ملخص
ضربات الصواعق غير المباشرة مدمرة.عادة ما تكون الملاحظات القصصية حول نشاط البرق مؤشرًا ضعيفًا لمستوى الجهد الزائد الناتج عن البرق في المصفوفات الكهروضوئية.يمكن أن تتسبب ضربات الصواعق غير المباشرة في إتلاف المكونات الحساسة داخل المعدات الكهروضوئية بسهولة ، والتي غالبًا ما يكون لها تكلفة عالية لإصلاح أو استبدال المكونات التالفة ، وتؤثر على موثوقية النظام الكهروضوئي.يعتمد الجهد الزائد على ظروف الإعداد لكل نظام كهروضوئية والتوصيلات.
تتعرض الأنظمة الكهروضوئية في المساحات المفتوحة الكبيرة ، عادةً في الحقول أو على قمم المباني.تميل غيوم المطر المشحونة التي تتراكم فوق هذه الحقول المفتوحة إلى إطلاق الشحنة على شكل برق.عندما يحدث هذا ، من المرجح أن يحدث ارتفاع في الجهد.كلما زاد اتساع المجال ، زاد احتمال حدوث التدمير.
عندما يوجد نظام الكهروضوئية في موقع صناعي ، فإن العمليات التجارية والمعدات تكون أيضًا في خطر.المحولات باهظة الثمن ، ولكن بالنسبة للتطبيقات الصناعية ، فإن الفشل الأكثر تكلفة هو تكلفة وقت التوقف عن العمل.
عندما يضرب البرق نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، فإنه يتسبب في حدوث تيار وجهد عابر مستحث داخل حلقات الأسلاك لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.ستظهر هذه التيارات والفولتية العابرة في محطات المعدات ومن المحتمل أن تتسبب في حدوث أعطال في العزل والعزل الكهربائي داخل المكونات الكهروضوئية والكهربائية للطاقة الشمسية مثل الألواح الكهروضوئية ، والعاكس ، ومعدات التحكم والاتصالات ، وكذلك الأجهزة الموجودة في تركيب المبنى.يحتوي صندوق المصفوفة والعاكس وجهاز MPPT (أقصى نقطة طاقة) على أعلى نقاط الفشل.
لمنع الطاقة العالية من المرور عبر الإلكترونيات والتسبب في تلف الجهد العالي للنظام الكهروضوئي ، يجب أن يكون لارتفاع الجهد مسار إلى الأرض.للقيام بذلك ، يجب أن يتم تأريض جميع الأسطح الموصلة بشكل مباشر وأن يتم توصيل جميع الأسلاك التي تدخل وتخرج من النظام (مثل كبلات Ethernet وأنابيب التيار المتردد) بالأرض من خلال SPD.
هناك حاجة إلى جهاز حماية من زيادة التيار لكل مجموعة من السلاسل داخل صندوق المصفوفة ، وصندوق إعادة التركيب ، بالإضافة إلى فصل التيار المستمر.
اختيار جهاز حماية الطفرة وتركيبه للأنظمة الكهروضوئية
تتمتع الأنظمة الكهروضوئية بخصائص فريدة ، والتي تتطلب بالتالي استخدام SPDs المصممة خصيصًا للأنظمة الكهروضوئية.
تتمتع الأنظمة الكهروضوئية بجهد عالٍ لنظام التيار المستمر يصل إلى 1500 فولت.تعمل نقطة الطاقة القصوى الخاصة بهم عند بضعة نسب مئوية فقط أقل من تيار الدائرة القصيرة للنظام.
لتحديد وحدة SPD المناسبة لنظام الطاقة الكهروضوئية وتثبيتها ، يجب أن تعرف:
كثافة فلاش جولة البرق ؛
درجة حرارة تشغيل النظام ؛
جهد النظام
تصنيف تيار الدائرة القصيرة للنظام ؛
مستوى شكل الموجة التي يجب حمايتها من (البرق غير المباشر أو المباشر) ؛
تيار التفريغ الاسمي.
تعتمد متطلبات SPD للتثبيت المحمي بواسطة نظام الحماية من الصواعق الخارجي (LPS) على الفئة المختارة من LPS وما إذا كانت المسافة الفاصلة بين LPS والتركيب الكهروضوئي معزولة أم غير معزولة.توضح المواصفة القياسية IEC 62305-3 متطلبات مسافة الفصل لمحرك LPS خارجي.
للحصول على تأثير وقائي ، يجب أن يكون مستوى حماية الجهد (أعلى) في SPD أقل بنسبة 20٪ من قوة العزل الكهربائي للمعدات الطرفية للنظام.
من المهم استخدام SPD مع دائرة كهربائية قصيرة تحمل تيار أكبر من تيار الدائرة القصيرة لسلسلة المصفوفة الشمسية التي يتصل بها SPD.يجب أن يحتوي SPD الذي يتم توفيره على خرج التيار المستمر على تيار مستمر MCOV يساوي أو أكبر من الحد الأقصى لجهد النظام الكهروضوئي للوحة.
SPDs للجانب DC من الأنظمة الكهروضوئية
تتميز المصادر الكهروضوئية بخصائص تيار وجهد مختلفة تمامًا عن مصادر التيار المستمر التقليدية: فهي تتميز بخاصية غير خطية وتسبب استمرارًا طويل الأمد للأقواس المشتعلة.لذلك ، لا تتطلب مصادر التيار الكهروضوئي فقط مفاتيح كهروضوئية أكبر وصمامات كهروضوئية ، بل تتطلب أيضًا فاصلًا لجهاز حماية الطفرة الذي يتكيف مع هذه الطبيعة الفريدة وقادر على التعامل مع التيارات الكهروضوئية.
يجب أن تكون SPDs المثبتة على جانب التيار المستمر مصممة خصيصًا لتطبيقات التيار المستمر.يعد استخدام SPD على جانب التيار المتردد أو التيار المستمر غير الصحيح أمرًا خطيرًا في ظل ظروف الخطأ.
التركيب
يجب دائمًا تثبيت أجهزة SPD في بداية الأجهزة التي ستحميها.ينص NFPA 780 12.4.2.1 على أنه يجب توفير الحماية من زيادة التيار على خرج التيار المستمر للوحة الشمسية من الموجب إلى الأرض والسالب إلى الأرض ، وفي صندوق التجميع وإعادة التركيب للألواح الشمسية المتعددة ، وعند خرج التيار المتردد للعاكس.
يعتمد التثبيت المناسب لـ SPD على ثلاث قيم ، وهي:
أقصى جهد تشغيل مستمر: الجهد الذي سينشطه SPD.
مستوى حماية الجهد: يجب أن تكون فئة الجهد الزائد للجهاز أعلى من مستوى حماية الجهد الكهربائي لجهاز SPD.
تيار التفريغ الاسمي: قيمة الذروة لشكل الموجة (8/20 μs للنوع 2 SPDs) التي يستطيع SPD تحملها بعد الارتفاعات المتكررة.
كيفية الجمع بين SPDs والمحولات
تتكون المزارع الكهروضوئية من معدات حساسة للغاية تحتاج إلى حماية شاملة.نظرًا لأن المزارع الكهروضوئية تخلق طاقة تيار مباشر (dc) ، فإن المحولات (الضرورية لتحويل هذه الطاقة من التيار المستمر إلى التيار المتردد) تعد مكونًا أساسيًا لإنتاجها الكهربائي.لسوء الحظ ، فإن العواكس ليست فقط معرضة بشدة لصدمات الصواعق ولكنها باهظة الثمن بشكل لا يصدق.
تتطلب NFPA 780 12.4.2.3 وحدات SPD إضافية عند إدخال التيار المستمر للعاكس إذا كان عاكس النظام على بعد أكثر من 30 مترًا من أقرب صندوق تجميع أو إعادة تجميع.
قم بتثبيت SPD بين الصمامات والعاكس إذا كان هناك واقيات سلسلة (مثل الصمامات أو قواطع التيار المستمر أو الصمامات الثنائية الخيطية)
لتوصيل SPD عندما يكون هناك عاكس مع صندوق مصهر متكامل ، تأكد من تجاوز الصمامات الداخلية وأن الصمامات الخيطية الخارجية متصلة.
يجب تثبيت محولات الأوتار بالقرب من الأوتار قدر الإمكان.يجب أن تكون كبلات SPD التي تتصل بشبكة L + / L ، وبين كتلة طرف SPD وقضيب التوصيل الأرضي أقل من 2.5 متر.كلما كانت كبلات التوصيل أقصر ، كانت الحماية أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة.
بالنسبة للمحولات التي تحتوي على جهاز تعقب MPP واحد فقط ، قم بدمج السلسلة قبل العاكس وقم بتوصيلها بـ SPD عند نقطة التوصيل البيني.
يجب تخطيط مجموعات SPD لكل إدخال عندما يحتوي العاكس على أجهزة تتبع MPP متعددة.يجب استخدام SPD لكل إدخال يتم دمجه مع ديود سلسلة.
مراجع
[1] دليل الحماية من الصواعق ، DIN EN Standard 62305-3 ، 2014.
[2] معيار أجهزة حماية الطفرة ، UL 1449 ، 2014.
[3] أجهزة الحماية من اندفاع الجهد المنخفض - الجزء 32: أجهزة الحماية من زيادة التيار المتصلة بجانب التيار المستمر للتركيبات الكهروضوئية - مبادئ الاختيار والتطبيق ، معيار IEC 61643-32 ، 2 017.
