Izbira naprav za prenapetostno zaščito za fotonapetostne sisteme - namestitev SPD-jev

1. Dejavniki, ki vplivajo na namestitev SPD-ja

Prenapetosti v strešnih fotonapetostnih (PV) sistemih so predvsem posledica neposrednih udarov strele (na ali v bližini stavbe ali PV opreme z LPS), inducirane napetosti zaradi sprememb električnega polja, povezanih s strelo, ali preklopnih operacij v omrežjih za distribucijo izmeničnega/enosmernega toka. Za oceno potrebe po prenapetostni zaščiti in določitev ustrezne zaščitne strategije je treba kot referenco uporabiti nazivno impulzno vzdržljivostno napetost (Uw) opreme. Razen če ocena tveganja ne določa drugače, je treba SPD namestiti na enosmerno in izmenično stran PV sistema.

Naprave znotraj PV sistema, ki lahko zahtevajo zaščito, vključujejo:

Razsmerniki, vključno z vmesniki za nizkonapetostni izmenični in enosmerni sistem, fotonapetostni nizi, notranja napeljava fotonapetostnega sistema, komponente, nameščene med razsmernikom in fotonapetostnimi nizi, kot so kombiniralne omarice; oprema, ki se uporablja za spremljanje in krmiljenje fotonapetostnega sistema.

V skladu s standardom IEC 61643-12 in ustreznimi oddelki standarda GB/T 21714 sta izbira in namestitev zaščitnih naprav za zaščito pred strelo (SPD) za fotonapetostne sisteme odvisna od več dejavnikov. Mednje spadajo gostota bliskov strele (NG) [1/km²·leto] ali povprečno število dni z nevihto na leto (T), značilnosti nizkonapetostnega napajalnega sistema (npr. nadzemni vodi ali podzemni kabli) in narava zaščitene opreme, ter ali je nameščen zunanji sistem za zaščito pred strelo (LPS) za zaščito fotonapetostnega sistema pred neposrednimi udari strele.

Če je prisoten zunanji LPS, na zahteve SPD vplivata raven zaščite (razred) LPS in ali je vzdrževana zahtevana ločilna razdalja (S) med LPS in PV sistemom (izoliran v primerjavi z neizoliranim LPS).

2. Vpliv različnih konfiguracij zunanjega LPS na zaščito pred strelo za PV sisteme

Namestitev SPD za strešne PV sisteme se običajno deli na tri kategorije, glede na prisotnost in vrsto zunanjega LPS:

(1) PV sistemi brez zunanjega LPS-ja

Kot je prikazano na diagramu (ni vključen tukaj), če stavba ni opremljena z zunanjim sistemom za zaščito pred strelo, je treba namestiti prenapetostne zaščite (SPD) na podlagi rezultata ocene tveganja strele. Priporočljivo je namestiti prenapetostne zaščite na izmenični in enosmerni strani, da zaščitite kritične fotonapetostne komponente.

Za stran enosmernega toka je treba v bližini omarice PV združevalnika ali PV polja (če se omarica PV ne uporablja) namestiti DC SPD tipa 2 (označen kot DC1). Ta SPD ščiti stavbo pred zunanjimi prenapetostmi, ki se prenašajo prek PV kablov, in je običajno nameščen tik za vstopom PV kablov v stavbo. Drug DC SPD tipa 2 (označen kot DC2) je treba namestiti v bližini vhoda DC razsmernika. Če je dolžina kabla med DC1 in razsmernikom krajša od 10 metrov, se lahko DC1 izpusti.

Za izmenično stran je na vhodu izmeničnega omrežja priporočljiva namestitev zaščitne naprave tipa 2 za izmenični tok (označene kot AC1), ki se običajno nahaja na glavni razdelilniku. Ta naprava ščiti pred prenapetostmi iz električnega omrežja. Ali je AC1 potreben v sistemu brez zunanje strelovodne zaščite, je odvisno od rezultatov ocene tveganja strele. Za zaščito dragega razsmernika je običajno nameščena zaščitna naprava tipa 2 za izmenični tok (označena kot AC2) v bližini izhoda izmeničnega toka razsmernika. Če je dolžina kabla med AC1 in AC2 manjša od 10 metrov, se AC2 lahko izpusti. Za podrobna navodila glejte konfiguracijsko tabelo.

(2) PV sistemi z zunanjim LPS, ki izpolnjujejo zahtevano ločilno razdaljo (izolirani LPS)

Kot je prikazano na diagramu, se šteje, da je PV sistem opremljen z izoliranim strelovodnim sistemom (LPS), kadar ima stavba zunanji sistem strelovodne zaščite (kot so lovilne palice ali trakovi) in je strešni PV sistem zaščiten s tem sistemom z ustrezno ločilno razdaljo. Tudi v tem primeru je namestitev SPD še vedno potrebna.

Pri sistemih z izoliranim LPS je nastavitev SPD podobna sistemom brez zunanje strelovodne zaščite. V bližini združevalnika ali v bližini fotonapetostnega sistema, če združevalec ni uporabljen, je treba namestiti enosmerni SPD tipa 2. Drug enosmerni SPD tipa 2 je treba namestiti blizu enosmerne strani razsmernika, izmenični SPD tipa 2 pa blizu izmenične strani razsmernika. Ker pa se fotonapetostni sistem priključuje v stavbo in iz nje, je na glavni razdelilniku izmeničnega toka, kjer napajanje iz omrežja vstopa v stavbo, potreben tudi izmenični SPD tipa 1. Za podrobna navodila za postavitev glejte konfiguracijsko tabelo.

(3) PV sistemi z zunanjim LPS, ki ne dosegajo zahtevane ločilne razdalje (neizolirani LPS)

V strešnih fotonapetostnih sistemih, kjer so paneli preblizu zunanjega sistema za zaščito pred strelo (LPS) in ne morejo doseči zahtevane varnostne razdalje, je treba vse kovinske dele fotonapetostnega sistema priključiti na LPS, da se zagotovi ustrezna izenačitev potencialov strele. To je običajen pristop, ki se uporablja za zaščito pred strelo na strehi. Pri tej nastavitvi se tako kabli AC kot DC obravnavajo kot vzporedni vodniki v sistemu za vezavo, kar pomeni, da jih lahko neposredno prizadene tok strele. Zato IEC priporoča uporabo prenapetostnih zaščitnih naprav tipa 1 (SPD) – običajno skupaj s SPD tipa 2 – na ključnih točkah v sistemu: kjer fotonapetostni kabli vstopajo v stavbo, in na strani AC in DC pomembnih naprav, kot je razsmernik.

Kot je prikazano na diagramu, je treba DC1 namestiti čim bližje združevalniku ali blizu fotonapetostnega sistema, če združevalnika ni. DC2 in AC2 je treba namestiti blizu razsmernika, da mu zagotovite boljšo zaščito. V večini primerov sta potrebna oba AC1 (na glavni plošči) in AC2 (blizu razsmernika). Če pa je razsmernik nameščen znotraj glavne plošče in si delita isto ozemljitev, z dolžino kablov, manjšo ali enako 0,5 metra, potem AC2 morda ni potreben. Za podrobna navodila za namestitev si lahko ogledate tabelo.

1：DC1 se lahko izpusti pod naslednjimi pogoji: če je dolžina kabla med DC1 in razsmernikom krajša od 10 metrov in je raven napetostne zaščite (Up) AC2 manjša ali enaka 0,8-kratniku nazivne impulzne vzdržne napetosti PV-generatorja (Uw); ali če je Up AC2 manjša ali enaka 0,5-kratniku Uw in je vodnik PE (zaščitna ozemljitev) speljan blizu kablov enosmernega toka.

2：AC2 se lahko izpusti pod naslednjimi pogoji: če je dolžina kabla med AC1 in AC2 krajša od 10 metrov; ali če si razsmernik in glavna razdelilna omarica delita isto ozemljitveno elektrodo in priključni kabli SPD niso daljši od 0,5 metra – na primer, če je razsmernik nameščen znotraj glavne omarice.

3: Najmanjši prečni prerez ozemljitvenih vodnikov SPD: Za SPD tipa 2 mora biti bakreni ozemljitveni vodnik najmanj 6 mm²; za SPD tipa 1 pa najmanj 16 mm².

Izbira prenapetostnih zaščitnikov na enosmerni strani v strešnih fotonapetostnih sistemih je odvisna predvsem od zaščite stavbe pred strelo in ožičenja sistema. V skladu s konfiguracijsko tabelo in standardi IEC mora biti na enosmerni strani razsmernika vedno nameščena prenapetostna zaščita. Dodatni prenapetostni zaščitniki v bližini kombinirane omarice – ali v bližini fotonapetostnih panelov, če kombinirane omarice ni – pa so potrebni le, če je kabel med paneli in razsmernikom daljši od 10 metrov.

Vendar pa se to ne počne povsod tako. V nekaterih državah – na primer v Nemčiji – so pravila v bistvu nasprotna. Tam je prenapetostna zaščita enosmernega toka vedno nameščena tik ob PV panelih, v bližini razsmernika pa jo morate dodati le, če je dolžina kabla daljša od 10 metrov.