Системите за производство на енергия от слънчева енергия са изправени пред специфични рискове, свързани с удари от мълнии и сривове в мрежата. Тези фактори могат да предизвикат високо напрежение, което да повреди критично оборудване. Без ефективни DC защитни устройства срещу пренапрежение, фотоволтаичните системи могат да се повредят или да спрат да функционират.
Какво е DC защитен прекъсвач?
Защитата от пренапрежение при постоянен ток е устройство, което се използва за осигуряване на безопасността на системите за слънчево захранване. То може да предотврати внезапни пренапрежения с високо напрежение, които да повредят системата. Пренапреженията могат да бъдат предизвикани от удари на мълнии или колебания в напрежението на мрежата. Когато пренапрежение попадне в системата, то се разпространява по линиите за постоянен ток и може да достигне до критично оборудване, като инвертори и соларни панели. Защитата от пренапрежение при постоянен ток следи промените в напрежението в реално време и при откриване на пренапрежение притиска свръхнапрежението и отклонява тока на пренапрежение в заземителния проводник, като по този начин предпазва чувствителните компоненти.
Основен компонент на пренапрежение за постоянен ток
Основните вътрешни компоненти на постояннотоковия пренапрежителен защитник са металооксидни варистори (MOV) или газоразрядни тръби (GDT). Всеки компонент има своя специфична функция.
- Металооксиден варистор (MOV): Този компонент реагира бързо на свръхнапрежение. При възникване на пренапрежение MOV притиска напрежението и насочва тока на пренапрежение към земята. Той е подходящ за различни видове пренапрежения, включително пренапрежения от мълнии.
- Тръба за изхвърляне на газ (GDT): Този компонент се използва за справяне с изключително силни пренапрежения и служи като резервна верига за металооксидния варистор (MOV). Когато напрежението стане твърде високо, GDT осигурява безопасен заземителен път за тока на пренапрежение.
Защитите от пренапрежение при постоянен ток също използват технологии с варистори (MOV) и газоразрядни тръби (GDT), като например LSP FLP-PV1000G/S продукт, който ефективно устоява на различни внезапни въздействия.
| Технология | Функция SPD | Предимства на фотоволтаичните системи |
| MOV | Притиска пренапрежение с бързо време за реакция | Защита срещу повечето преходни пренапрежения и комутационни пренапрежения |
| GDT | Пренасочва високия ток на пренапрежение към земята | Издържа на високоенергийни пренапрежения от мълнии и подобрява надеждността на системата |
Принцип на работа на DC защита от пренапрежение
The принцип на работа на DC Surge Protector е бързо да се задейства при възникване на пренапрежение, като ограничи свръхнапрежението в рамките на диапазона, който оборудването може да издържи, и безопасно да разтовари тока на пренапрежение през заземителната система, като по този начин защити критичните електронни устройства в постояннотокови вериги. Той не работи непрекъснато при нормални условия, а реагира мигновено, когато се появи необичайно високо напрежение.
Принцип на работа на системата за производство на слънчева енергия
Системата за производство на слънчева енергия използва слънчеви панели за преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Всеки панел съдържа много клетки, които абсорбират слънчевата енергия. Когато слънчевата светлина попада върху тези клетки, те генерират постоянен ток (DC). Системата предава постоянния ток чрез проводници към инвертор, който преобразува постоянния ток в променлив (AC).
Стандартната система за слънчева енергия включва:
- Слънчеви панели, които абсорбират слънчевата светлина
- Линии за постоянен ток, свързващи панелите
- Инвертор, който преобразува постоянния ток в променлив.
- проводници за променлив ток, които доставят енергия до сгради или до мрежата
Системите за производство на слънчева енергия обикновено се инсталират на открито, което означава, че са изложени на атмосферни влияния и рискове от пренапрежение.
Характеристики на постоянното напрежение в соларни устройства
Слънчевите панели генерират постоянно напрежение. Напрежението зависи от броя на последователно свързаните панели. Големите системи за слънчева енергия могат да достигнат до 1500 волта постоянно напрежение. Високото напрежение помага за пренасянето на електроенергия на големи разстояния и намалява загубите. Високото постоянно напрежение обаче увеличава и риска от пренапрежения.
През по-голямата част от времето постоянното напрежение в соларната система остава стабилно. При удар от мълния или превключване обаче напрежението може да се повиши внезапно. Без защитна система срещу пренапрежение такива пренапрежения могат да повредят оборудването.
Слаби звена: панели, инвертори и вериги
Някои компоненти на системата за производство на слънчева енергия изискват защита от пренапрежение. Компонентите, които са най-податливи на пренапрежения, включват:
- Слънчеви панели: Монтирани на открито и свързани с дълги проводници, те са силно уязвими към пренапрежения, причинени от удари на мълнии.
- Линии за постоянен ток: Линиите между соларните панели и инвертора действат като антени и предават токовите удари дълбоко в системата.
- Инвертор: Това устройство е силно чувствително към колебанията на напрежението. Скоковете на напрежението могат да повредят електронните му компоненти и да доведат до спиране на работата на системата за производство на слънчева енергия.
Инсталиране и поддръжка на DC Surge Protector в система за производство на слънчева енергия
Къде да се инсталира SPD в соларната система
Във фотоволтаичните (PV) системи устройствата за защита от пренапрежение по постоянен ток (DC SPD) обикновено се инсталират на входа за постоянен ток на инверторите, на комбинираните кутии за PV и на местата в близост до соларните масиви. Тези позиции са критични възли, в които пренапреженията е най-вероятно да влязат в системата, което ги прави ключови области за защита от пренапрежения от страна на постоянния ток. Чрез разумно конфигуриране на SPDs на различни места, пътят на разряд на пренапрежение може да бъде ефективно скъсен, което повишава безопасността и стабилността на цялата PV система.
Монтаж на DC Surge Protector
Преди официалния монтаж е необходимо първо да се изключат съответните електрически връзки на фотоволтаичната система, включително изолатора за постоянен ток и секцията за променлив ток, за да се гарантира, че системата е изключена, като по този начин се избягват рисковете от електрически удар или повреда на оборудването. Тъй като фотоволтаичните модули непрекъснато генерират електричество, когато са изложени на светлина, някои вериги могат да продължат да носят напрежение, дори ако системата е изключена. Монтьорите трябва да използват професионални инструменти и да спазват стриктно протоколите за безопасна работа.
При окабеляването положителните и отрицателните кабели от фотоволтаичните модули или комбинираната кутия трябва да бъдат правилно свързани към съответните клеми на DC SPD, за да се осигури сигурна и надеждна връзка. За SPD с PE заземителни клеми трябва да се използва и по-къс и нискоимпедансен заземителен проводник, който да се свърже към заземителната система, за да се намали остатъчното напрежение по време на пренапрежение. Като цяло се препоръчва заземителните проводници да бъдат възможно най-къси и прави, като се избягват прекомерни огъвания; в противен случай това може да повлияе на ефективността на разряда от пренапрежение.
По време на целия процес на инсталиране заземяването на DC SPD е от решаващо значение. Само при правилно заземяване DC SPD може да изпълнява своята защитна функция. Доброто заземяване гарантира, че защитникът от пренапрежение (SPD) безопасно отвежда токовете на пренапрежение в земята. От друга страна, лошото заземяване може да изложи оборудването на прекалено високо напрежение, като по този начин увеличи риска от пожар.
След приключване на монтажа фотоволтаичната система трябва да се рестартира и да се провери дали прозорецът на индикатора за работно състояние или модулът за състояние на SPD работят нормално. Повечето SPD за постоянен ток са оборудвани с визуални индикатори за състоянието, като например зелен, показващ нормална защита, и червен, показващ повреда на модула, която изисква своевременна подмяна. Някои продукти от висок клас поддържат и функции за дистанционно сигнализиране на аларма за дистанционно наблюдение.
Ръководство за поддръжка и подмяна
За да се гарантира дългосрочната стабилна работа на фотоволтаичната система, освен правилен монтаж, SPD (Direct Current Surge Protector) изисква и редовна поддръжка и рутинни проверки.
При рутинните проверки приоритетно трябва да се потвърди дали клемите на DC SPD са защитени. По време на дългосрочната експлоатация на фотоволтаичните системи температурните промени, вибрациите на оборудването или топлинното разширение и свиване могат да доведат до разхлабване на клемите. Ако връзките се разхлабят, това не само увеличава съпротивлението на контактите, но може да доведе и до локално прегряване, образуване на електрическа дъга или дори до повреда на клемите. Затова персоналът по поддръжката трябва редовно да проверява състоянието на закрепване на положителните и отрицателните клеми, както и на заземителните клеми. Ако се открие някакво разхлабване, то трябва незабавно да се закрепи отново и да се затегне в съответствие с посочените изисквания за въртящ момент.
Освен това трябва редовно да се проверява и прозорецът с индикатора за състоянието на самия DC SPD. Повечето SPD са оборудвани с визуални индикатори за състоянието, които обикновено са зелени, показващи нормална работа, и червени, показващи, че защитният модул е отказал. След многократни пренапрежения вътрешните компоненти на SPD постепенно се влошават; следователно, дори ако системата все още може да работи, отказалият SPD не може да продължи да осигурява ефективна защита. Ако се открие необичайно състояние, съответният модул трябва да се замени незабавно.
За райони с честа мълниеносна активност или големи търговски фотоволтаични електроцентрали се препоръчва да се създаде система за редовни проверки и да се извършват цялостни проверки на SPD и цялата заземителна система, като се използват методи за поддръжка, като например инфрачервена термография и изпитване на съпротивлението на заземяване. Непрекъснатата поддръжка може ефективно да повиши надеждността на фотоволтаичните системи и да намали времето за престой и икономическите загуби, причинени от пренапрежения.
Как да изберем DC SPD за слънчеви фотоволтаични системи
Съответствие с напрежението на системата за постоянен ток (600V / 1000V / 1500V)
Най-важната първа стъпка при избора на устройство за защита от пренапрежение (DC SPD) на фотоволтаичната система е съгласуването на напрежението. Максималното продължително работно напрежение (Uc) на SPD трябва да е по-високо от максималното напрежение на отворена верига (Uoc) на фотоволтаичната система, за да се осигури стабилна защита при променящи се температури на околната среда и условия на облъчване.
В практическите приложения на фотоволтаичната техника различните нива на системно напрежение съответстват на различни DC Избор на SPD стандарти: В 600V фотоволтаични системи обикновено се използват DC SPD с номинално напрежение 600V или по-високо; 1000V системи изискват подходящи 1000V DC защити от пренапрежение; а в мащабни 1500V наземни електроцентрали е необходимо да се използват DC SPD с номинално напрежение 1500V, за да се отговори на изискванията за безопасност на високоволтовите DC системи.
Ако напрежението е несъобразено, това може да доведе до преждевременно стареене, неправилно функциониране или дори повреда на SPD, като по този начин се намалява способността за защита от пренапрежение на цялата фотоволтаична система.
Изберете подходящия тип SPD
Изборът на фотоволтаично устройство за защита от пренапрежение (DC SPD) зависи пряко от нивото на риска от мълнии в средата на инсталацията и структурата на системата.
Тип 2 DC SPD е най-често срещаната конфигурация във фотоволтаичните системи, която обикновено се използва за стандартна защита от пренапрежение на входа за постоянен ток на инверторите и вътре в комбинаторните кутии. В райони с висока активност на мълниите или когато системата е оборудвана с външна система за мълниезащита (LPS), се препоръчва да се използват комбинирани DC SPD тип 1+2, за да се справят с пренапрежения с по-високо енергийно ниво.
Капацитет за рязко разреждане (параметър In / Imax)
Един от основните показатели за ефективност на фотоволтаичните DC SPD е капацитетът за рязко разреждане, който обикновено се измерва с номиналния ток на разреждане (In) и максималния ток на разреждане (Imax).
In представлява капацитетът на пренапрежение, който SPD може да издържи многократно при стандартни условия на изпитване, докато Imax показва максималната му способност да издържа при екстремни мълнии. Тези два параметъра съвместно определят надеждността и експлоатационния живот на DC SPD в реални фотоволтаични системи.
В инженерните приложения обикновено се препоръчват следните конфигурации: жилищните фотоволтаични системи обикновено използват 20kA DC SPD; търговските и промишлените покривни фотоволтаични системи често използват 40kA продукти; докато големите наземни фотоволтаични електроцентрали обикновено изискват 60kA или дори по-висок клас DC SPD, за да отговарят на изискванията за експлоатация в райони с висок риск от мълнии.
В райони с чести мълнии увеличаването на нивото на Imax може значително да повиши устойчивостта на системата на удари, като по този начин намали риска от повреда на инверторите и критичното оборудване.
LSP: Водещ производител на DC защити от пренапрежение за системи за производство на слънчева енергия
LSP, създадена през 2010 г., е специализирана компания, фокусирана върху защитата от пренапрежение. Компанията произвежда защити от пренапрежение за соларни системи и други критични приложения. Мисията на LSP е да осигури надеждна защита от пренапрежение, за да гарантира, че фотоволтаичните енергийни системи са защитени от пренапрежения от мълнии и смущения в мрежата. Компанията е посветена на научноизследователска и развойна дейност, като непрекъснато усъвършенства технологията на защитите от пренапрежение. LSP използва съвременни лаборатории за изпитване и строги процеси за контрол на качеството, за да гарантира, че всеки пренапрежителен защитник отговаря на високите стандарти.
LSP обслужва клиенти в над 35 държави/региони. Компанията поддържа инсталатори на слънчева енергия, оператори на системи за съхранение на енергия и заводи. Екипът на LSP е посветен на това да помага на клиентите да защитават инвестициите си и да осигуряват стабилна работа на системата. Компанията има за цел да бъде водеща в световната индустрия за защита от пренапрежения, като предоставя иновативни и надеждни решения.
Сертифицирани от LSP продукти за защита от пренапрежение при постоянен ток
LSP предлага разнообразие от пренапреженови защити за постоянен ток за соларни системи. Всеки пренапрежителен защитник може да притиска пренапрежението и да отклонява пренапреженията към земята. Продуктите на LSP покриват диапазони на напрежение от 600V DC до 1500V DC, подходящи за покриви на жилищни сгради и големи слънчеви електроцентрали.
Всички пренапреженови защити LSP DC отговарят на стандарта IEC 61643-31. Продуктите на компанията са получили сертификати TUV, CB и CE. Тези сертификационни знаци показват, че пренапреженовите защити на LSP са преминали строги международни тестове за безопасност и ефективност. Продуктовата линия на LSP включва:
- Защити от пренапрежение тип 1+2 DC: Предназначени за места с висок риск от пренапрежение от мълнии. Тези устройства могат да издържат на високи стойности на Iimp и ефективно предотвратяват както преки, така и непреки пренапрежения.
- Защити от пренапрежение тип 2 за постоянен ток: Подходящ за повечето соларни системи. Тези устройства използват входния ток (In) и максималния ток (Imax), за да предотвратят комутационни пренапрежения и пренапрежения, причинени от непреки удари на мълнии.
| Технология | Функция SPD | Предимства на фотоволтаичните системи |
| MOV | Притиска пренапрежение с бързо време за реакция | Защита срещу повечето преходни пренапрежения и комутационни пренапрежения |
| GDT | Пренасочва високия ток на пренапрежение към земята | Издържа на високоенергийни пренапрежения от мълнии и подобрява надеждността на системата |
Заключение: Защо фотоволтаичните системи се нуждаят от DC Surge Protector?
Фотоволтаичните (PV) системи изискват инсталирането на устройства за защита от пренапрежение по постоянен ток (DC SPD), главно защото постояннотоковата страна на PV е постоянно изложена на преходни пренапрежения, причинени от индукция на мълнии, превключващи операции и колебания в мрежата. Тези пренапрежения могат да навлязат директно в постояннотоковите вериги, да окажат въздействие върху инверторите, комбинираните кутии, контролерите и фотоволтаичните модули; в тежки случаи те могат да доведат дори до повреда на оборудването или до спиране на системата.
В цялата фотоволтаична система инверторите обикновено са основни устройства с висока стойност, които са силно чувствителни към колебанията на напрежението. След като пренапрежение нахлуе в страната на постоянния ток, електронните компоненти в инвертора са склонни към сривове, неправилно функциониране или съкратен живот. Освен това фотоволтаичните масиви се инсталират предимно на покриви, открити площи или големи открити електроцентрали с голяма дължина на веригите и големи открити повърхности, което ги прави по-податливи на пренапрежения, предизвикани от мълнии. Поради това рискът от пренапрежение от страна на постоянния ток е много по-висок от този при обикновените разпределителни системи.
Често задавани въпроси
Какво представлява устройството за защита от пренапрежение при постоянен ток (DC SPD) в система за производство на слънчева енергия?
Устройството за защита от пренапрежение при постоянен ток (DC SPD) в система за производство на слънчева енергия е предназначено да защитава фотоволтаичното оборудване от пренапрежения от мълнии и преходни пренапрежения. Обикновено то се монтира между соларните панели, комбинираните кутии и инверторите, за да отклони безопасно пренапреженията към земята, като предотвратява повреди на чувствителни електрически компоненти и подобрява надеждността и безопасността на системата.
Кои части на фотоволтаичната система изискват защита от пренапрежение?
Няколко ключови части на фотоволтаичната (PV) система изискват защита от пренапрежение, включително соларни панели, комбинирани кутии, разпределителни кутии за постоянен ток, инвертори, разпределителни панели за променлив ток и комуникационни системи. SPD за постоянен ток обикновено се инсталират между фотоволтаичните модули и инверторите, докато SPD за променлив ток защитават променливотоковата страна, свързана с електрическата мрежа. Правилната защита от пренапрежения помага да се предотврати повреждането на чувствително оборудване от мълнии и комутационни пренапрежения.
Какви са основните рискове от пренапрежение при системите за производство на слънчева енергия?
Основните рискове от пренапрежения в системите за производство на слънчева енергия включват удари от мълнии, индуцирани пренапрежения от мълнии, пренапрежения при превключване и смущения в мрежата. Тези пренапрежения могат да повредят инвертори, фотоволтаични модули, системи за наблюдение и комуникационно оборудване. Тъй като фотоволтаичните системи обикновено се инсталират на открито с дълги кабелни трасета, те са силно изложени на рискове от преходни пренапрежения.
Каква поддръжка изисква един DC защитник срещу пренапрежение?
Защитата от пренапрежение с постоянен ток изисква редовна визуална проверка, за да се осигури надеждна защита. Потребителите трябва да проверяват прозореца на индикатора за състоянието, връзките на клемите, състоянието на заземяването и признаците на прегряване или повреда. Ако индикаторът показва повреда или SPD е преживял голямо пренапрежение, модулът трябва да се замени незабавно, за да се поддържа ефективна защита от пренапрежение в слънчевата фотоволтаична система.
