Глобалният преход към възобновяема енергия постави фотоволтаичните (PV) системи като крайъгълен камък на устойчивото производство на енергия. Тези системи, често инсталирани на открити места на открито и свързани към обширни електрически мрежи, по своята същност са уязвими на преходни пренапрежения, известни като пренапрежения или пикове. Тези пренапрежения, произхождащи както от външни източници, като удари от мълнии, така и от вътрешни източници, като превключващи операции в мрежата или инвертори, представляват значителна заплаха за целостта и дълголетието на системата. Следователно, интегрирането на устройства за защита от пренапрежение (SPD) не е просто подобрение, а критична необходимост за осигуряване на надеждността, безопасността и икономическата жизнеспособност на всяка фотоволтаична инсталация.
Източници на заплахи от пренапрежение във фотоволтаичните системи
Разбирането на произхода на пренапреженията е от ключово значение за прилагането на ефективна защита. Заплахите са две:
Външни пренапрежения (мълния): Директен удар на мълния във фотоволтаична матрица или заобикалящата земя може да причини катастрофални щети. По-често индиректните удари предизвикват масивни пренапрежения в електрическите проводници и металните компоненти на системата. Дори далечни удари могат да свържат електромагнитни импулси в обширното окабеляване на фотоволтаична инсталация.
Вътрешни пренапрежения (преходни процеси на превключване): Те се генерират в самата електрическа система. Работата на прекъсвачи, контактори или бързото превключване на силовата електроника на инвертора може да създаде високо-честотни пикове на напрежението. Освен това колебанията в електропреносната мрежа, като превключване на кондензаторни батерии, също могат да се разпространят във фотоволтаичната система.
Без защита тези преходни пренапрежения могат да доведат до незабавно и необратимо разрушаване на чувствителни и скъпи компоненти, предимно фотоволтаичните модули и инвертора. Те могат също да причинят кумулативно влошаване на изолацията и електронните компоненти, водещо до преждевременна повреда и намален живот на системата.
Ролята и разположението на SPD във фотоволтаичната система
SPD функционира като предпазен клапан за електрически системи. Той ограничава преходните пренапрежения, като безопасно отклонява ударния ток към земята, като по този начин ограничава напрежението до ниво, което е безопасно за свързаното оборудване. Цялостната SPD стратегия за фотоволтаична система включва координиран много{2}}етапен подход, често наричан зониране:
Странична защита от постоянен ток (PV масив към инвертор): Страната с постоянен ток на системата, включваща слънчевите панели и кабелите, минаващи към инвертора, е силно податлива на индуцирани от мълнии-пренапрежения.
SPD тип 1 обикновено се инсталират в главната кутия на DC комбинатора. Те са проектирани да издържат на много високи импулсни токове от директни или близки удари на мълния, осигурявайки първата линия на защита.
Тези SPD защитават DC кабелите и DC входното стъпало на инвертора, което е един от най-уязвимите и скъпи компоненти за подмяна.
AC странична защита (връзка на инвертора към мрежата): AC изходът на инвертора и точката на свързване към главната мрежа също изискват стабилна защита.
Тип 2 SPDs са инсталирани на AC разпределителното табло, често близо до изхода на инвертора. Тяхната основна роля е да предпазват от преходни процеси при превключване и пренапрежения, произхождащи от мрежата, като им предпазват от повреда на AC изходната верига на инвертора.
Може също да се изисква SPD тип 1 на главния обслужващ вход, ако фотоволтаичната система е инсталирана в сграда, осигурявайки координирана защита за цялата електрическа инсталация.
Защита на данни/комуникационна линия: Съвременните фотоволтаични системи често включват оборудване за наблюдение и комуникация. SPD за линии за данни (напр. Ethernet, RS485) са от съществено значение за защита на тези чувствителни сигнални портове от пренапрежения, предизвикани от комуникационните кабели.
Основни съображения при избора на SPD
Изборът на правилния SPD включва няколко технически параметъра:
Максимално непрекъснато работно напрежение (Uc): Трябва да е по-високо от максималното системно напрежение (както DC, така и AC).
Ниво на защита по напрежение (Нагоре): Това е максималното напрежение, което ще бъде предадено на оборудването. По-ниското Up предлага по-добра защита, но трябва да е съвместимо с издържаното напрежение на оборудването.
Номинален разряден ток (In) и импулсен ток (Iimp): Тези оценки показват способността на SPD да разрежда ударни токове. SPD тип 1 се характеризират с Iimp, докато тип 2 с In, отразявайки техните различни защитни роли.
В заключение, тъй като фотоволтаичните системи стават все по-неразделна част от нашата енергийна инфраструктура, запазването на тази инвестиция е от първостепенно значение. Устройствата за защита от пренапрежение осигуряват стабилно и ценово-ефективно решение за смекчаване на рисковете, породени от преходни пренапрежения. Чрез прилагане на добре-разработена SPD схема, която обхваща както DC, така и AC страните на системата, монтажниците и собствениците могат значително да увеличат времето за работа на системата, да защитят ценни активи и да осигурят дългосрочно-надеждно генериране на чиста слънчева енергия. Игнориране на тази критика
