Izbor uređaja za zaštitu od prenapona za fotonaponske sisteme - instalacija SPD-ova

1. Faktori koji utiču na instalaciju SPD-a

Prenaponi u krovnim fotonaponskim (PV) sistemima prvenstveno su uzrokovani direktnim udarima groma (na ili blizu zgrade ili PV opreme sa LPS-om), induciranim naponom od promjena električnog polja povezanih s grmljavinom ili preklopnim operacijama u AC/DC distributivnim mrežama. Da bi se procijenila potreba za prenaponskom zaštitom i odredila odgovarajuća zaštitna strategija, nazivni impulsni napon (Uw) opreme treba koristiti kao referencu. Osim ako procjenom rizika nije drugačije određeno, SPD-ove treba instalirati i na DC i na AC strani PV sistema.

Uređaji unutar PV sistema koji mogu zahtijevati zaštitu uključuju:

Invertori, uključujući interfejse za niskonaponski AC i DC sistem, PV paneli, unutrašnje ožičenje PV sistema, komponente instalirane između invertora i PV panela, kao što su kombinovane kutije; oprema koja se koristi za praćenje i kontrolu PV sistema.

Prema IEC 61643-12 i relevantnim odjeljcima GB/T 21714, izbor i instalacija SPD-ova za PV sisteme zavise od više faktora. To uključuje gustinu udara groma na tlu (NG) [1/km²·godina] ili prosječan broj dana sa grmljavinom godišnje (T), karakteristike niskonaponskog sistema napajanja (npr. nadzemni vodovi ili podzemni kablovi) i prirodu opreme koja se štiti, da li je instaliran vanjski sistem zaštite od groma (LPS) za zaštitu PV sistema od direktnih udara groma.

Ako je prisutan eksterni LPS, na zahtjeve SPD-a utiče nivo zaštite (klasa) LPS-a i to da li se održava potrebna udaljenost razdvajanja (S) između LPS-a i PV sistema (izolovani naspram neizolovanog LPS-a).

2. Utjecaj različitih konfiguracija vanjskog LPS-a na zaštitu od groma za PV sisteme

Instalacija SPD-a za krovne PV sisteme uglavnom se dijeli u tri kategorije, na osnovu prisustva i vrste vanjskog LPS-a:

(1) PV sistemi bez vanjskog LPS-a

Kao što je prikazano na dijagramu (nije ovdje uključen), ako zgrada nije opremljena vanjskim sistemom zaštite od udara groma, SPD-ove treba instalirati na osnovu rezultata procjene rizika od udara groma. Preporučuje se ugradnja uređaja za zaštitu od prenapona i na AC i na DC strani kako bi se zaštitile kritične PV komponente.

Za DC stranu, DC SPD tipa 2 (označen kao DC1) treba biti instaliran u blizini PV kombinovane kutije ili PV panela (ako se ne koristi kombinovana kutija). Ovaj SPD štiti zgradu od vanjskih prenapona koji se prenose kroz PV kablove i obično se instalira odmah nakon što PV kablovi uđu u zgradu. Drugi DC SPD tipa 2 (označen kao DC2) treba biti instaliran u blizini DC ulaza invertera. Ako je dužina kabla između DC1 i invertera manja od 10 metara, DC1 se može izostaviti.

Za AC stranu, preporučuje se AC SPD tipa 2 (označen kao AC1) na ulazu AC mreže, obično smještenom na glavnoj razvodnoj ploči. Ovaj uređaj štiti od prenapona koji dolaze iz komunalne mreže. Da li je AC1 potreban u sistemu bez vanjske zaštite od groma zavisi od rezultata procjene rizika od groma. Da bi se zaštitio skupi inverter, AC SPD tipa 2 (označen kao AC2) se obično instalira blizu AC izlaza invertera. Ako je dužina kabla između AC1 i AC2 manja od 10 metara, AC2 se može izostaviti. Za detaljne smjernice pogledajte tabelu konfiguracije.

(2) PV sistemi sa vanjskim LPS-om koji zadovoljavaju potrebnu udaljenost razdvajanja (izolirani LPS)

Kao što je prikazano na dijagramu, kada zgrada ima vanjski sistem zaštite od groma (kao što su hvataljke ili trake) i kada je krovni fotonaponski panel zaštićen ovim sistemom uz održavanje odgovarajućeg razmaka, fotonaponski sistem se smatra opremljenim izolovanim LPS-om. Čak i u ovom slučaju, ugradnja SPD-ova je i dalje neophodna.

Za sisteme sa izolovanim LPS-om, podešavanje SPD-a je slično sistemima bez ikakve vanjske zaštite od groma. DC SPD tipa 2 treba biti instaliran blizu kutije za kombinovanje ili blizu PV panela ako se kutija za kombinovanje ne koristi. Drugi DC SPD tipa 2 treba biti postavljen blizu DC strane invertora, a AC SPD tipa 2 blizu AC strane invertora. Međutim, budući da se PV sistem povezuje unutar i izvan zgrade, AC SPD tipa 1 je također potreban na glavnoj AC razvodnoj ploči gdje napajanje iz komunalne mreže ulazi u zgradu. Pogledajte tabelu konfiguracije za detaljne smjernice o rasporedu.

(3) PV sistemi sa vanjskim LPS-om koji ne zadovoljavaju potrebnu udaljenost razdvajanja (neizolirani LPS)

U krovnim PV sistemima gdje su paneli preblizu vanjskom sistemu zaštite od groma (LPS) i ne mogu ispuniti potrebnu sigurnosnu udaljenost, svi metalni dijelovi PV sistema moraju biti spojeni na LPS kako bi se osiguralo pravilno izjednačavanje potencijala groma. Ovo je uobičajeni pristup koji se koristi za zaštitu od groma na krovu. U ovom postavljanju, i AC i DC kablovi se tretiraju kao paralelni provodnici u sistemu vezivanja, što znači da mogu biti direktno pogođeni strujom groma. Zato IEC preporučuje upotrebu uređaja za zaštitu od prenapona tipa 1 (SPD) - obično zajedno sa SPD-ovima tipa 2 - na ključnim tačkama u sistemu: gdje PV kablovi ulaze u zgradu, i na AC i DC strani važnih uređaja poput invertera.

Kao što je prikazano na dijagramu, DC1 treba instalirati što bliže razvodnoj kutiji ili blizu PV panela ako nema razvodne kutije. DC2 i AC2 treba postaviti blizu invertora radi bolje zaštite. U većini slučajeva, potrebni su i AC1 (na glavnoj ploči) i AC2 (blizu invertora). Ali ako je invertor instaliran unutar glavne ploče i dijele isto uzemljenje, s dužinom kabela manjom ili jednakom 0,5 metara, tada AC2 možda neće biti potreban. Možete provjeriti tabelu za detaljne upute za instalaciju.

1：DC1 se može izostaviti pod sljedećim uvjetima: Ako je dužina kabela između DC1 i pretvarača manja od 10 metara, a nivo naponske zaštite (Up) AC2 je manji ili jednak 0,8 puta nazivnom impulsnom naponu otpornosti PV panela (Uw); ili ako je Up AC2 manji ili jednak 0,5 puta Uw i PE (zaštitni uzemljeni) provodnik je usmjeren blizu DC kablova.

2：AC2 se može izostaviti pod sljedećim uvjetima: Ako je dužina kabela između AC1 i AC2 manja od 10 metara; ili ako inverter i glavna razvodna ploča dijele istu uzemljujuću elektrodu, a SPD priključni kabeli nisu duži od 0,5 metara - na primjer, ako je inverter instaliran unutar glavne ploče.

3： Minimalna površina poprečnog presjeka za SPD uzemljivače: Za SPD-ove tipa 2, bakreni uzemljivač ne smije biti manji od 6 mm²; za SPD-ove tipa 1 ne smije biti manji od 16 mm².

Izbor DC-stranskih SPD-ova u krovnim PV sistemima uglavnom zavisi od toga kako je zgrada zaštićena od groma i kako je sistem ožičen. Prema tabeli konfiguracije i IEC standardima, uvijek bi trebao postojati zaštitnik od prenapona na DC strani invertora. Međutim, dodatni SPD-ovi u blizini razvodne kutije - ili u blizini PV panela ako nema razvodne kutije - potrebni su samo ako je kabl između panela i invertora duži od 10 metara.

Uprkos tome, to se ne radi svugdje ovako. U nekim zemljama - na primjer u Njemačkoj - pravila su u osnovi suprotna. Tamo se DC zaštita od prenapona uvijek instalira odmah pored PV panela, a potrebno ju je dodati blizu invertera samo ako je dužina kabla veća od 10 metara.