Utworzony przez: Glen Zhu | Data aktualizacji: 9 marcath, 2024
Falownik lub falownik prądu stałego lub falownik solarny to urządzenie elektroniczne, które przekształca energię bezpośrednią w energię zmienną, którą następnie można dostarczyć do wielu zastosowań końcowych. Wykorzystanie falowników przyczynia się do promowania zrównoważonego rozwoju zielonej energii i łagodzenia presji dostaw energii.
Jednocześnie przetwarzanie mocy sprawia, że urządzenie jest bardziej podatne na uszkodzenia spowodowane wyładowaniami atmosferycznymi i przejściowymi przepięciami. Wdrożenie środków ochrony przed przepięciami i zbudowanie kompleksowego systemu ochrony przed przepięciami może być równie ważne, jak wszystko inne, jeśli chodzi o zastosowania falowników. Niewłaściwa ochrona przed przepięciami może prowadzić do nieprawidłowego działania falownika, przestoju systemu, a nawet zagrożeń bezpieczeństwa.
Zanim przejdziemy do sekcji środków ochrony przeciwprzepięciowej dla falowników, warto przedstawić niektóre z najczęstszych źródeł przepięć związanych z systemami inwerterowymi.
Uderzenie pioruna: Uderzenia piorunów stanowią poważne zagrożenie dla urządzeń i infrastruktury słonecznej ze względu na ogromną energię, jaką niosą. Podczas uderzenia pioruna bezpośrednie uszkodzenia mogą zostać spowodowane przez parowanie materiałów i indukowanie pól magnetycznych o dużym natężeniu, które mogą uszkodzić wrażliwe elementy elektroniczne, w tym falowniki prądu stałego. Pośrednie skutki pobliskich uderzeń piorunów są również przerażające, ponieważ mogą indukować szkodliwe prądy i napięcia w okablowaniu, co może prowadzić do nieprawidłowego działania podzespołów elektronicznych.
Rysunek 1 – Piorunochron w systemach fotowoltaicznych
Rysunek 2 – Napowietrzny przewód uziemiający
Indukcja elektromagnetyczna: Nagłe zmiany prądu elektrycznego mogą wywołać wybuchy energii elektromagnetycznej zwane impulsami elektromagnetycznymi (EMP). Wyładowania EMP rozprzestrzeniają się na zewnątrz i indukują skoki napięcia i prądu (przepięcia), gdy napotkają materiały przewodzące, takie jak linie energetyczne, kable komunikacyjne i metalowe rury. Wahania zasilania mogą powodować nieodwracalne skutki dla wrażliwych urządzeń elektronicznych, zwłaszcza tych opartych na delikatnych technologiach półprzewodnikowych.
Rysunek 3 – Różnica potencjałów w systemach fotowoltaicznych
Przełączanie stanów nieustalonych: Przełączanie zasilania to kolejne powszechne zjawisko występujące w systemach elektrycznych podczas działania przełączników. Stany nieustalone przełączania występują, gdy połączenie obwodów zostaje nagle zmienione, przerwane lub ustanowione. Gwałtowna zmiana zakłóca normalny przepływ prądu elektrycznego, powodując przejściowe skoki napięcia i prądu. Chociaż większość przepięć przełączających jest krótkotrwała, mogą one jednak osiągnąć znaczne wielkości i znacznie zakłócać codzienną ochronę przeciwprzepięciową układu słonecznego.
Źródła wymienione powyżej mogą prowadzić do poważnych problemów w dowolnym systemie elektrycznym podłączonym do falowników. Nagły wzrost napięcia powyżej normalnego poziomu może wystąpić w wyniku wysokich napięć indukowanych przez ekstremalne prądy elektryczne związane z uderzeniami pioruna lub przełączaniem w sieci elektroenergetycznej. Dlatego, testy udarowe konieczne jest dokonanie oceny odporności falowników na przepięcia i zapewnienie ich niezawodności w takich warunkach.
Biorąc pod uwagę wszystkie źródła przepięć i potencjalne szkody, jakie mogą one spowodować, pojawiają się pytania: Jak chronić falowniki przed wyładowaniami atmosferycznymi i jak chronić moje falowniki?
Uziemienie sprzętu i systemu, który chcesz chronić, jest podstawowym krokiem w praktyce, ponieważ praktyka ta stanowi podstawę do umożliwienia dalszych środków ochronnych. Być może nie będziemy w stanie powstrzymać pojawiania się przepięć, ale możemy zaoferować ścieżkę pozwalającą na ich całkowite rozproszenie. Ziemia pełni funkcję masywnego naturalnego przewodnika, oferując niezrównaną ścieżkę bezpiecznego rozpraszania przepięć.
Ze względu na swoją rozległość i wrodzoną przewodność, ziemia stała się najlepszym środkiem uziemiającym dla systemów fotowoltaicznych, umożliwiającym skuteczne odprowadzanie nadmiaru energii, a tym samym zapobieganie uszkodzeniom urządzeń docelowych spowodowanych przepięciami.
Realizując uziemienie, należy bezwzględnie unikać błędnego wyobrażenia o bezpośrednim podłączaniu systemu do ziemi bez odpowiednich przygotowań. Zamiast na ślepo ustanawiać bezpośrednie połączenie, ważne jest zainstalowanie prętów uziemiających, prętów lub innych metalowych elementów konstrukcyjnych i obudów elektrycznych, które są zakopane pod powierzchnią ziemi jako środki uziemiające. Działają jako pomosty między systemem elektrycznym a ziemią, zapewniając zorganizowaną ścieżkę dla bezpiecznego przepływu nadmiaru prądu do ziemi.
Rysunek 4 – Media uziemiające zainstalowane w budynku
Pręty uziemiające: Są to pręty przewodzące (zwykle miedziane) wbijane w ziemię w celu ustanowienia ścieżki o niskim oporze dla odprowadzania przepięć.
Prawidłowe połączenia:
Specjaliści od uziemień: Jeśli nie masz pewności co do najlepszej metody uziemienia dla Twojej lokalizacji, skonsultuj się z wykwalifikowanym inspektorem elektrykiem na etapie projektowania systemu.
Dla najlepszego efektu ochrony przeciwprzepięciowej falownika. połączenie z ziemią jest krytycznym aspektem wymagającym dokładnego rozważenia i odpowiedniego wdrożenia. Samo przykręcenie przewodu bezpośrednio do planety nie wystarczy; zamiast tego konieczne jest zakopanie w ziemi pręta z przewodzącego, niekorodującego metalu, zwykle wykonanego z miedzi. Aby zapewnić zdolność uziemienia, pręt musi mieć znaczną powierzchnię stykającą się z przewodzącą (wilgotną) glebą, aby ułatwić rozpraszanie elektronów w ziemi przy minimalnym oporze w przypadku wystąpienia elektryczności statycznej lub przepięć.
Nieodpowiednie uziemienie może prowadzić do tworzenia kopii zapasowych elektronów, co może skutkować łukiem elektrycznym i potencjalnym uszkodzeniem sprzętu i przewodów w systemach fotowoltaicznych. Aby zapewnić skuteczne uziemienie, zaleca się zainstalowanie wielu miedziowanych prętów uziemiających, szczególnie w suchych warunkach gruntowych, lub zakopanie gołego drutu miedzianego w rowach. Dzięki strategicznemu połączeniu wszystkich elementów i ich strategicznemu zaprojektowaniu pomaga to poprawić niezawodność ochrony przeciwprzepięciowej w systemach fotowoltaicznych.
W różnych warunkach środowiskowych, wilgotnym lub suchym klimacie mogą być wymagane różne metody uziemiania. Zaleca się współpracę z inspektorami ds. elektryki na etapie projektowania w celu określenia najskuteczniejszego sposobu uziemienia dla ochrony przeciwprzepięciowej falownika. W większości przypadków kompleksowy system uziemiający składa się z nadmiarowych prętów uziemiających, przewodów zakopanych w ziemi i odpowiednio ustalonych połączeń.
Prawidłowe uziemienie obwodów mocy jest wymagane przepisami, ze szczególnymi wymaganiami dotyczącymi łączenia systemów prądu stałego i prądu przemiennego z uziemieniem w wyznaczonych punktach. Aby zwiększyć odporność systemu ochrony przeciwprzepięciowej falownika systemowego, należy rozważyć wdrożenie technik takich jak okablowanie skrętką dwużyłową w instalacjach macierzowych.
Priorytetowo traktuj przestrzeganie standardów branżowych i wykorzystywanie zatwierdzonego sprzętu do połączeń, aby zmaksymalizować żywotność systemu ochrony przeciwprzepięciowej falownika.
Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) stały się najbardziej akceptowanym i najskuteczniejszym urządzeniem elektrycznym do ochrony przed przepięciami w zastosowaniach przemysłowych. Składają się głównie z warystorów tlenku metalu (MOV), skutecznie zapewniają ścieżkę dla nadmiernych przepięć w celu ominięcia cennego systemu fotowoltaicznego. Kiedy wystąpią przepięcia, MOV szybko reagują, przechodząc w stan o niskiej impedancji, skutecznie przekierowując i rozładowując energię udaru. Kiedy przepięcie zaniknie, przekształcają się w wysoką impedancję i czekają na następne zdarzenie przepięcia.
Lokalizacje instalacji: Aby zapewnić kompleksową ochronę przed przepięciami instalacji słonecznej, należy zainstalować urządzenia przeciwprzepięciowe zarówno po stronie AC, jak i DC falownika.
SPD AC i DC: Wybierz ograniczniki przepięć zaprojektowane specjalnie do zastosowań prądu przemiennego po stronie prądu przemiennego i zastosowań prądu stałego po stronie prądu stałego. Urządzenia SPD AC nie mogą działać po stronie prądu stałego i odwrotnie. Używanie niewłaściwego typu może być niebezpieczne.
Kryteria wyboru: Wybór odpowiedniego urządzenia zabezpieczającego przed przepięciami falownika zależy od kilku czynników:
Więcej informacji na temat podstaw SPD można znaleźć na poniższej stronie:
Urządzenie przeciwprzepięciowe
Jak działa ochrona przeciwprzepięciowa?
Urządzenie przeciwprzepięciowe typu 1, typu 2 i typu 3
Ograniczniki przepięć prądu stałego zostały zaprojektowane specjalnie do ochrony przed przepięciami w instalacjach fotowoltaicznych i fotowoltaicznych.
Systemy fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały, który przepływa w jednym kierunku. Urządzenia SPD fotowoltaiczne są specjalnie zbudowane, aby radzić sobie z unikalnymi charakterystykami napięcia i prądu stałego w panelach słonecznych.
Urządzenia SPD fotowoltaiczne są skonstruowane tak, aby wytrzymywały wyższe napięcia prądu stałego w porównaniu do ich odpowiedników prądu przemiennego. Ponadto mogą mieć różne czasy reakcji zoptymalizowane pod kątem przepięć prądu stałego w systemie fotowoltaicznym.
Urządzenia SPD do fotowoltaiki należy dobierać skrupulatnie, aby mieć pewność, że posiadają właściwe napięcie znamionowe prądu stałego i są w stanie wytrzymać określone prądy udarowe, jakie napotyka dany system fotowoltaiczny. Zdecydowanie odradza się używanie zwykłych SPD w systemie fotowoltaicznym ze względu na potencjalną niedopasowanie wydajności i związane z tym zwiększone ryzyko bezpieczeństwa.
Wybierając ograniczniki przepięć w celu lepszej ochrony przeciwprzepięciowej instalacji fotowoltaicznej, należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych czynników, takich jak poziom ochrony napięciowej (UP) wynoszący co najmniej 20% poniżej wytrzymałości dielektrycznej urządzeń końcowych systemu. Ponadto prąd zwarciowy wytrzymywany przez urządzenie powinien przekraczać prąd ciągów modułów fotowoltaicznych, do których jest podłączone.
W przypadku uderzenia pioruna odpowiednia ochrona przeciwprzepięciowa może zapobiec poważnym uszkodzeniom cennych paneli fotowoltaicznych i falowników. Zainstalowanie urządzeń SPD zarówno na liniach prądu przemiennego, jak i stałego w systemie jest kluczowe, szczególnie biorąc pod uwagę wysoki koszt falowników w systemie fotowoltaicznym. Stosowanie SPD specjalnie zaprojektowanych do zastosowań prądu stałego po stronie prądu stałego i zastosowań prądu przemiennego po stronie prądu przemiennego ma kluczowe znaczenie dla skutecznej ochrony.
Gdy do jednej sieci podłączonych jest wiele falowników, można je połączyć z pojedynczym urządzeniem przeciwprzepięciowym instalacji fotowoltaicznej umieszczonym przed siecią w celu zapewnienia optymalnej ochrony. Instalacja urządzeń SPD inwertera powinna uwzględniać kluczowe wartości, takie jak maksymalne ciągłe napięcie robocze, poziom ochrony napięciowej przekraczający wymagania urządzenia oraz nominalny prąd wyładowczy, aby skutecznie wytrzymać powtarzające się przepięcia.
W systemach fotowoltaicznych stosowanie długich kabli do punktów przyłączenia do sieci może powodować wyzwania związane z wyładowaniami atmosferycznymi i indukowanymi spadkami napięcia. Długość kabli i rozmiar pętli przewodzących mogą wzmocnić skutki uderzeń pioruna i zwiększyć ryzyko przejściowych przepięć pogarszających skuteczność zabezpieczenia przeciwprzepięciowego.
Przepięcia mogą stanowić poważne zagrożenie dla integralności kabla, prowadząc do uszkodzenia izolacji przy każdym impulsie. W przypadku systemów fotowoltaicznych poza siecią, takich jak zasilające pompy medyczne lub wodne, nawet niewielka liczba przepięć może zakłócić pracę urządzeń zasilanych energią słoneczną. Izolowanym konfiguracjom brakuje odporności, aby wytrzymać skutki przepięć, co oznacza, że urządzenia systemu fotowoltaicznego z dołączonym falownikiem mogą zostać zakłócone wyłącznie przez zakłócenia w przepływie energii słonecznej.
Aby zoptymalizować układ kabli i zminimalizować ryzyko związane z pętlami przewodzącymi, niezbędne jest dokładne rozplanowanie linii prądu przemiennego i stałego, a także linii danych.
Należy zastosować przewody wyrównawcze, aby zapobiec tworzeniu się dużych pętli przewodzących i zapewnić właściwe uziemienie w całym systemie.
W systemie fotowoltaicznym rozmieszczenie i ilość urządzeń przeciwprzepięciowych (SPD) po stronie prądu stałego zależy od długości kabli pomiędzy panelami słonecznymi a falownikiem. Jeśli długość kabla jest mniejsza niż 10 metrów, wystarczy zainstalować SPD w pobliżu falownika. Jednakże w przypadku kabli o długości przekraczającej 10 metrów wymagany jest drugi SPD, umieszczony w skrzynce przy panelach fotowoltaicznych, uzupełniający pierwszy umieszczony w pobliżu falownika.
Aby zapewnić optymalną skuteczność, istotne jest, aby kable połączeniowe SPD z siecią L+ / L- oraz pomiędzy listwą zaciskową uziemienia SPD a szyną uziemiającą były jak najkrótsze – najlepiej mniej niż 2.5 metra (d1+d2<50 cm). . Minimalizuje to rezystancję i zapewnia skuteczną ochronę przeciwprzepięciową w systemie.
Duże odległości pomiędzy panelami fotowoltaicznymi a falownikami w systemach fotowoltaicznych stwarzają większe zagrożenie w przypadku uderzeń pioruna. Szczególnie biorąc pod uwagę odległość między generatorem a częściami przekształtnikowymi, może być konieczne zastosowanie wielu ograniczników przepięć. Zainstalowanie dwóch lub więcej ograniczników przepięć gwarantuje kompleksową ochronę każdego segmentu systemu, zwiększając ogólne bezpieczeństwo i niezawodność pracy fotowoltaiki.
Rysunek 5 – Instalacja SPD w systemach PV
Instaluj falowniki w miejscach z dala od narażenia na działanie wody, takich jak deszcz, powódź lub inne czynniki, które mogą powodować wycieki. Woda może powodować rdzę i korozję elementów falownika oraz całego systemu fotowoltaicznego, pogarszając ich funkcjonalność i potencjalnie powodując zagrożenia elektryczne. Falowniki to urządzenia elektroniczne z wrażliwymi obwodami, które mogą zostać poważnie uszkodzone w wyniku wniknięcia wody, co może prowadzić do zwarć i przepięć.
Środowiska o wysokiej wilgotności mogą powodować kondensację wewnątrz falowników. Nadmierna wilgoć z powietrza może przedostać się do obudowy falownika, tworząc środowisko sprzyjające wystąpieniu korozji. Korozja wpływa nie tylko na elementy zewnętrzne, ale może również uszkodzić obwody wewnętrzne i zwiększyć ryzyko zwarć i zmniejszonej wydajności. W wilgotnych warunkach można przestraszyć się ryzyka usterek elektrycznych w falownikach i systemach fotowoltaicznych.
Ponadto trudne warunki, takie jak ekstremalne temperatury, kurz i zanieczyszczenia, mogą mieć wpływ na wydajność falownika. Wysokie temperatury mogą przyspieszyć degradację komponentów i skrócić żywotność falowników, natomiast gromadzenie się kurzu może utrudniać mechanizmy wentylacji i chłodzenia, prowadząc do problemów z przegrzaniem. Narażenie na działanie zanieczyszczeń, takich jak liście lub brud, może zablokować otwory wentylacyjne i wentylatory, co jeszcze bardziej pogłębia problemy z odprowadzaniem ciepła.
Niezawodne urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) firmy LSP zostały zaprojektowane w celu spełnienia wymagań ochrony instalacji przed wyładowaniami atmosferycznymi i przepięciami. Skontaktuj się z naszymi Ekspertami!
Copyright © 2010-2024 Wenzhou Arrester Electric Co., Ltd. Wszelkie prawa zastrzeżone. Polityka prywatności
