كيفية اختيار سرعة الدوران للنظام الشمسي

هل تقلق من أن نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية باهظ الثمن قد يتضرر بسهولة ذات يوم؟ ومع ذلك، فإن الواقع هو أنه بدون الحماية من الاندفاع، حتى أصغر ارتفاع في الجهد يمكن أن يتلف كل جهاز إلكتروني يسحب الطاقة من مصفوفة الألواح الشمسية. بالإضافة إلى ذلك، بدون الحماية من الصواعق، ستكون أي استثمارات تقوم بها في كفاءة الطاقة عديمة الفائدة، حيث أن الصواعق هي أحد الأسباب الرئيسية لفشل الألواح الشمسية.

يعد اختيار جهاز الحماية من الاندفاع (SPD) المناسب قرارًا حاسمًا لضمان طول عمر وموثوقية نظام الطاقة الشمسية الخاص بك.

تم تصميم جهاز SPD الخاص بالطاقة الشمسية لحماية الألواح الشمسية والمعدات المرتبطة بها من اندفاعات الطاقة وارتفاعات الجهد العابر. إنه يحول الجهد الزائد والتيارات المتدفقة إلى الأرض، مما يحمي نظامك من التلف.

لماذا تحتاج أنظمة الطاقة الشمسية/الكهروضوئية إلى الحماية من الاندفاع؟

كما تعلم، يتم تركيب الألواح الشمسية في الهواء الطلق. وهذا يجعلها عرضة بشكل مباشر لظروف قاسية مثل المطر والرياح والغبار. من بين الأحوال الجوية، تتطلب ضربات الصواعق اهتمامًا خاصًا لأنها يمكن أن تؤثر بشدة على سلامة وأداء نظام الطاقة الكهروضوئية.

تعتبر أنظمة الطاقة الشمسية عرضة بشكل خاص للتلف الناتج عن الاندفاع لعدة أسباب:

- موقع مكشوف: عادة ما يتم تركيب مصفوفات الطاقة الشمسية في أوضاع مرتفعة ومكشوفة.
- تشغيل الكابلات الممتدة: يمكن لكابلات الطاقة المستمرة أن تعمل كهوائيات للاندفاعات المستحثة.
- الأجهزة الإلكترونية الحساسة: تحتوي العاكسات وأنظمة المراقبة ومعدات التحكم على مكونات ضعيفة.
- جذب الصواعق: يمكن أن تكون مصفوفات الألواح الشمسية مسارات جذابة لضربات الصواعق.

عندما تضرب الصاعقة الأرض، فإنها تفرغ الطاقة، مما يؤثر على المجال الكهربائي على الأرض. بالنسبة لمحطة الطاقة الكهروضوئية، فإن هذا يمثل خطرين:

- تأثير مباشر يمكن أن يدمر ماديًا المعدات الشمسية الموجودة على السطح
- الفولتية الزائدة العابرة التي تمر عبر الكابلات عن طريق الاقتران المغناطيسي، مما قد يؤدي إلى تلف المكونات الحساسة مثل لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

ستتحمل أنظمة الطاقة الكهروضوئية غير المحمية أضرارًا متكررة وهامة في المناطق التي تضرب فيها الصواعق بشكل متكرر. يمكن أن يؤدي هذا إلى تكاليف إصلاح واستبدال كبيرة، وتعطيل النظام، وفقدان الإيرادات.

تم تصميم الحماية من الاندفاع الشمسي (SPD) للحد من الفولتية الزائدة العابرة وتحويل موجات التيار إلى الأرض. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يقيد سعة الفولتية الزائدة إلى قيمة آمنة للبنية التحتية الكهربائية والمفاتيح.

كم عدد واقيات الاندفاع الشمسية المطلوبة لنظام كهروضوئي/كهروضوئي؟

يعتمد عدد واقيات الاندفاع الكهروضوئية المطلوبة لنظام كهروضوئي أو كهروضوئي على التكوين والمكونات المحددة للنظام. فيما يلي بعض الإرشادات العامة التي يجب وضعها في الاعتبار.

مدخل الخدمة الرئيسي DC SPD:

يوصى بتركيب Type 1 DC SPD عند المدخل الرئيسي لإمداد الطاقة للمبنى الذي يتم فيه تركيب نظام الطاقة الكهروضوئية. يوفر جهاز الحماية من الاندفاع الشمسي هذا حماية كاملة للنظام الكهربائي بأكمله بما في ذلك الألواح الشمسية والمعدات ذات الصلة. إنه يحمي من الفولتية الزائدة من المصادر الرئيسية والمصادر الخارجية مثل ضربات الصواعق. يجب أن يكون DC SPD 1000V الخاص بمدخل الطاقة الرئيسي مصنفًا للتعامل مع أقصى جهد وتيار اندفاع متوقع في النظام.

Subdistribution DC SPD:

في أنظمة الطاقة الكهروضوئية الكبيرة، غالبًا ما توجد موزعات فرعية أو صناديق تجميع تجمع بين المخرجات الكهربائية لسلاسل شمسية متعددة. يوصى بتركيب Type 2 DC SPDs في هذه اللوحات الفرعية لتوفير حماية من الاندفاع الموضعي للدائرة المتصلة بهذه اللوحات. تحمي هذه DC SPDs من الفولتية الزائدة الناتجة عن الشبكة وتحد من انتشار الفولتية الزائدة داخل النظام.

من المهم ملاحظة أن المتطلبات المحددة لـ DC SPDs في منشآت الطاقة الكهروضوئية قد تختلف اعتمادًا على عوامل مثل حجم النظام وموقع التثبيت والرموز الكهربائية المحلية ومعايير الصناعة. من الأفضل استشارة مُركب أو كهربائي شمسي مؤهل يمكنه تقييم نظامك وتقديم مشورة محددة بشأن عدد ونوع DC SPDs المطلوبة للحماية المثلى من الاندفاع.

تأكد أيضًا من أن DC SPD 1000V الذي تختاره لديه تصنيفات الجهد والتيار الاندفاع والشهادات اللازمة لتلبية معايير السلامة المحلية. يوصى أيضًا بصيانة DC SPDs وفحصها بانتظام للتأكد من أنها لا تزال فعالة في حماية نظامنا الشمسي.

يختلف عدد SPDs المثبتة في نظام الطاقة الكهروضوئية الشمسية اعتمادًا على المسافة بين اللوحة والعاكس. عندما يكون طول الكابل بين الألواح الشمسية أقل من 10 أمتار: يجب تركيب 1 SPD بواسطة العاكس أو صناديق التجميع أو بالقرب من الألواح الشمسية. عندما يكون كابل التيار المستمر أكثر من 10 أمتار: يلزم وجود المزيد من واقيات الاندفاع في كل من العاكس ونهاية الوحدات الشمسية من الكابلات.

بالنسبة للأنظمة الأكبر حجمًا، ضع في اعتبارك الحماية في هذه النقاط الرئيسية:

- مستوى المصفوفة: قم بتثبيت SPDs في صناديق التجميع للمصفوفات الموزعة
- مدخل التيار المستمر للعكس: قم بتثبيت SPDs مباشرة قبل مدخلات التيار المستمر للعكس
- مستوى السلسلة: بالنسبة للأنظمة ذات السلاسل المتعددة، ضع في اعتبارك الحماية على مستوى السلسلة

تتطلب تكوينات التأريض المختلفة مخططات توصيل SPD محددة:

تكوينات جانب التيار المستمر:

- مؤرض وظيفيًا: قطب تيار مستمر واحد متصل بالأرض
- مؤرض بمقاومة عالية: قطب تيار مستمر متصل بالأرض من خلال المقاومة
- غير مؤرض/عائم: لا يوجد قطب متصل مباشرة بالأرض

تكوينات جانب التيار المتردد:

- أنظمة TN-C و TN-S و TN-C-S
- أنظمة TT
- أنظمة تكنولوجيا المعلومات

- يتطلب كل تكوين مخطط توصيل SPD محددًا لضمان الحماية الفعالة. على سبيل المثال، غالبًا ما تحتاج أنظمة الطاقة الكهروضوئية غير المؤرضة (IT) إلى SPDs ذات “تكوينات Y” للحماية الشاملة.

تجاوز SPD الجهد الزائد ويحد من تأثير اندفاعات الطاقة والارتفاعات العابرة على نظام الطاقة الكهروضوئية الخاص بك.

تعديل الجهد:

يراقب DC SPD باستمرار مستوى الجهد في النظام الكهربائي. عندما يتجاوز الجهد عتبة محددة مسبقًا، مما يشير إلى حدوث اندفاع أو عابر، يتم تنشيط DC SPD لتوفير الحماية.

اشتقاق الفولتية الزائدة:

توفر DC SPDs مسارًا منخفض المعاوقة لتحويل الجهد الزائد بعيدًا عن الجهاز المحمي. تُستخدم مقاومات أكسيد المعادن (MOVs) أو أنابيب تفريغ الغاز (GDTs) عادةً كعنصر واقي أساسي. تتمتع هذه المكونات بمقاومة عالية في ظل ظروف التشغيل العادية، ولكنها تصبح موصلة عندما يتجاوز الجهد العتبة المقدرة.

يمتص ويشتت الطاقة:

في حالة الفولتية الزائدة، يقوم DC SPD 1000V على الفور بتوصيل الجهد الزائد إلى الأرض، متجاوزًا المعدات الحساسة في النظام. تمتص MOVs أو GDTs في DC SPDs طاقة الاندفاع عن طريق الحد من الجهد إلى مستويات آمنة. هذا يمنع الجهد الزائد من الوصول إلى الألواح الشمسية والعاكسات والمكونات الإلكترونية الأخرى المتصلة.

حدود الجهد:

تم تصميم DC SPDs للحد من مستويات جهد الاندفاع إلى عتبات آمنة. يضمن حد الجهد هذا أن الفولتية الزائدة لا تتجاوز سعة تحميل الجهاز. من خلال الحفاظ على الجهد ضمن نطاق آمن، يحمي DC SPD النظام من التلف ويساعد على منع تعطل المعدات.

وقت رد الفعل:

يشير وقت استجابة DC SPD (عادةً بالنانوثانية) إلى مدى سرعة DC SPD 1000V في الاستيقاظ عند حدوث حالة الفولتية الزائدة. يعد وقت الاستجابة السريع مهمًا لتبديد الاندفاع بشكل فعال قبل وصوله إلى الجهاز. للحصول على الحماية المثلى، ابحث عن DC SPDs ذات أوقات الاستجابة السريعة. مستويات متعددة من الحماية: يمكن استخدام أنواع مختلفة من DC SPDs في أنظمة الطاقة الكهروضوئية لتوفير طبقات متعددة من الحماية. يتم تثبيت مانع الصواعق من النوع 1 عند الباب الأمامي للحماية من الاندفاعات الخارجية. يتم تثبيت ضربة صاعقة. يتم توصيل DC SPD من النوع 2 بالموزع الفرعي للحماية من الفولتية الزائدة من الشبكة.

كيف يعمل SPD لحماية نظام الطاقة الكهروضوئية الشمسية؟

بأبسط العبارات، يتحكم SPD الشمسي في الجهد العابر ويوجه التيار مرة أخرى إلى مصدره أو الأرض عندما يظهر جهد عابر على الدائرة المحمية.

لضمان تدفق الطاقة إلى الأرض أولاً لمنع الفولتية الزائدة، فإن أهم مكون هو مقوم أكسيد المعادن (MOV). الذي ينتقل في ظل ظروف مختلفة بين حالة المعاوقة العالية والمنخفضة.

جهاز الحماية من الاندفاع الشمسي في حالة معاوقة عالية وليس له أي تأثير على نظام الطاقة الكهروضوئية الشمسية عند جهود التشغيل النموذجية. عندما يحدث جهد عابر على الدائرة، ينتقل SPD إلى حالة التوصيل (أو المعاوقة المنخفضة) ويحول تيار الاندفاع مرة أخرى إلى مصدره أو الأرض. هذا يحد أو يثبت الجهد عند مستوى أكثر أمانًا. بعد تحويل العابر، يعود SPD تلقائيًا إلى حالة المعاوقة العالية.