Kompleksowy przewodnik po wyborze urządzeń przeciwprzepięciowych (Solar SPD).

Ochrona przeciwprzepięciowa to nie tylko środek ostrożności — to istotna część dobrze zaprojektowanego systemu fotowoltaicznego (PV). Wraz ze wzrostem wykorzystania energii słonecznej na całym świecie, ochrona tych cennych systemów przed stanami nieustalonymi prądu elektrycznego jest ważniejsza niż kiedykolwiek. Ten przewodnik przeprowadzi Cię przez wszystko, co musisz wiedzieć o urządzeniach przeciwprzepięciowych (Solar SPD): czym są, dlaczego są ważne i jak wybrać odpowiednie dla swojego systemu.

1. Czym są urządzenia chroniące przed przepięciami słonecznymi (SPD)?

Urządzenie chroniące przed przepięciami słonecznymi (Solar SPD) to ochronny element elektryczny zaprojektowany w celu odwracania lub pochłaniania przejściowych zdarzeń przepięciowych, takich jak uderzenia pioruna lub operacje przełączania, zanim zdążą one uszkodzić wrażliwy sprzęt fotowoltaiczny. Urządzenia te są instalowane w kluczowych miejscach systemu fotowoltaicznego, w tym w skrzynce rozdzielczej prądu stałego, falowniku fotowoltaicznym i panelu dystrybucyjnym prądu przemiennego.

Solarne urządzenia SPD są klasyfikowane według kształtu fali, wydajności rozładowania i miejsca instalacji. Zwykle wykorzystują komponenty, takie jak warystory tlenku metalu (MOV), lampy wyładowcze gazowe (GDT) i diody tłumiące napięcie przejściowe (TVS), aby chronić przed zdarzeniami przepięciowymi.

2. Dlaczego potrzebujesz urządzeń chroniących przed przepięciami słonecznymi?

Przepięcia stanowią poważne zagrożenie dla systemów fotowoltaicznych. Oto dlaczego ochrona przeciwprzepięciowa jest koniecznością:

Ryzyko wyładowań atmosferycznych i przepięć przełączających

• Bezpośrednie uderzenia pioruna mogą wstrzyknąć impulsy o wysokiej energii (kształt fali 10/350 µs) bezpośrednio do paneli fotowoltaicznych, powodując katastrofalne szkody.
• Pośrednie wyładowania atmosferyczne lub sprzężenie elektromagnetyczne (kształt fali 8/20 µs) rozprzestrzeniają przepięcia w długich kablach, uszkadzając falowniki, sterowniki i systemy monitorowania.
• Operacje przełączania sieci powodują stany nieustalone napięcia z baterii kondensatorów lub zrzucanie obciążenia, które odbijają się przez połączenie prądu przemiennego.

Popraw niezawodność i wydłuż żywotność sprzętu

• Przepięcia obciążają wewnętrzne komponenty, nawet jeśli nie nastąpi natychmiastowa awaria.
• Powtarzające się stany nieustalone pogarszają izolację i skracają średni czas między awariami (MTBF).
• Używanie odpowiedniego SPD prądu stałego for Solar zapewnia fotowoltaiczną ochronę przed przepięciami, która utrzymuje systemy w stanie sprawności i sprawności przez lata.

Zwiększ bezpieczeństwo elektryczne

• Przepięcia mogą powodować zwarcia łukowe, uszkodzenie izolacji, a nawet pożar.
• Wysokiej jakości urządzenie chroniące przed przepięciami słonecznymi ogranicza przepięcia do poziomów poniżej wytrzymałości podłączonych urządzeń.

Zgodność ze standardami

• Normy UL 1449, IEC 61643-31 i IEC 62109 definiują wymagania dotyczące klasyfikacji, testowania i instalacji SPD dla systemów fotowoltaicznych.
• NEC 690.7(C) i NFPA 780 wymagają SPD dla systemów fotowoltaicznych, szczególnie w odsłoniętych obszarach zewnętrznych.

Integracja LPZ (Strefy Odgromowe).

• Koncepcja strefy ochrony odgromowej (LPZ) pomaga określić, gdzie i jakiego typu SPD należy zainstalować.
• SPD typu 1 służą do ochrony granic (LPZ 0 do LPZ 1), natomiast typy 2 i 3 służą do ochrony stref wewnętrznych.

Aby uzyskać szersze spojrzenie na to, jak ochrona przeciwprzepięciowa chroni systemy fotowoltaiczne przed wyładowaniami atmosferycznymi i zakłóceniami w sieci, zapoznaj się z naszym podstawowym przewodnikiem:
👉 Ochrona przeciwprzepięciowa dla systemów fotowoltaicznych.

3. Jak wybrać odpowiedni SPD do fotowoltaiki

Ta sekcja stanowi sedno procesu decyzyjnego. Rozważmy najważniejsze kryteria, które powinni wziąć pod uwagę inżynierowie i specjaliści ds. zakupów.

3.1 Jak dopasować SPD do systemu fotowoltaicznego

3.1.1 Poziom napięcia (Ucpv)

Twoje urządzenie chroniące przed przepięciami słonecznymi musi być przystosowane do maksymalnego napięcia systemu. Zawsze:

• Dopasuj MCOV (maksymalne ciągłe napięcie robocze) tak, aby wynosiło co najmniej 10% powyżej systemu Voc (napięcie obwodu otwartego).
• Na przykład w systemie fotowoltaicznym 1000 V wybierz SPD o napięciu 1100 V lub wyższym, aby zapewnić odpowiedni zapas mocy i długoterminową stabilność.
• Użyj DC SPD dla energii słonecznej po stronie prądu stałego i AC SPD dla połączeń sieciowych.

3.1.2 Struktura systemu

Różne architektury systemów wymagają różnych konfiguracji SPD:

• Falowniki łańcuchowe: SPD w pobliżu falownika, wejście DC i wyjście AC.
• Falowniki centralne: Użyj SPD typu 1 w pobliżu głównego rozłącznika.
• Wiele MPPT: Każdy moduł śledzący może wymagać dedykowanego SPD typu 2.
• Pływające lub nieuziemione systemy fotowoltaiczne: SPD w konfiguracji Y lub zabezpieczenie symetryczne od + i – do uziemienia.

3.2 Kluczowe parametry wydajności SPD do oceny

Upewnij się, że te parametry są dopasowane do gęstości wyładowań atmosferycznych w Twojej instalacji, poziomu prądu zwarciowego i wytrzymałości izolacji systemu.

3.3 Objaśnienie typów SPD (typ 1, 2, 3, 1+2)

Nie wiesz, czym typy 1, 2 i 3 różnią się pod względem funkcjonalności, reakcji na kształt fali i przypadków użycia? Omówiliśmy kluczowe różnice między urządzeniami przeciwprzepięciowymi typu 1, typu 2 i typu 3 na szczegółowym blogu porównawczym, który pomoże Ci dokonać właściwego wyboru.

Jeśli system fotowoltaiczny jest podłączony do zewnętrznego systemu ochrony odgromowej (LPS) z niewystarczającą odległością separacji (zgodnie z IEC 62305-3), należy stosować urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej typu 1.

3.4 Jak zapewnić bezpieczeństwo SPD i trwałość produktu

• Wybierz SPD z wbudowanymi rozłącznikami termicznymi i wizualnymi wskaźnikami awarii do monitorowania stanu w czasie rzeczywistym.
• Upewnij się, że wytrzymałość zwarciowa jest większa niż Isc systemu (prąd zwarciowy).
• Jeśli SPD nie zawiera wewnętrznego zabezpieczenia nadprądowego, zawsze instaluj szeregowo zewnętrzny bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny.
• Nigdy nie używaj urządzenia SPD AC po stronie prądu stałego systemu fotowoltaicznego – może to prowadzić do niekontrolowanego wyładowania łukowego, awarii podzespołów, a nawet pożaru ze względu na ciągły charakter prądu stałego.

Aby uniknąć takich nieprawidłowych zastosowań, niezbędne jest zrozumienie różnicy pomiędzy ochroną przeciwprzepięciową prądu przemiennego i stałego. Poznaj podstawy różnice pomiędzy urządzeniami SPD AC i DC oraz dowiedz się, jak wybrać odpowiedni dla swojego systemu.

3.5 Zgodność i testowanie

Poszukaj tych znaków i specyfikacji:

• UL 1449, wydanie 5 (Ameryka Północna)
• IEC 61643-31 (SPD fotowoltaiczne DC)
• IEC 61643-11 (przełączniki SPD AC)
• IEC 62109-1/2 (Bezpieczeństwo SPD zintegrowane z falownikiem)
• Certyfikaty stron trzecich: TÜV, CE, Intertek, ETL

3.6 Instalacja i konserwacja

• Zainstaluj urządzenia SPD przed chronionym urządzeniem (między panelem a falownikiem).
• Postępuj zgodnie z zasadą 10 m, zainstaluj SPD na obu końcach.
• Długość kabla powinna być krótka (najlepiej < 0,5 m), zminimalizowana powierzchnia pętli.
• Wyraźnie oznacz wszystkie urządzenia SPD i użyj wskaźników stanu lub modułów monitorujących.

3.7 Środowisko aplikacji

• Plenerowy? Używaj SPD z obudowami NEMA 4X / IP65+.
• Surowe klimaty? Poszukaj materiałów odpornych na promieniowanie UV i odpornych na wysoką temperaturę.
• Weź pod uwagę wydajność SPD w zakresie od -40°C do +85°C.

3.8 Rozważania dotyczące kosztów

• Zrównoważ koszty i ochronę — nie należy niedostatecznie chronić falownika $10,000, aby zaoszczędzić $30.
• Weź pod uwagę koszt cyklu życia: tani SPD, który ulegnie awarii w ciągu 2 lat, kosztuje więcej w przypadku przestojów.
• Porównaj cykl wymiany urządzenia przeciwprzepięciowego, okres gwarancji i dostępność.

3.9 Typowe błędy przy wyborze, których należy unikać

• Używanie typu 2, gdy wymagany jest typ 1
• Wybór SPD AC dla obwodów prądu stałego
• Ignorując gęstość błysku i kształt fali
• Brak zabezpieczenia po stronie prądu przemiennego systemu
• Brak koordynacji z LPS (system ochrony odgromowej)
• Brak wskaźników wizualnych i systemu monitorowania

4. Wniosek

Wybór odpowiedniego urządzenia chroniącego przed przepięciami słonecznymi to nie tylko proste zadanie — to strategiczny krok mający na celu ochronę inwestycji fotowoltaicznej, zapewnienie niezawodnej produkcji energii i zgodność z normami bezpieczeństwa.

Rozumiejąc typy urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej, wskaźniki wydajności, kompatybilność systemu i względy środowiskowe, inżynierowie techniczni i specjaliści ds. zakupów mogą budować solidne systemy fotowoltaiczne, które wytrzymają próbę czasu, wyładowań atmosferycznych i wszystko pomiędzy.

Nie zostawiaj swojego systemu bezbronnego. Wybierz odpowiedni SPD do fotowoltaiki z odpowiednimi certyfikatami i specyfikacjami, a zyskasz spokój ducha, długoterminowe oszczędności i nieprzerwane zasilanie.