Избор уређаја за заштиту од пренапона за фотонапонске системе - инсталација SPD-ова

1. Фактори који утичу на инсталацију SPD-а

Пренапони у кровним фотонапонским (ФВ) системима првенствено су узроковани директним ударима грома (на или близу зграде или ФВ опреме са ЛПС-ом), индукованим напоном услед промена електричног поља изазваних громом или прекидачким операцијама у AC/DC дистрибутивним мрежама. Да би се проценила потреба за заштитом од пренапона и одредила одговарајућа заштитна стратегија, називни импулсни напон издржљивости (Uw) опреме треба користити као референцу. Осим ако проценом ризика није другачије назначено, SPD-ове треба инсталирати и на једносмерној и наизменичној страни ФВ система.

Уређаји унутар фотонапонског система којима је потребна заштита укључују:

Инвертори, укључујући интерфејсе за нисконапонски АЦ систем и ДЦ систем, ПВ низови, унутрашње ожичење ПВ система, компоненте инсталиране између инвертора и ПВ низова, као што су комбиноване кутије; опрема која се користи за праћење и контролу ПВ система.

Према IEC 61643-12 и релевантним одељцима GB/T 21714, избор и инсталација SPD-ова за PV системе зависе од више фактора. То укључује густину удара грома на земљи (NG) [1/km²·година] или просечан број дана са грмљавином годишње (T), карактеристике система напајања ниског напона (нпр. надземни водови или подземни каблови) и природу опреме која се штити, да ли је инсталиран спољни систем за заштиту од грома (LPS) ради заштите PV система од директних удара грома.

Ако је присутан спољни LPS, захтеви SPD-а су под утицајем нивоа заштите (класе) LPS-а и тога да ли је одржавана потребна удаљеност раздвајања (S) између LPS-а и PV система (изоловани у односу на неизоловани LPS).

2. Утицај различитих конфигурација спољашњег LPS-а на заштиту од грома за PV системе

Инсталација SPD-а за кровне PV системе генерално се делим у три категорије, на основу присуства и типа спољног LPS-а:

(1) PV системи без спољног LPS-а

Као што је приказано на дијаграму (није овде укључен), ако зграда није опремљена спољним системом заштите од удара грома, SPD-ове треба инсталирати на основу резултата процене ризика од удара грома. Препоручује се инсталирање уређаја за заштиту од пренапона и на AC и на DC страни како би се заштитиле критичне PV компоненте.

За DC страну, DC SPD типа 2 (означен као DC1) треба инсталирати близу PV комбинаторне кутије или PV низа (ако се не користи комбинаторна кутија). Овај SPD штити зграду од спољашњих пренапона који се преносе кроз PV каблове и обично се инсталира одмах након што PV каблови уђу у зграду. Још један DC SPD типа 2 (означен као DC2) треба инсталирати близу DC улаза инвертора. Ако је дужина кабла између DC1 и инвертора мања од 10 метара, DC1 се може изоставити.

За AC страну, препоручује се AC SPD типа 2 (означен као AC1) на улазу AC мреже, обично се налази на главној разводној табли. Овај уређај штити од пренапона који долазе из комуналне електричне мреже. Да ли је AC1 потребан у систему без спољне заштите од удара грома зависи од резултата процене ризика од удара грома. Да би се заштитио скупи инвертор, AC SPD типа 2 (означен као AC2) се обично инсталира близу AC излаза инвертора. Ако је дужина кабла између AC1 и AC2 мања од 10 метара, AC2 се може изоставити. За детаљна упутства погледајте табелу конфигурације.

(2) PV системи са спољним LPS-ом који испуњавају прописану удаљеност раздвајања (изоловани LPS)

Као што је приказано на дијаграму, када зграда има спољни систем заштите од удара грома (као што су штапови или траке за хватање ваздуха) и када је кровни фотонапонски панел заштићен овим системом уз одржавање одговарајућег растојања, сматра се да је фотонапонски систем опремљен изолованим ЛПС-ом. Чак и у овом случају, инсталирање SPD-ова је и даље неопходно.

За системе са изолованим ЛПС-ом, подешавање SPD-а је слично системима без спољашње заштите од грома. DC SPD типа 2 треба инсталирати близу кутије комбинера или близу ПВ низа ако се кутија комбинера не користи. Још један DC SPD типа 2 треба поставити близу DC стране инвертора, а AC SPD типа 2 близу AC стране инвертора. Међутим, пошто се ПВ систем повезује унутар и ван зграде, AC SPD типа 1 је такође потребан на главној AC разводној табли где напајање из комуналне услуге улази у зграду. Погледајте табелу конфигурације за детаљна упутства о распореду.

(3) PV системи са спољним LPS-ом који не испуњавају прописану удаљеност раздвајања (неизоловани LPS)

У кровним фотонапонским системима где су панели преблизу спољашњем систему заштите од удара грома (LPS) и не могу да испуне потребну безбедносну удаљеност, сви метални делови фотонапонског система морају бити повезани са LPS-ом како би се осигурало правилно изједначавање потенцијала грома. Ово је уобичајени приступ који се користи за заштиту од удара грома на крову. У овој поставци, и AC и DC каблови се третирају као паралелни проводници у систему за везивање, што значи да могу бити директно погођени струјом грома. Зато IEC препоручује употребу уређаја за заштиту од пренапона типа 1 (SPD) - обично заједно са SPD-овима типа 2 - на кључним тачкама у систему: где фотонапонски каблови улазе у зграду, и на AC и DC страни важних уређаја попут инвертора.

Као што је приказано на дијаграму, DC1 треба инсталирати што је могуће ближе кутији за комбиновање или близу PV панела ако нема кутије за комбиновање. DC2 и AC2 треба поставити близу инвертора ради боље заштите. У већини случајева, потребни су и AC1 (на главној плочи) и AC2 (близу инвертора). Али ако је инвертор инсталиран унутар главне табле и деле исто уземљење, са дужинама кабла мањим или једнаким 0,5 метара, онда AC2 можда неће бити потребан. Можете погледати табелу за детаљна упутства за инсталацију.

1：DC1 се може изоставити под следећим условима: Ако је дужина кабла између DC1 и инвертора мања од 10 метара, а ниво напонске заштите (Up) AC2 је мањи или једнак 0,8 пута номиналном импулсном напону издржљивости PV панела (Uw); или ако је Up AC2 мањи или једнак 0,5 пута Uw и PE (заштитни уземљени) проводник је усмерен близу DC каблова.

2：AC2 се може изоставити под следећим условима: Ако је дужина кабла између AC1 и AC2 мања од 10 метара; или ако инвертор и главна разводна табла деле исту уземљивачку електроду, а каблови за прикључивање SPD-а нису дужи од 0,5 метара - на пример, ако је инвертор инсталиран унутар главне табле.

3：Минимална површина попречног пресека за уземљиваче SPD-а: За SPD-ове типа 2, бакарни уземљивач не сме бити мањи од 6 mm²; за SPD-ове типа 1, не сме бити мањи од 16 mm².

Избор DC SPD-ова у кровним PV системима углавном зависи од тога како је зграда заштићена од грома и како је систем ожичен. Према табели конфигурације и IEC стандардима, увек би требало да постоји заштитник од пренапона на DC страни инвертора. Међутим, додатни SPD-ови близу кутије за комбиновање – или близу PV панела ако нема кутије за комбиновање – потребни су само ако је кабл између панела и инвертора дужи од 10 метара.

Уз то речено, то се не ради свуда овако. У неким земљама — на пример у Немачкој — правила су у основи супротна. Тамо се заштита од пренапона једносмерне струје увек инсталира одмах поред фотонапонских панела, а потребно је додати једну близу инвертора само ако је кабл дужи од 10 метара.