بررسی اجمالی
صاعقه غیر مستقیم مخرب است.مشاهدات حدیثی در مورد فعالیت صاعقه معمولاً شاخص ضعیفی از سطح ولتاژ بیش از حد ناشی از صاعقه در آرایه های PV است.صاعقه غیر مستقیم می تواند به آسانی به اجزای حساس داخل تجهیزات PV آسیب برساند ، که اغلب هزینه زیادی برای تعمیر یا جایگزینی قطعات آسیب دیده دارد و بر قابلیت اطمینان سیستم PV تأثیر می گذارد.ولتاژ بیش از حد بستگی به شرایط راه اندازی هر سیستم PV و سیم کشی دارد.
سیستم های PV در فضاهای باز بزرگ ، معمولاً در مزارع یا بالای ساختمان ها قرار می گیرند.ابرهای بارانی باریده که در چنین زمینه های باز انباشته می شوند ، تمایل به انتشار بار به شکل رعد و برق دارند.هنگامی که این اتفاق می افتد ، احتمالاً افزایش ولتاژ رخ می دهد.هرچه میدان وسیع تر باشد احتمال تخریب بیشتر است.
وقتی یک سیستم PV در یک سایت صنعتی قرار دارد ، عملیات و تجهیزات تجاری نیز در خطر است.اینورترها گران هستند ، اما برای کاربردهای صنعتی ، خرابی حتی گران تر ، هزینه زمان توقف است.
هنگامی که رعد و برق به یک سیستم PV خورشیدی برخورد می کند ، باعث ایجاد جریان و ولتاژ گذرا در حلقه های سیم سیستم PV خورشیدی می شود.این جریانها و ولتاژهای گذرا در پایانه های تجهیزات ظاهر می شوند و احتمالاً باعث خرابی عایق و دی الکتریک در اجزای الکتریکی و الکترونیکی PV خورشیدی مانند پانل های PV ، اینورتر ، تجهیزات کنترل و ارتباطات و همچنین دستگاههایی در نصب ساختمان می شوند.جعبه آرایه ، اینورتر و دستگاه MPPT (ردیاب حداکثر نقطه قدرت) دارای بالاترین نقاط خرابی هستند.
برای جلوگیری از عبور انرژی زیاد از طریق وسایل الکترونیکی و ایجاد ولتاژ زیاد در سیستم PV ، موجهای ولتاژ باید مسیری به سمت زمین داشته باشند.برای انجام این کار ، تمام سطوح رسانا باید مستقیماً زمین شده و تمام سیم کشی هایی که به سیستم وارد و از آن خارج می شوند (مانند کابل های اترنت و جریان برق AC) از طریق SPD به زمین متصل شوند.
برای هر گروه از رشته های درون جعبه آرایه ، جعبه نوترکیب ، و همچنین قطع دی سی ، یک دستگاه محافظت در برابر افزایش نیاز است.
انتخاب و نصب دستگاه حفاظت در برابر افزایش جریان برای سیستم های PV
سیستم های PV دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند ، بنابراین نیاز به استفاده از SPD هایی دارد که مخصوص سیستم های PV طراحی شده اند.
سیستم های PV دارای ولتاژ سیستم DC بالا تا 1500 ولت هستند.حداکثر نقطه قدرت آنها در چند درصد کمتر از جریان اتصال کوتاه سیستم عمل می کند.
برای تعیین ماژول SPD مناسب برای سیستم PV و نصب آن ، باید موارد زیر را بدانید:
تراکم فلاش دور رعد و برق ؛
دمای عملکرد سیستم ؛
ولتاژ سیستم ؛
رتبه فعلی اتصال کوتاه سیستم ؛
سطح شکل موج که باید در برابر (صاعقه غیر مستقیم یا مستقیم) محافظت شود.
جریان تخلیه اسمی
الزامات SPD برای نصب که توسط سیستم حفاظت از صاعقه خارجی (LPS) محافظت می شود ، به کلاس انتخابی LPS بستگی دارد و اینکه آیا فاصله جداسازی بین LPS و نصب PV جدا یا غیر ایزوله است.IEC 62305-3 الزامات فاصله جداسازی برای LPS خارجی را توضیح می دهد.
برای داشتن اثر محافظتی ، سطح حفاظت ولتاژ SPD (Up) باید 20٪ کمتر از قدرت دی الکتریک تجهیزات پایانه سیستم باشد.
استفاده از SPD با جریان مقاوم در برابر اتصال کوتاه مهمتر از جریان اتصال کوتاه رشته آرایه خورشیدی است که SPD به آن متصل است.SPD که در خروجی dc ارائه می شود باید دارای MCOV dc برابر یا بیشتر از حداکثر ولتاژ سیستم فتوولتائیک پنل باشد.
SPD برای قسمت Dc سیستم های فتوولتائیک
منابع PV دارای ویژگی های جریان و ولتاژ بسیار متفاوتی نسبت به منابع DC معمولی هستند: آنها دارای ویژگی غیر خطی هستند و باعث ماندگاری طولانی مدت قوس های مشتعل می شوند.بنابراین ، منابع فعلی PV نه تنها به کلیدهای PV بزرگتر و فیوزهای PV نیاز دارند ، بلکه به یک قطع کننده برای دستگاه محافظ در برابر ضربه که با این طبیعت منحصر به فرد سازگار است و قادر به کنار آمدن با جریان های PV است ، نیاز دارند.
SPD های نصب شده در طرف دی سی همیشه باید به طور خاص برای برنامه های دی سی طراحی شوند.استفاده از SPD در طرف اشتباه AC یا DC در شرایط خطا خطرناک است.
نصب و راه اندازی
SPD ها همیشه باید در بالادست دستگاههایی که قرار است از آنها محافظت کنند نصب شوند.NFPA 780 12.4.2.1 می گوید که حفاظت در برابر ضربه باید در خروجی dc صفحه خورشیدی از مثبت به زمین و منفی به زمین ، در جعبه ترکیب کننده و نوترکیب چند صفحه خورشیدی و در خروجی AC اینورتر ارائه شود.
نصب مناسب SPD متکی به سه مقدار است که عبارتند از:
حداکثر ولتاژ کار مداوم: ولتاژی که SPD فعال می کند.
سطح حفاظت از ولتاژ: دسته ولتاژ بیش از حد تجهیزات باید بالاتر از سطح حفاظت ولتاژ SPD باشد.
جریان تخلیه اسمی: حداکثر مقدار شکل موج (20/8 میکرومتر برای SPD های نوع 2) که SPD قادر به تحمل پس از موجهای مکرر است.
نحوه ترکیب SPD ها با اینورترها
مزارع PV از تجهیزات بسیار حساسی تشکیل شده است که نیاز به حفاظت گسترده دارند.از آنجا که مزارع PV قدرت جریان مستقیم (DC) ایجاد می کنند ، اینورترها (که برای تبدیل این قدرت از DC به ac ضروری هستند) جزء اساسی تولید الکتریکی آنها هستند.متأسفانه ، اینورترها نه تنها بسیار مستعد صاعقه هستند ، بلکه فوق العاده گران هستند.
NFPA 780 12.4.2.3 در صورتی که اینورتر سیستم بیش از 30 متر از نزدیکترین ترکیب کننده یا جعبه نوترکیب فاصله داشته باشد ، به SPD های اضافی در ورودی DC اینورتر نیاز دارد.
در صورت وجود محافظ سیم (مانند فیوزها ، قطع کننده های دی سی یا دیودهای رشته ای) SPD را بین فیوزها و اینورتر نصب کنید
برای اتصال SPD در صورت وجود اینورتر با جعبه فیوز یکپارچه ، از دور زدن فیوزهای داخلی و اتصال فیوزهای سیم خارجی اطمینان حاصل کنید.
اینورترهای رشته ای باید تا حد امکان نزدیک به رشته ها نصب شوند.کابلهای SPD که به شبکه L+/L- و بین بلوک ترمینال SPD و شینه زمینی متصل می شوند باید کمتر از 2.5 متر باشند.هرچه کابلهای اتصال کوتاهتر باشد ، حفاظت کارآمدتر و مقرون به صرفه تر خواهد بود.
برای اینورترهایی که فقط یک ردیاب MPP دارند ، رشته را قبل از اینورتر ترکیب کرده و آنها را در نقطه اتصال به SPD وصل کنید.
هنگامی که اینورتر دارای چند ردیاب MPP باشد ، ترکیب SPD باید برای هر ورودی برنامه ریزی شود.برای هر ورودی که با یک دیود رشته ای ادغام شده است باید از SPD استفاده شود.
منابع
[1] راهنمای حفاظت از صاعقه ، استاندارد DIN EN 62305 - 3 ، 2014.
[2] استاندارد برای دستگاه های محافظ در برابر افزایش ، UL 1449 ، 2014.
[3] دستگاه های محافظ در برابر ولتاژ پایین - قسمت 32: دستگاه های محافظ در برابر افزایش جریان متصل به طرف دی سی تاسیسات فتوولتائیک - اصول انتخاب و کاربرد ، استاندارد IEC 61643-32 ، 2 017.
