspanningsgebeurtenissen.

2. Waarom heeft u overspanningsbeveiligingsapparatuur nodig?

Overspanningen vormen een aanzienlijke bedreiging voor zonnestelsels. Dit is waarom overspanningsbeveiliging een must is:

Bliksem- en schakeloverspanningsrisico's

• Directe blikseminslagen kunnen hoogenergetische impulsen (golfvorm van 10/350 µs) rechtstreeks in PV-arrays injecteren, waardoor catastrofale schade ontstaat.
• Indirecte bliksem of elektromagnetische koppeling (golfvorm van 8/20 µs) verspreidt spanningspieken via lange kabels, waardoor omvormers, controllers en bewakingssystemen worden beschadigd.
• Netschakeloperaties veroorzaken spanningspieken van condensatorbanken of belastingafschakeling, die reflecteren via de AC-verbinding.

Verbeter de betrouwbaarheid en verleng de levensduur van apparatuur

• Door spanningspieken worden interne componenten onder druk gezet, zelfs als er geen onmiddellijke storing optreedt.
• Herhaalde transiënten verslechteren de isolatie en verminderen de Mean Time Between Failures (MTBF).
• Gebruik van de juiste DC-SPD for solar zorgt voor fotovoltaïsche overspanningsbeveiliging die systemen jarenlang online en efficiënt houdt.

Verbeter de elektrische veiligheid

• Overspanningen kunnen boogfouten, kapotte isolatie en zelfs brand veroorzaken.
• Een hoogwaardig overspanningsbeveiligingsapparaat beperkt de overspanning tot niveaus onder het weerstandsvermogen van aangesloten apparaten.

Naleving van normen

• UL 1449, IEC 61643-31 en IEC 62109 definiëren SPD-classificatie, testen en installatievereisten voor PV-systemen.
• NEC 690.7(C) en NFPA 780 vereisen SPD's voor PV-systemen, vooral in blootgestelde buitenruimtes.

LPZ-integratie (bliksembeveiligingszones).

• Het Lightning Protection Zone (LPZ)-concept helpt bij het bepalen waar en welk type SPD moet worden geïnstalleerd.
• Type 1 SPD's zijn bedoeld voor grensbeveiliging (LPZ 0 tot LPZ 1), terwijl Type 2 en Type 3 interne zones bestrijken.

Voor een bredere kijk op hoe overspanningsbeveiliging fotovoltaïsche systemen beschermt tegen bliksem en netstoringen, bekijk onze basisgids:
👉 Overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche zonne-energiesystemen.

3. Hoe u de juiste zonne-energie-SPD kiest

Dit gedeelte vormt het hart van uw besluitvormingsproces. Laten we de belangrijkste criteria op een rij zetten waar ingenieurs en inkoopspecialisten rekening mee moeten houden.

3.1 SPD's afstemmen op uw PV-systeem

3.1.1 Spanningsniveau (Ucpv)

Uw zonne-energie-overspanningsbeveiliging moet geschikt zijn voor de maximale systeemspanning. Altijd:

• Zorg ervoor dat de MCOV (maximale continue bedrijfsspanning) minimaal 10% boven de Voc (open circuitspanning) van het systeem ligt.
• Kies bijvoorbeeld in een PV-systeem van 1000 V SPD's met een vermogen van 1100 V of hoger om de juiste hoofdruimte en stabiliteit op de lange termijn te garanderen.
• Gebruik DC SPD's voor zonne-energie aan de DC-zijde en AC SPD's voor netaansluitingen.

3.1.2 Systeemstructuur

Verschillende systeemarchitecturen vereisen verschillende SPD-configuraties:

• Stringomvormers: SPD nabij omvormer, DC-ingang en AC-uitgang.
• Centrale omvormers: Gebruik Type 1 SPD in de buurt van de hoofdschakelaar.
• Meerdere MPPT's: Elke tracker heeft mogelijk een speciale tracker nodig Type 2 SPD.
• Zwevende of niet-geaarde PV-systemen: SPD's met Y-configuratie of symmetrische bescherming van zowel + als – naar aarde.

3.2 Belangrijke SPD-prestatieparameters om te evalueren

Zorg ervoor dat deze parameters overeenkomen met de bliksemdichtheid van uw installatie, het foutstroomniveau en de isolatiesterkte van het systeem.

3.3 SPD-typen uitgelegd (Type 1, 2, 3, 1+2)

Weet u niet zeker hoe Type 1, 2 en 3 verschillen in functionaliteit, golfvormreactie en gebruiksscenario's? We hebben de belangrijkste verschillen tussen overspanningsbeveiligingsapparaten van type 1, type 2 en type 3 in een gedetailleerde vergelijkingsblog om u te helpen de juiste keuze te maken.

Gebruik zonne-energie-overspanningsbeveiligingsapparaten van type 1 als het PV-systeem is aangesloten op een extern bliksembeveiligingssysteem (LPS) met onvoldoende scheidingsafstand (volgens IEC 62305-3).

3.4 Hoe u de SPD-veiligheid en de levensduur van het product kunt garanderen

• Kies SPD's met ingebouwde thermische scheiders en visuele storingsindicatoren voor realtime statusbewaking.
• Zorg ervoor dat de kortsluitvastheid groter is dan de Isc (kortsluitstroom) van het systeem.
• Als de SPD geen interne overstroombeveiliging heeft, installeer dan altijd een externe zekering of stroomonderbreker in serie.
• Gebruik nooit een AC SPD aan de DC-zijde van een zonne-PV-systeem; dit kan leiden tot ongecontroleerde vonkontlading, defecte componenten of zelfs brand vanwege de continue aard van gelijkstroom.

Het begrijpen van het onderscheid tussen AC- en DC-overspanningsbeveiliging is essentieel om dergelijke verkeerde toepassingen te voorkomen. Ontdek het fundamentele verschillen tussen AC- en DC-SPD's en leer hoe u de juiste voor uw systeem selecteert.

3.5 Naleving en testen

Zoek naar deze merken en specificaties:

• UL 1449 5e editie (Noord-Amerika)
• IEC 61643-31 (PV DC SPD's)
• IEC 61643-11 (AC SPD's)
• IEC 62109-1/2 (Inverter-geïntegreerde SPD-veiligheid)
• Certificering door derden: TÜV, CE, Intertek, ETL

3.6 Installatie en onderhoudbaarheid

• Installeer SPD's stroomopwaarts van het beveiligde apparaat (tussen het paneel en de omvormer).
• Volg de regel van 10 meter is, installeer dan een SPD aan beide uiteinden.
• Houd de kabellengte kort (idealiter <0,5 m), minimaliseer het lusoppervlak.
• Label alle SPD's duidelijk en gebruik statusindicatoren of monitoringmodules.

3.7 Applicatieomgeving

• Openlucht? Gebruik SPD's met NEMA 4X / IP65+ behuizingen.
• Barre klimaten? Let op UV-bestendigheid en tolerantie voor hoge temperaturen.
• Houd rekening met SPD-prestaties bij een bereik van −40 °C tot +85 °C.

3.8 Kostenoverwegingen

• Breng de kosten in evenwicht met de bescherming: bescherm een ​​$10.000-omvormer niet te weinig om $30 te besparen.
• Houd rekening met de levenscycluskosten: een goedkope SPD die binnen twee jaar kapot gaat, kost meer downtime.
• Vergelijk de vervangingscyclus, garantieperiode en beschikbaarheid van apparaten voor zonne-energie-overspanningsbeveiliging.

3.9 Veelvoorkomende selectiefouten die u moet vermijden

• Gebruik van Type 2 waar Type 1 vereist is
• AC SPD selecteren voor DC-circuits
• Flitsdichtheid en golfvorm negeren
• Geen bescherming aan de AC-zijde van het systeem
• Geen coördinatie met LPS (Lightning Protection System)
• Geen visuele indicator of monitoringsysteem

4. Conclusie

Het kiezen van het juiste apparaat voor overspanningsbeveiliging is niet alleen een taak die moet worden gecontroleerd; het is een strategische stap om uw fotovoltaïsche investering te beschermen, een betrouwbare energieopbrengst te garanderen en te voldoen aan de veiligheidsnormen.

Door inzicht te krijgen in de typen Solar Surge Protection Devices, prestatiegegevens, systeemcompatibiliteit en milieuoverwegingen, kunnen technische ingenieurs en inkoopspecialisten robuuste PV-systemen bouwen die bestand zijn tegen de tand des tijds, bliksem en alles daartussenin.

Laat uw systeem niet kwetsbaar achter. Kies de juiste SPD voor zonne-energie met de juiste certificeringen en specificaties, en u krijgt gemoedsrust, besparingen op de lange termijn en ononderbroken stroom.