DC SPD چيست؟

با افزایش تقاضا برای انرژی پاک و تجدیدپذیر، استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) نیز افزایش می‌یابد. این سیستم‌ها، در حالی که مزایای متعددی را ارائه می‌دهند، با مجموعه‌ای از چالش‌های خاص خود نیز همراه هستند. یکی از جنبه‌های حیاتی برای اطمینان از ایمنی و طول عمر یک نصب خورشیدی، محافظت از آن در برابر نوسانات برق است. دستگاه‌های حفاظت از نوسان جریان مستقیم (DC SPDs) به طور خاص برای محافظت از سیستم خورشیدی شما در برابر این رویدادهای بالقوه آسیب‌رسان طراحی شده‌اند.

DC SPDs چیست؟

DC SPDs معمولاً در سیستم‌های انرژی خورشیدی، مخابرات، خودرو و اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شوند. دستگاه‌های حفاظت از نوسان DC، عملکردی مشابه AC SPDs دارند، اما به طور خاص برای سیستم‌های الکتریکی جریان مستقیم (DC) طراحی شده‌اند.

در سیستم‌های انرژی خورشیدی، DC SPDs اجزای ضروری برای محافظت از پنل‌های فتوولتائیک (PV)، اینورترها، کنترل‌کننده‌های شارژ و سایر اجزای سیستم در برابر نوسانات ولتاژ ناشی از صاعقه، نوسانات شبکه یا عملیات سوئیچینگ هستند.

این نوسانات می‌توانند خطر قابل توجهی برای تأسیسات خورشیدی ایجاد کنند و به طور بالقوه باعث آسیب به تجهیزات گران‌قیمت و قطع تولید برق شوند.

به طور مشابه، در شبکه‌های مخابراتی، در الکترونیک خودرو و کاربردهای صنعتی، دستگاه‌های حفاظت از نوسان DC نقش حیاتی در محافظت در برابر افزایش ولتاژ و اختلالات گذرا دارند.

یک DC SPD چگونه کار می‌کند؟

یک DC SPD در درجه اول از دو جزء اصلی تشکیل شده است: وریستور اکسید فلزی (MOV) و لوله تخلیه گاز (GDT).

1. وریستور اکسید فلزی (MOV):

وریستور اکسید فلزی، که اغلب به عنوان قلب دستگاه حفاظت از نوسان نامیده می‌شود، یک دستگاه نیمه‌رسانا است که قادر به منحرف کردن ولتاژ اضافی از تجهیزات حساس است. این دستگاه از یک ماده سرامیکی مانند تشکیل شده است که از دانه‌های اکسید روی با مقدار کمی اکسیدهای فلزی دیگر تشکیل شده است. MOV بین خط و زمین متصل می‌شود و به طور مداوم ولتاژ را نظارت می‌کند. هنگامی که یک نوسان رخ می‌دهد، ولتاژ در سراسر MOV فراتر از حد آستانه خود افزایش می‌یابد و به آن اجازه می‌دهد تا شروع به هدایت کند.

MOV مانند یک مقاومت غیرخطی عمل می‌کند، به این معنی که امپدانس آن با افزایش ولتاژ در سراسر آن کاهش می‌یابد. هنگامی که افزایش ولتاژ ناشی از نوسان به آستانه می‌رسد، مقاومت MOV به شدت کاهش می‌یابد و جریان اضافی را به زمین منحرف می‌کند. این امر به طور موثر ولتاژ را در سراسر مدار محافظت شده محدود می‌کند و از آسیب رساندن به تجهیزات متصل جلوگیری می‌کند.

با این حال، توجه به این نکته مهم است که MOVs دارای طول عمر محدودی هستند و ممکن است به دلیل نوسانات مکرر در طول زمان تخریب شوند. از این رو، لازم است به طور دوره‌ای MOVs را آزمایش و در صورت نیاز تعویض کنید تا از حفاظت بهینه در برابر نوسان اطمینان حاصل شود.

2. لوله تخلیه گاز (GDT):

علاوه بر MOV، بسیاری از DC SPDs دارای یک لوله تخلیه گاز نیز هستند. این جزء با عمل به عنوان یک دستگاه گیره ولتاژ ثانویه، محافظت تکمیلی را فراهم می‌کند. این دستگاه زمانی فعال می‌شود که ولتاژ از سطح گیره MOV فراتر رود و قابلیت‌های حفاظت از نوسان آن را تکمیل می‌کند.

یک لوله تخلیه گاز از یک لوله شیشه‌ای مهر و موم شده تشکیل شده است که با یک گاز بی‌اثر، معمولاً یک گاز نجیب مانند نئون یا آرگون پر شده است. این لوله حاوی دو الکترود است که در یک فاصله مشخص از هم قرار دارند. در شرایط عملیاتی عادی، لوله تخلیه گاز غیر رسانا باقی می‌ماند. با این حال، هنگامی که یک نوسان رخ می‌دهد، ولتاژ از ولتاژ شکست گاز فراتر می‌رود و منجر به یک فرآیند یونیزاسیون سریع می‌شود.

پس از یونیزاسیون، لوله تخلیه گاز به یک مسیر رسانای امپدانس پایین تبدیل می‌شود. این امر جریان اضافی را از مدار محافظت شده منحرف می‌کند و از رسیدن آن به تجهیزات جلوگیری می‌کند. ترکیب MOV و GDT حفاظت از نوسان را در سیستم‌های DC افزایش می‌دهد.

اهمیت DC SPDs در سیستم‌های خورشیدی

یک DC SPD یک جزء حیاتی در سیستم‌های PV خورشیدی است که برای محافظت از اجزای سیستم در برابر آسیب ناشی از نوسانات برق طراحی شده است. نوسانات می‌توانند توسط رویدادهای مختلفی مانند صاعقه، اختلالات در شبکه برق و سوئیچینگ بار الکتریکی بزرگ در داخل یک ساختمان ایجاد شوند. این نوسانات می‌توانند آسیب قابل توجهی به پنل‌های خورشیدی، اینورترها و سایر اجزای سیستم وارد کنند و منجر به تعمیرات پرهزینه یا حتی تعویض شوند.

با محدود کردن ولتاژ و هدایت جریان نوسان از اجزای سیستم PV، یک DC SPD از آنها در برابر آسیب احتمالی محافظت می‌کند. این حفاظت تضمین می‌کند که نصب خورشیدی شما در طول زمان کارآمد و بادوام باقی می‌ماند.

دستگاه‌های حفاظت از نوسان DC برای سیستم خورشیدی

دستگاه‌های حفاظت از نوسان DC در جعبه‌های ترکیبی PV نصب می‌شوند تا از عملکرد اینورتر پمپ خورشیدی اطمینان حاصل شود و از خرابی پمپاژ آب به دلیل نوسانات ناگهانی جلوگیری شود.

اتصال یک DC SPD به سیستم خورشیدی شما

اتصال صحیح یک DC SPD به سیستم PV خورشیدی شما برای اثربخشی و ایمنی آن بسیار مهم است. هنگام اتصال یک DC SPD از این دستورالعمل‌های کلی پیروی کنید:

1. محل بهینه را تعیین کنید: DC SPD را تا حد امکان نزدیک به منبع احتمالی نوسان، مانند آرایه PV، اینورتر یا جعبه ترکیبی قرار دهید. این امر طول کابل‌های اتصال را به حداقل می‌رساند و خطر آسیب را کاهش می‌دهد.

2. سیستم را خاموش کنید: قبل از ایجاد هرگونه اتصال، اطمینان حاصل کنید که سیستم PV کاملاً خاموش شده و از خطرات احتمالی الکتریکی جدا شده است.

3. SPD را وصل کنید: DC SPD معمولاً دارای سه ترمینال است: یکی برای ترمینال مثبت آرایه PV (با علامت '+')، یکی برای ترمینال منفی (با علامت '-') و یکی برای زمین (با علامت 'PE' یا 'GND'). کابل‌های مربوطه را از آرایه PV و سیستم زمین به ترمینال‌های مربوطه در SPD وصل کنید.

4. اتصالات را تأیید کنید: دوباره بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که همه اتصالات ایمن و به درستی سفت شده‌اند. اتصالات شل ممکن است منجر به قوس الکتریکی شود و خطر ایمنی ایجاد کند و باعث آسیب احتمالی به سیستم شود.

نتیجه:

به طور خلاصه، یک دستگاه حفاظت از نوسان DC یک جزء ضروری در محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس در برابر افزایش ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی جریان مستقیم است. با استفاده از اجزایی مانند وریستورهای اکسید فلزی و لوله‌های تخلیه گاز، این دستگاه‌ها ولتاژ اضافی را از مدار محافظت شده منحرف می‌کنند و از عملکرد بدون وقفه آن اطمینان حاصل می‌کنند. اهمیت دستگاه‌های حفاظت از نوسان را نمی‌توان نادیده گرفت، زیرا آنها خطرات مرتبط با نوسانات ولتاژ را کاهش می‌دهند، از آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کنند و به ایمنی کلی سیستم‌های الکتریکی کمک می‌کنند.