Güneş Fotovoltaik Sistemleri İçin Aşırı Gerilim Koruması

Aşırı Gerilim Koruma Cihazları Solar PV Sistemleri için Neden Gereklidir?

Güneş fotovoltaik (PV) enerji santrallerinin uzak konumları, geniş yerleşim planları ve açıkta kalan yüzeyleri, onları çevresel tehlikelere, özellikle de elektrik fırtınalarına karşı oldukça savunmasız hale getiriyor. En büyük risklerden biri, doğrudan veya dolaylı yıldırım çarpmalarının neden olduğu hasarlardır; bu da sistemin uzun süre kapalı kalmasına, invertör arızasına ve büyük gelir kayıplarına yol açabilir.

Bu riskleri azaltmak için, solar PV sistemleri için solar invertör ve dizi bağlantı kutuları da dahil olmak üzere stratejik noktalara aşırı gerilim koruma cihazlarının (SPD'ler) kurulması çok önemlidir. Bu güneş enerjisi dalgalanma koruma çözümleri, ilk savunma hattı görevi görerek yıkıcı aşırı gerilimlerin hassas ekipmanlara zarar vermesini önler.

Doğru PV Aşırı Gerilim Koruma Cihazları Nasıl Seçilir ve Kurulur

Fotovoltaik sistemler, genellikle 1500V'a kadar yüksek gerilim DC uygulamaları için özel olarak tasarlanmış PV aşırı gerilim koruma cihazları gerektiren belirli koşullar altında çalışır. AC sistemlerinden farklı olarak güneş panellerindeki DC ortamı süreklidir ve benzersiz zorluklar sunar.

Solar PV sisteminiz için doğru SPD'yi seçmek için aşağıdaki kritik faktörleri göz önünde bulundurun:

• Kurulum alanındaki yıldırım yoğunluğu

• Sistemin çalışma sıcaklığı aralığı

• Sistemin DC voltaj değeri (genellikle 1500V'a kadar)

• PV dizisinin kısa devre akımı (Isc)

• Aşırı gerilime maruz kalma türü (geçici, doğrudan veya dolaylı yıldırım)

• Gerekli nominal deşarj akımı (In) ve koruma sınıfı (örn. Tip 1+2 SPD)

Etkili koruma sağlamak için seçilen SPD'nin voltaj koruma seviyesi (Yukarı), invertör veya birleştirici kutu gibi bağlı ekipmanın dielektrik dayanımından en az 20% daha düşük olmalıdır.

Solar PV için doğru yıldırım korumasını uygulamak yalnızca bir güvenlik önlemi değildir; sistemin çalışma süresini sürdürmek, ekipman ömrünü uzatmak ve yenilenebilir enerjiye yaptığınız yatırımı korumak için de gereklidir.

Kısa devre dayanım akımı, SPD'nin bağlı olduğu güneş paneli dizisinin kısa devre akımından daha büyük olan bir SPD'nin kullanılması önemlidir. DC çıkışında sağlanan SPD'nin, panelin maksimum fotovoltaik sistem voltajına eşit veya bundan daha büyük bir DC MCOV'ye sahip olması gerekir.

A noktasına yıldırım düştüğünde (bkz. Şekil 1), güneş PV paneli ve invertörün hasar görmesi muhtemeldir. B noktasına yıldırım düşmesi durumunda yalnızca evirici zarar görecektir. Bununla birlikte, evirici genellikle bir PV sistemindeki en pahalı bileşendir, bu nedenle hem ac hem de dc hatlarında doğru SPD'nin doğru şekilde seçilmesi ve kurulması önemlidir. Darbe invertöre ne kadar yakınsa invertör o kadar fazla hasar görecektir.

Birleştirici kutular ve invertörler için DC ve AC Yan SPD'ler

Aşırı gerilim koruma cihazları, merkezi ve dizi invertörlerin DC ve AC taraflarına, birleştirici kutulara ve sinyal hatlarını (ölçümler ve iletişim) korumak için monte edilir. PV tesisinin yıldırıma atmosferik maruziyetine bağlı olarak, mühendislik, tedarik ve inşaat (EPC) yüklenicileri ve tasarımcıları standart tip 2 IEC SPD'ler (dolaylı darbe 8/20 μs) veya daha sağlam tip 1+2 SPD'ler (10/350 μs dalga biçiminde doğrudan yıldırım etkilerine dayanacak şekilde test edilmiştir) önerebilir.

Birleştirici kutularda ve invertörlerde DC tarafı koruması, ortak ve diferansiyel mod koruması sağlamak amacıyla tipik olarak Y bağlantılı DIN rayı konfigürasyonuna sahiptir.

AC tarafında da invertörün aşırı gerilim koruması aynı şekilde gereklidir. İster invertörün kendisinde ister AC birleştirici kutusunda olsun, voltaj dalgalanmalarına maruz kalma durumu genellikle TN S, IT ve hatta TT konfigürasyonlarında standart DIN rayı tip 2 SPD'ler kullanılarak giderilir.

Ayrıca, PV kurulumuna bağlı olarak, bazı durumlarda EPC yüklenicileri ve tasarımcıları tarafından, SPD'ler için daha uzun bir kullanım ömrü ve hatta beklenen doğrudan yıldırım etkisi açısından koşulların daha zorlu olduğu durumlarda koruma sağlamak amacıyla tip 1+2 AC tercih edilebilir. Bu genellikle yüksek irtifalarla ilişkilendirilen çok yüksek izoseraunik seviyeye sahip bölgelerde geçerli olacaktır.