واقي التيار المباشر

تعمل أجهزة حماية التيار المستمر (DC SPDs) على الحد من الجهد الزائد العابر وإعادة توجيه التيارات الزائدة بأمان إلى الأرض. في الظروف العادية، تظل هذه الأجهزة في حالة مقاومة عالية. أثناء حدوث زيادة في التيار، تتحول إلى مقاومة منخفضة، وتقوم بتحويل التيار الزائد وإعادة الضبط تلقائيًا بعد الحدث لتوفير حماية مستمرة من زيادة التيار المستمر.

ج: يعتمد العمر الافتراضي لمانع الصواعق الكهربائية على عدد وشدة الصواعق التي يتعرض لها. يوصى بإجراء فحص دوري للكشف عن علامات التآكل أو مؤشرات انتهاء العمر الافتراضي. يضمن استبدال مانعات الصواعق الكهربائية بشكل استباقي الحماية المستمرة من الصواعق الكهربائية ويمنع تلف المعدات.

ج: نعم، أجهزة حماية التيار المستمر (DC SPD) مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات، من أنظمة الطاقة الشمسية السكنية إلى شبكات الطاقة الصناعية التي تعمل بالتيار المستمر. يضمن اختيار النوع والتصنيف المناسبين حماية فعالة من زيادة التيار المستمر مصممة خصيصًا لكل بيئة.

توفر أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) الحماية ضد زيادة التيار الكهربائي والارتفاعات المفاجئة، بما في ذلك تلك التي تسببها البرق بشكل مباشر أو غير مباشر.

في المواقع التي تتعرض لبرق متكرر، ستتعرض الأنظمة الكهروضوئية غير المحمية لأضرار متكررة وخطيرة. وهذا يؤدي إلى تكاليف إصلاح واستبدال باهظة، وتعطل النظام، وخسارة في الإيرادات.

ستقلل أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) المثبتة بشكل صحيح من التأثير المحتمل للصواعق.

يجب حماية المعدات الكهربائية الحساسة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية مثل محول التيار المتردد/التيار المستمر وأجهزة المراقبة ومصفوفة الطاقة الكهروضوئية بواسطة أجهزة حماية من زيادة التيار (SPD).

تم تصميم جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) لمنع وصول ذروات الجهد العالي إلى المعدات الحساسة وبالتالي تجنب احتمال تلفها.

إذا تم تصميمه بشكل صحيح، كيف يعمل SPD في نظام التيار المستمر؟

يتم منع تراكم الجهد الزائد (الذي يتجاوز تصنيف المعدات) عن طريق تفريغ الطاقة المتحكم فيه بين موصلات التيار المستمر أو التيار المتردد المتأثرة.

إذا كان هناك توصيل أرضي على SPD، فإن SPD يراقب أيضًا فرق الجهد بين الأرض والموصلات الأخرى.

إذا لزم الأمر، يتم تفريغ الطاقة لمنع حدوث فروق جهد مفرطة، كما في حالة حدوث موجة جهد مفاجئة. لكي يعمل هذا بشكل صحيح، يجب أن يكون مسار التوصيل بالأرض منخفض المقاومة.

لا يمكن أن تحمي SPDs من الجهد الزائد لعدة ثوانٍ أو دقائق. يجب منع ذلك عن طريق تحديد الحجم الصحيح للنظام.

1. تأكد من أن نظامك و SPD لديهما اتصال جيد ومنخفض المقاومة بالأرض.

2. قم بمطابقة جهاز الحماية من زيادة التيار مع مدخلات معدات تحويل الطاقة التي تريد حمايتها عن طريق التأكد من أن “U_c”الجهد الكهربائي المذكور في ورقة بيانات جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي يساوي أو يزيد قليلاً (يفضل أن يكون من 0 إلى 10 فولت) عن الجهد الكهربائي المستمر الأقصى للموصلات المراد حمايتها، أو الجهد الكهربائي الأقصى المسموح به لمعدات الطاقة المتصلة.

إذا كان SPD “U_c” أعلى بكثير من الحد الأقصى للجهد الكهربائي للمعدات الكهربائية المتصلة، فإنه لا يمكنه حماية الأجهزة أو المعدات بشكل فعال من ارتفاعات الجهد الكهربائي. سيحمي SPD الأجهزة أو المعدات عن طريق التنشيط أعلى بكثير من الحد الأقصى للجهد الكهربائي المستمر “U_c” ولن يتدخل عند الفولتية الأقل من “U_c”.

3. توصي LSP بحماية مدخلات الطاقة الكهروضوئية لوحدة التحكم في الشحن أو المحول/الشاحن على الأقل، وفي حالة استخدام شبكة كهربائية عامة، يجب حماية مدخلات التيار المتردد أيضًا.

4. في حالة استخدامه على موصلات الطاقة الكهروضوئية، تأكد من أن جهاز حماية الطاقة من الصواعق مصنّف للجهد الكهربائي المستمر، وفي حالة استخدامه على مدخل التيار المتردد، تأكد من أن جهاز حماية الطاقة من الصواعق مصنّف للجهد الكهربائي المتردد.

تساعد أجهزة الحماية من زيادة التيار على تقليل وقت التعطل الناتج عن زيادة التيار. في محطات الطاقة الكهروضوئية، يجب أن تفي أجهزة الحماية من زيادة التيار بمتطلبات محددة لضمان استمرارية التشغيل وتوليد الطاقة.

عند تصميم محطة طاقة شمسية، من المهم النظر في تركيب أجهزة حماية من زيادة التيار (SPD). يمكن أن تؤدي زيادة التيار واضطرابات الشبكة إلى تعطل المحطة، مما يقلل من أدائها.

لذلك، يجب أخذ أي ظروف تؤثر على توليد الطاقة وتوزيعها في الاعتبار عند تصميم التركيبات الكهربائية.

يتم تركيب الألواح الشمسية في الخارج لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. هذا الموقع الخارجي يجعلها معرضة بشكل مباشر لظروف قاسية مثل المطر والرياح والغبار. من بين الظروف الجوية، تتطلب الصواعق اهتمامًا خاصًا لأنها يمكن أن تؤثر بشكل خطير على سلامة وأداء محطة الطاقة الكهروضوئية.

تنشأ هذه الصواعق في سحابة ركامية وتصل إلى الأرض. عندما يضرب البرق الأرض، فإنه يطلق طاقة تؤثر على المجال الكهربائي على الأرض. بالنسبة لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإن هذا يشكل خطرين:

• تأثير مباشر يمكن أن يدمر المعدات الشمسية الموجودة على السطح
• الجهود الزائدة المؤقتة التي تمر عبر الكابلات عن طريق التوصيل المغناطيسي، والتي يمكن أن تؤدي إلى تلف المكونات الحساسة مثل لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

فيما يتعلق بالتأثير المباشر، توفر ‘الحماية الخارجية من الصواعق’ (ELP) الحماية المطلوبة وفقًا للمعيار IEC 62305، الذي يصف كيفية تقييم ما إذا كان موقعك يحتاج إلى مثل هذه الحماية، وما هو الخيار المفضل (أقفاص شبكية، محطة هوائية، إلخ).

المفهوم بسيط: تأكد من أن البرق سيضرب قضيبًا معدنيًا مثبتًا في أعلى نقطة في مصنعك ويقوم بتصريف الطاقة مباشرة إلى الأرض من خلال موصل نحاسي.

ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالجهد الزائد المؤقت، فإن أجهزة حماية الجهد (SPD) تكون مطلوبة. يتم تركيبها بالتوازي مع لوحات حماية الدائرة لتحويل الطاقة إلى الأرض والحد من الجهد الزائد إلى قيمة مقبولة للمعدات النهائية.

بمجرد تركيب ELP في محطة الطاقة الكهروضوئية، يكون من الضروري تركيب SPD أيضًا. إذا لم تكن محطة الطاقة الكهروضوئية مزودة بـ ELP، يُوصى بشدة بتركيب SPD للحد من اضطرابات الشبكة (الجهود الزائدة العابرة).

لضمان تدفق الطاقة إلى الأرض أولاً للحد من الجهد الزائد، فإن المكون الأكثر أهمية هو مقاوم أكسيد المعدن (MOV).

يتميز هذا المكون بخصائص تجعل المقاومة في الظروف العادية (بدون جهد زائد) عالية بما يكفي بحيث لا تسمح بمرور التيارات الاسمية من خلاله.

ابتداءً من مستوى معين من الجهد الزائد، تنخفض المقاومة بسرعة، مما يفتح الطريق إلى الأرض ويعود إلى حالته الطبيعية بمجرد تبديد الطاقة.

تسمح هذه العملية بالحد من مستوى الجهد الزائد الذي يصل إلى جميع المعدات المتصلة في اتجاه التيار.

هناك أنواع مختلفة من SPDs المتاحة والتي تختلف من حيث المقاومة: النوع 1، النوع 2، والنوع 1+2. يمكن للنوع 1 SPD التعامل مع ضربة مباشرة تسبب طفرة طاقة، في حين أن النوع 2 يحد من الجهد الزائد من مصادر مختلفة. يمكن الجمع بين هاتين الخاصيتين في “النوع 1+2” للحصول على حماية كاملة.

في محطات الطاقة الكهروضوئية، يتمثل التحدي في اختيار الحماية المناسبة من زيادة التيار الكهربائي لتتحمل تيارات موجية نقية بقوة 10/350 ميكروثانية (أقوى بحوالي 10 مرات من الموجة من النوع 2 بقوة 8/20 ميكروثانية) مع مراعاة المساحة المتاحة في الوقت نفسه.

في صندوق العاكس أو صندوق التوصيل، يمثل المساحة أولوية قصوى. لتعظيم المساحة المتاحة، تستخدم أجهزة SPD من LSP عمق العلبة لمكونات أقوى مع زيادة عمق الجهاز.

مع سلسلة FLP-PV & SLP-PV الجديدة، يمكن حماية لوحات حماية الدوائر الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد والتيار المستمر في المنشآت الشمسية من الجهد الزائد الناتج عن الصواعق أو اضطرابات الشبكة.

تتعرض الألواح الشمسية، مثلها مثل جميع الأجهزة الإلكترونية، لارتفاعات مفاجئة في الجهد الكهربائي يمكن أن تلحق الضرر بالمكونات وتزيد من وقت التعطل. يمكن أن تساعد أجهزة الحماية من الارتفاعات المفاجئة في الحفاظ على تشغيل الأنظمة وربحيتها.

يساعد واقي التيار الكهربائي على منع تلف الأجهزة الإلكترونية عن طريق تحويل الكهرباء الزائدة من خط الكهرباء “الساخن” إلى سلك تأريض.

في معظم أجهزة الحماية من زيادة التيار الشائعة، يتم تحقيق ذلك من خلال مقاوم أكسيد معدني (MOV)، وهو قطعة من أكسيد معدني متصلة بخطوط الطاقة والتأريض بواسطة اثنين من أشباه الموصلات.

تعد الألواح الشمسية أيضًا أجهزة إلكترونية، وبالتالي فهي معرضة لنفس احتمالية التلف الناتج عن الطفرات الكهربائية. وتعتبر الألواح الشمسية معرضة بشكل خاص لصواعق البرق نظرًا لمساحتها الكبيرة وموقعها في أماكن مكشوفة، مثل أسطح المباني أو الأماكن المفتوحة.

إذا أصابت الصواعق الألواح الشمسية مباشرة، فقد تتسبب في حرق ثقوب في المعدات أو حتى في حدوث انفجارات، مما يؤدي إلى تدمير النظام بأكمله.

لكن آثار الصواعق وغيرها من حالات الجهد الزائد لا تكون دائمًا واضحة بشكل لافت للنظر. فالآثار الثانوية لهذه الأحداث لا تؤثر فقط على المكونات الرئيسية مثل الوحدات والعاكسات، بل تؤثر أيضًا على أنظمة المراقبة وأجهزة التحكم في أجهزة التتبع ومحطات الأرصاد الجوية.

فقدان وحدة كهروضوئية يعني فقط فقدان سلسلة، بينما فقدان المحول المركزي يعني فقدان توليد الطاقة لجزء كبير من المحطة.

نظرًا لأن جميع المعدات الكهربائية معرضة للارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي، تتوفر أجهزة SPD لجميع مكونات الألواح الشمسية. تستخدم الإصدارات الصناعية من هذه الأجهزة أيضًا مقاومات أكسيد معدني (MOV) بالاقتران مع معدات متطورة أخرى لتوصيل الجهد الزائد الناتج عن الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي إلى الأرض. لذلك، يتم تثبيت أجهزة SPD بشكل عام بعد توفير نظام تأريض مستقر.

فكر في مخطط كهربائي أحادي الخط لتركيباتك وسلسلة SPDs من خدمة المرافق إلى معدات المصفوفة، وحدد موقع الحماية القوية على المداخل الرئيسية للحماية من التيارات الكهربائية العابرة الكبيرة والوحدات الأصغر على المسارات الحرجة إلى نقطة نهاية المعدات.

يجب تركيب شبكة SPD في جميع أنحاء توزيع الطاقة AC و DC للمصفوفة الشمسية لحماية الدوائر الحيوية. يجب تركيب SPDs على كل من مدخلات DC ومخرجات AC لمحول (محولات) النظام وتوزيعها مع الإشارة إلى الأرض على كل من خطوط DC الموجبة والسالبة. يجب توزيع حماية AC على كل موصل طاقة إلى الأرض. يجب أيضًا حماية دوائر المجمّع، وكذلك جميع دوائر التحكم وحتى أنظمة التتبع والمراقبة لمنع التداخل وفقدان البيانات.

عندما يتعلق الأمر بالأنظمة التجارية وأنظمة المرافق العامة، تقترح LSP استخدام قاعدة 10 أمتار. بالنسبة للتركيبات التي يقل طول كابلات التيار المستمر فيها عن 10 أمتار، يجب تركيب حماية من زيادة التيار الكهربائي للطاقة الشمسية في نقطة مناسبة مثل المحولات أو صناديق التجميع أو بالقرب من الوحدات الشمسية. بالنسبة للتركيبات التي يزيد طول كابلات التيار المستمر فيها عن 10 أمتار، يجب تركيب حماية من زيادة التيار الكهربائي في طرفي الكابلات عند المحول والوحدة.

تتميز الأنظمة الشمسية السكنية المزودة بمحولات صغيرة بأسلاك تيار مستمر قصيرة جدًا، ولكنها تحتوي على أسلاك تيار متردد أطول. يمكن أن يحمي جهاز SPD المثبت في صندوق التجميع المنزل من اندفاعات التيار الكهربائي. كما يمكن أن يحمي جهاز SPD المثبت على اللوحة الرئيسية المنزل من اندفاعات التيار الكهربائي، بالإضافة إلى تلك الناتجة عن الطاقة الكهربائية والمعدات الداخلية الأخرى.

في أي نظام مهما كان حجمه، يجب أن يتم تركيب أجهزة SPD بواسطة كهربائي مرخص وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة وقواعد التركيب والكهرباء من أجل تحقيق أقصى قدر من السلامة والفعالية.

يمكن اتخاذ خطوات إضافية، مثل إضافة محطات هوائية للبرق، لتوفير مزيد من الحماية لمجموعة الألواح الشمسية من البرق على وجه التحديد. لا يمكن لأجهزة SPD منع الأضرار المادية الناتجة عن الصواعق المباشرة.

قد يحدث جهد زائد في التركيبات الكهربائية لأسباب مختلفة. وقد يكون سببه:

• شبكة التوزيع نتيجة الصواعق أو أي أعمال تم تنفيذها.
• صواعق البرق (بالقرب من المباني والمنشآت الكهروضوئية أو عليها أو على مانعات الصواعق).
• التغيرات في المجال الكهربائي بسبب البرق.

مثل جميع الهياكل الخارجية، تتعرض المنشآت الكهروضوئية لخطر الصواعق التي تختلف من منطقة إلى أخرى. يجب توفير أنظمة وأجهزة وقائية واعتراضية.

أول إجراء وقائي يجب اتخاذه هو توفير وسيط (موصل) يضمن التوصيل المتساوي الجهد بين جميع الأجزاء الموصلة في المنشأة الكهروضوئية.

الهدف هو ربط جميع الموصلات والأجزاء المعدنية المؤرضة وبالتالي خلق جهد متساوٍ في جميع نقاط النظام المركب.

L هو مجموع:

• مجموع المسافات بين العاكس (العاكسات) وصندوق (صناديق) التوصيل، مع مراعاة أن أطوال الكابلات الموجودة في نفس القناة يتم حسابها مرة واحدة فقط، و
• مجموع المسافات بين صندوق التوصيل ونقاط توصيل الوحدات الكهروضوئية التي تشكل السلسلة، مع مراعاة أن أطوال الكابلات الموجودة في نفس القناة يتم حسابها مرة واحدة فقط.

Ng هي كثافة البرق القوسي (عدد الصواعق/كم2/سنة).

يعتمد عدد وموقع أجهزة SPD على جانب التيار المستمر على طول الكابلات بين الألواح الشمسية والمحول. يجب تثبيت جهاز SPD بالقرب من المحول إذا كان الطول أقل من 10 أمتار. إذا كان الطول أكبر من 10 أمتار، فمن الضروري تثبيت جهاز SPD ثانٍ ويجب أن يكون موجودًا في الصندوق القريب من اللوحة الشمسية، بينما يكون الجهاز الأول موجودًا في منطقة المحول.

لتحقيق الكفاءة، يجب أن تكون كابلات توصيل SPD بشبكة L+ / L- وبين كتلة أطراف التوصيل الأرضية لـ SPD وقضيب التوصيل الأرضي قصيرة قدر الإمكان – أقل من 2.5 متر (d1+d2<50 سم).

توليد طاقة كهروضوئية آمنة وموثوقة

اعتمادًا على المسافة بين جزء “المولد” وجزء “التحويل”، قد يكون من الضروري تركيب اثنين أو أكثر من مانعات الصواعق، لضمان حماية كل من الجزأين.

عندما يكون نظام الطاقة الكهروضوئية موجودًا في موقع صناعي، فإن العمليات التجارية والمعدات تكون أيضًا في خطر. تعتبر المحولات باهظة الثمن، ولكن بالنسبة للتطبيقات الصناعية، فإن التكلفة الأكثر تكلفة هي تكلفة التوقف عن العمل.

عندما يضرب البرق نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإنه يتسبب في توليد تيار وجهد عابرين داخل حلقات أسلاك نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

ستظهر هذه التيارات والجهد الكهربائي العابر على أطراف المعدات ومن المحتمل أن تتسبب في حدوث أعطال في العزل والعازل الكهربائي داخل المكونات الكهربائية والإلكترونية للطاقة الشمسية الكهروضوئية مثل الألواح الكهروضوئية والمحول ومعدات التحكم والاتصالات، بالإضافة إلى الأجهزة الموجودة في تركيبات المبنى.

تعد صندوق المصفوفة والعاكس وجهاز MPPT (متتبع نقطة الطاقة القصوى) أكثر الأجزاء عرضة للفشل.

لمنع مرور الطاقة العالية عبر الأجهزة الإلكترونية وتسببها في تلف نظام الطاقة الكهروضوئية بسبب الجهد العالي، يجب أن يكون هناك مسار لتصريف الجهد الزائد إلى الأرض.

للقيام بذلك، يجب أن تكون جميع الأسطح الموصلة مؤرضة مباشرة وأن تكون جميع الأسلاك التي تدخل وتخرج من النظام (مثل كابلات إيثرنت ومصادر التيار المتردد) موصلة بالأرض من خلال SPD.

يلزم وجود جهاز حماية من زيادة التيار لكل مجموعة من السلاسل داخل صندوق المصفوفة وصندوق المجمع وكذلك قاطع التيار المستمر.

الارتفاع والأشكال المدببة والعزلة هي الخصائص السائدة التي تحدد مكان سقوط الصواعق. إن القول بأن المعدن يجذب الصواعق هو مجرد خرافة.

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه بغض النظر عن موقع مزرعة الطاقة الكهروضوئية أو شكل أي أجسام قريبة منها، فإن أجهزة الحماية من الصواعق (SPD) ضرورية لكل نظام طاقة كهروضوئية بسبب قابليتها المتأصلة للتأثر بالصواعق المباشرة وغير المباشرة.

انقر على زر التحرير لتغيير هذا النص. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

• كثافة وميض الجولة السريعة؛;
• درجة حرارة تشغيل النظام؛;
• جهد النظام؛;
• تصنيف تيار الدائرة القصيرة للنظام؛;
• مستوى شكل الموجة المراد الحماية منه (الصواعق غير المباشرة أو المباشرة)؛;
• تيار التفريغ الاسمي.

تعتمد متطلبات SPD للتركيبات المحمية بنظام حماية خارجي من الصواعق (LPS) على الفئة المختارة من LPS وما إذا كانت مسافة الفصل بين LPS والتركيبات الكهروضوئية معزولة أم غير معزولة.

تفصّل المواصفة IEC 62305-3 متطلبات مسافة الفصل لنظام LPS خارجي.

للحصول على تأثير وقائي، يجب أن يكون مستوى حماية الجهد (U) لجهاز SPD_p) يجب أن تكون أقل بـ 20 % من قوة العزل الكهربائي للمعدات الطرفية للنظام.

من المهم استخدام SPD مع تيار تحمل قصر الدائرة أكبر من تيار قصر الدائرة لسلسلة الألواح الشمسية التي يتصل بها SPD.

يجب أن يكون SPD المزود على خرج التيار المستمر مزودًا بـ MCOV تيار مستمر يساوي أو يزيد عن الجهد الأقصى لنظام الطاقة الكهروضوئية للوحة.

عندما يضرب البرق النقطة A (انظر الشكل 1)، من المحتمل أن تتلف الألواح الكهروضوئية الشمسية والمحول. أما إذا ضرب البرق النقطة B، فلن يتلف سوى المحول.

ومع ذلك، فإن العاكس هو عادةً المكون الأغلى في نظام الطاقة الكهروضوئية، ولهذا السبب من الضروري اختيار وتركيب SPD الصحيح بشكل صحيح على كل من خطوط التيار المتردد والتيار المستمر. كلما اقتربت الصاعقة من العاكس، زاد تلف العاكس.

تتميز مصادر الطاقة الكهروضوئية بخصائص تيار وجهد مختلفة تمامًا عن مصادر التيار المستمر التقليدية: فهي تتميز بخاصية غير خطية وتسبب استمرارًا طويل الأمد للأقواس المضيئة.

لذلك، لا تتطلب مصادر التيار الكهروضوئي مفاتيح كهروضوئية وصمامات كهروضوئية أكبر فحسب، بل تتطلب أيضًا قاطعًا لجهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي الذي يتكيف مع هذه الطبيعة الفريدة وقادر على التعامل مع التيارات الكهروضوئية.

يجب أن تكون أجهزة SPD المثبتة على جانب التيار المستمر مصممة خصيصًا لتطبيقات التيار المستمر. يعد استخدام جهاز SPD على جانب التيار المتردد أو التيار المستمر غير الصحيح أمرًا خطيرًا في حالات الأعطال.

عند استخدام SPDs على جانب التيار المستمر، يجب استخدامها أيضًا على جانب التيار المتردد بسبب الاختلافات المحتملة.

الحماية من زيادة التيار مهمة بنفس القدر بالنسبة للجانب المتردد كما هي بالنسبة للجانب المستمر. تأكد من أن SPD مصمم خصيصًا للجانب المتردد.

للحصول على الحماية المثلى، يجب أن يكون حجم SPD مخصصًا للنظام بشكل خاص. سيضمن الاختيار الصحيح أفضل حماية مع أطول عمر افتراضي.

على الجانب المتردد، يمكن توصيل عدة محولات إلى نفس SPD إذا كانت تشترك في نفس اتصال الشبكة.

يجب دائمًا تثبيت أجهزة حماية التيار الزائد (SPD) قبل الأجهزة التي ستحميها. تنص NFPA 780 12.4.2.1 على أنه يجب توفير حماية من التيار الزائد على مخرج التيار المستمر للوحة الشمسية من الموجب إلى الأرض ومن السالب إلى الأرض، عند المجمع وصندوق المجمع للوحات الشمسية المتعددة، وعند مخرج التيار المتردد للمحول.

يعتمد التثبيت الصحيح لجهاز SPD على ثلاث قيم، وهي:

• أقصى جهد تشغيل مستمر: الجهد الذي سيقوم SPD بتنشيطه.
• مستوى حماية الجهد: يجب أن تكون فئة الجهد الزائد للمعدات أعلى من مستوى حماية الجهد الخاص بـ SPD.
• تيار التفريغ الاسمي: القيمة القصوى لشكل الموجة (8/20 ميكروثانية للنوع 2 من أجهزة حماية الجهد) التي يمكن أن يتحملها جهاز حماية الجهد بعد موجات تيار متكررة.

الكابلات

غالبًا ما تمتد الكابلات في أنظمة الطاقة الكهروضوئية لمسافات طويلة حتى تصل إلى نقطة التوصيل بالشبكة. ومع ذلك، لا يُنصح أبدًا باستخدام كابلات طويلة، وأنظمة الطاقة الكهروضوئية ليست استثناءً من هذه القاعدة.

وذلك لأن تأثير التداخل الكهربائي الميداني والموصل الناتج عن تفريغ البرق يزداد مع زيادة طول الكابلات وحلقات الموصلات. عند حدوث جهد زائد عابر، فإن أي انخفاض في الجهد الحثي في الكابلات المتصلة يمكن أن يضعف تأثير الحماية الذي يوفره SPD. ويقل احتمال حدوث ذلك إذا تم توجيه الكابلات بحيث تكون أقصر ما يمكن.

يعد الجهد الكهربائي المفاجئ أحد العوامل المهمة التي تساهم في تلف الكابلات، حيث أن كل نبضة على الكابل تساهم في تدهور قوة عزل الكابل.

إذا تم ضخ موجة كهربائية في نظام كهروضوئي مستقل (نظام بعيد عن شبكة الكهرباء)، فقد تتعطل أي عمليات تشغيل للمعدات التي تعمل بالكهرباء الشمسية، مثل المعدات الطبية أو إمدادات المياه.

يعتمد موقع وكمية SPDs المطلوب تركيبها على جانب التيار المستمر على طول الكابل بين الألواح الشمسية والمحول (انظر الجدول).

إذا كان الطول أقل من 10 أمتار، فسيكون من الضروري تركيب جهاز SPD واحد فقط، ويجب تركيبه في نفس المنطقة المجاورة للمحول. إذا كان طول الكابل أكثر من 10 أمتار، فقم بتركيب جهاز SPD واحد في المنطقة المجاورة للمحول، بالإضافة إلى جهاز SPD ثانٍ في الصندوق القريب من اللوحة الشمسية.

قم بتوجيه الكابلات بطريقة تتجنب حلقات الموصلات الكبيرة. يجب توجيه خطوط التيار المتردد والتيار المستمر وخطوط البيانات مع موصلات التوصيل المتساوي الجهد على طول المسار بأكمله لضمان عدم تشكل حلقات الموصلات من التوجيه عبر عدة سلاسل أو عند توصيل العاكس بالشبكة.

ملاحظة:

يجب أن يكون طول الكابل الذي يربط SPD بالحمل قصيرًا قدر الإمكان وألا يزيد طوله عن 10 أمتار. إذا كان طول الكابل أطول من 10 أمتار، فيجب استخدام SPD ثانٍ. كلما زادت المسافة، زاد انعكاس موجة البرق.

كيفية الجمع بين SPDs والمحولات

تتكون مزارع الطاقة الكهروضوئية من معدات حساسة للغاية تحتاج إلى حماية واسعة النطاق. نظرًا لأن مزارع الطاقة الكهروضوئية تولد طاقة تيار مستمر (dc)، فإن المحولات (اللازمة لتحويل هذه الطاقة من تيار مستمر إلى تيار متردد) تعد مكونًا أساسيًا لإنتاجها الكهربائي.

لسوء الحظ، فإن المحولات ليست فقط شديدة التأثر بصواعق البرق، بل إنها باهظة الثمن للغاية. تتطلب NFPA 780 12.4.2.3 أجهزة SPD إضافية عند مدخل التيار المستمر للمحول إذا كان محول النظام يبعد أكثر من 30 مترًا عن أقرب مجمع أو صندوق تجميع.

قم بتركيب SPD بين الصمامات والمحول إذا كانت هناك واقيات للسلسلة (مثل الصمامات أو قواطع التيار المستمر أو الثنائيات السلسلية).

الخلاصة

تشغيل المعدات الكهروضوئية دون حماية مناسبة من زيادة التيار الكهربائي هو أكثر من مجرد عمل محفوف بالمخاطر – إنه عمل متهور.

لكي تكون الأنظمة الشمسية مستقبل عالم أكثر اخضرارًا، يجب حمايتها.

لا يمكن منع حدوث البرق، ولذلك فإن الحماية منه أمر ضروري.

إن تعرض الأنظمة الكهروضوئية للصواعق – سواء المباشرة أو غير المباشرة – يعني أنه يجب تركيبها مع حماية موثوقة ومثبتة بشكل صحيح ضد الصواعق.