Överspänningsskydd för solcellsanläggningar

De avlägsna platserna, utsatta ytor och omfattande layouter av solkraftverk gör att de löper stor risk för skador från elementen, särskilt elektriska stormar. Ett stort problem för operatörer av fotovoltaiska kraftverk är utrustningsskador orsakade av direkta eller indirekta blixtnedslag. Skador från dessa händelser kan göra att en solcellsinstallation är offline i dagar eller kanske veckor, vilket resulterar i strömavbrott och inkomstförluster. För att undvika de destruktiva effekterna av blixtnedslag,överspänningsskydd måste installeras vid växelriktaren och på olika andra platser i PV-anläggningen.

Val och installation av överspänningsskyddsenhet för PV-system

PV-system har unika egenskaper, som därför kräver användning av SPD:er som är speciellt utformade för PV-system.

PV-system har höga DC-systemspänningar upp till 1500 volt. Deras maximala effektpunkt fungerar på bara några få percentiler under systemets kortslutningsström.

För att bestämma rätt SPD-modul för PV-systemet och dess installation måste du veta:

– den blixtrunda blixtdensiteten;

– systemets driftstemperatur;

– systemets spänning;

– systemets märkström för kortslutning;

– nivån på vågformen som ska skyddas mot (indirekt eller direkt blixtnedslag); och

– den nominella urladdningsströmmen

För att ha en skyddande effekt bör en SPD:s spänningsskyddsnivå (Up) vara 20 % lägre än den dielektriska styrkan för systemets terminalutrustning.

Det är viktigt att använda en SPD med en kortslutningsmotståndsström som är större än kortslutningsströmmen för solpanelssträngen som SPD är ansluten till. SPD:n som tillhandahålls på likströmsutgången måste ha en likströms-MCOV lika med eller större än den maximala solcellssystemets spänning för panelen.

När en blixt slår ner i punkt A (se figur 1) kommer solcellspanelen och växelriktaren sannolikt att skadas. Endast växelriktaren kommer att skadas om blixten slår ner i punkt B. Växelriktaren är dock vanligtvis den dyraste komponenten i ett PV-system, varför det är viktigt att välja och installera rätt SPD på både AC- och DC-ledningarna. Ju närmare anslaget är växelriktaren, desto mer skadad blir växelriktaren.

DC & AC Side SPD:er för kombinerarboxar och växelriktare

Överspänningsskyddsanordningar är installerade på DC- och AC-sidorna av centrala och strängväxelriktare, i kombinationslådor och för att skydda signalledningar (mätningar och kommunikation). Beroende på den atmosfäriska exponeringen av solcellsanläggningen för blixtnedslag, teknik, inköp och konstruktion (EPC) kan entreprenörer och konstruktörer föreskriva antingen standard typ 2 IEC SPD (indirekt påverkan 8/20 μs) eller mer robust typ 1+2 SPD (testade för att motstå direkta blixtnedslag i vågform 10/350 μs).

Skydd på likströmssidan vid kombinerarboxar och växelriktare har vanligtvis en Y-anslutning DIN-skena konfiguration för att ge gemensamt och differentiellt lägesskydd.

På AC-sidan krävs också överspänningsskydd för omriktaren. Oavsett om det är vid växelriktaren själv eller vid AC-kombinationsboxen, åtgärdas exponering för spänningsstötar i allmänhet genom att använda standard DIN-skena typ 2 SPD:er i TN S-, IT- eller till och med TT-konfigurationer.

Dessutom, beroende på PV-installationen, kan typ 1+2 AC gynnas i vissa fall av EPC-entreprenörer och konstruktörer, för att uppnå en längre livslängd för SPD:er och till och med skydd där förhållandena är svårare när det gäller den förväntade direkta blixtnedslaget. Detta kommer vanligtvis att vara fallet i områden med en mycket hög isoceraunisk nivå, ofta förknippad med höga höjder.