Saulės sistemų apsaugos nuo viršįtampių pagrindai

Apsauga nuo viršįtampių srovės yra labai svarbi saulės energijos sistemoms, kad būtų išvengta įrangos pažeidimų, sumažinta gaisro rizika ir užtikrinta atitiktis saugos reikalavimams. Jis stebi srovės lygį ir prireikus atjungia grandines. Štai ką reikia žinoti:

• Kodėl tai svarbu: Apsaugo komponentus, mažina gaisro pavojų ir priežiūros išlaidas.
• Pagrindiniai įrenginiai:
  • Saugikliai: Greita reakcija, aukšta įtampa, tačiau po naudojimo reikia pakeisti.
  • Grandinės pertraukikliai: Iš naujo nustatomas, dvigubai naudojamas kaip atjungimo įtaisas, tačiau iš anksto kainuoja brangiau.
  • Viršįtampių relės: Automatizuoti reagavimą į gedimus.
• Dažniausiai pasitaikantys gedimai: Įžeminimo gedimams, gedimams tarp linijų ir lankiniams gedimams reikia specialių apsaugos metodų.
• Reikalavimai dydžiui: Įrenginiai turi būti atsparūs 125% maksimalios srovės pagal NEC standartus.
• Kombinatorių dėžutės: Konsoliduokite įėjimus ir saugos komponentus, tokius kaip saugikliai, apsaugos nuo viršįtampių ir atjungimo jungikliai.

Greitas palyginimas:

Tinkama apsauga užtikrina saugų ir efektyvų saulės sistemos veikimą. Įrankiai, pvz. "EasySolar" supaprastinti projektavimo ir atitikties patikras. Reguliari techninė priežiūra yra svarbiausia siekiant ilgalaikio patikimumo.

Supratimas apie apsaugos nuo viršįtampių pagrindus

Tikslas ir nauda

Apsauga nuo viršįtampių yra labai svarbi apsaugant fotovoltines (PV) sistemas nuo per didelės srovės, kuri gali sukelti įrangos pažeidimus ar net gaisrą. Kai saulės kolektoriai gamina didesnę srovę, nei saugi jų veikimo riba, šios sistemos įsijungia, kad išvengtų katastrofiškų gedimų.

Pagrindiniai veiksmingos apsaugos nuo viršįtampių privalumai:

• Ilgesnis įrangos tarnavimo laikas mažinant šiluminę įtampą.
• Gaisro pavojaus mažinimas dėl perkaitusių laidininkų
• Brangiai kainuojančių sistemos komponentų ekranavimas nuo žalos
• Sumažinti techninės priežiūros išlaidas ir sumažinti sistemos prastovų trukmę.
• Atitikties užtikrinimas su saugos standartais ir taisyklėmis.

Norint visapusiškai įvertinti šiuos privalumus, svarbu suprasti, kokius dažniausiai pasitaikančius gedimus šios sistemos padeda pašalinti.

Dažniausi fotovoltinės sistemos gedimai

Apsaugos nuo viršįtampių sistemos yra sukurtos taip, kad galėtų valdyti kelis tipinius fotovoltinių įrenginių gedimus:

"Kai įžeminimo detektorius parodo įžeminimo gedimą, jei išsamūs lauko bandymai neparodo kitaip, galima daryti prielaidą, kad įvyko pažeidimas, reikia atlikti remontą ir yra elektros pavojus sistemai." - "Mayfield Renewables

Jei fotovoltiniuose tinkluose yra trys ar daugiau lygiagrečiai veikiančių stygų, būtina užtikrinti atskirų stygų apsaugą. Taip yra todėl, kad bendra kelių grandinių srovė gali sukelti pakankamai stiprias gedimo sroves, kurios gali pakenkti laidininkams ir įrangai. Kita vertus, sistemos, kuriose yra mažiau nei trys gijos, paprastai nekelia tokio paties pavojaus, jei laidininkai tinkamai parinkti pagal vietos taisykles.

Siekiant padidinti efektyvumą, pramonėje taip pat pereinama prie aukštesnės įtampos sistemų, kurios dažnai siekia 1 000 VDC ar daugiau. Nors šios sistemos yra naudingos, jos taip pat kelia didesnę riziką, todėl labai svarbu naudoti apsaugos įtaisus, specialiai pritaikytus tokiems aukštiems įtampos lygiams.

Galiausiai, norint išlaikyti apsaugos nuo viršįtampių veiksmingumą, labai svarbu reguliariai stebėti ir tikrinti. Net ir nedidelės problemos, pavyzdžiui, netolygus srovės pasiskirstymas, gali pabloginti veikimą ir papildomai apkrauti apsaugos sistemas. Nedelsiant sprendžiant šias problemas užtikrinama, kad sistema ir toliau veiktų saugiai ir efektyviai.

Apsaugos įtaisai ir komponentai

Saulės energijos sistemose naudojama daug specializuotos apsaugos įrangos, kuri apsaugo nuo viršįtampių ir užtikrina saugų veikimą.

Saugiklių ir automatinių jungiklių palyginimas

Saugikliai ir automatiniai jungikliai yra labai svarbūs apsaugai nuo viršįtampių, tačiau jie veikia skirtingai ir turi unikalių privalumų, priklausomai nuo taikymo srities.

Saugikliai dažnai pasirenkami kaip nuolatinės srovės apsauga saulės energijos sistemose. Dėl greito reagavimo laiko ir aukštos įtampos jie labai efektyviai apsaugo grandines. Tačiau jų trūkumas tas, kad juos reikia keisti po kiekvieno viršįtampio įvykio, o tai gali padidinti ilgalaikes techninės priežiūros išlaidas.

"Automatiniai pertraukikliai suteikia apsaugą nuo viršįtampių ir atjungimą viename įrenginyje. Be to, pertraukiklį atstatyti iš naujo yra paprasčiau ir pigiau nei pakeisti saugiklį." - timselectric

Kita vertus, grandinės pertraukikliai iš anksto kainuoja brangiau, tačiau jie patogūs tuo, kad gali būti iš naujo nustatomi. Ši savybė ne tik sumažina techninės priežiūros išlaidas, bet ir leidžia juos naudoti kaip izoliavimo įtaisus. Jie paprastai naudojami saulės energijos įrenginių kintamosios srovės pusėje arba didesnėse sistemose, kur galima reguliariai atlikti techninę priežiūrą.

Be šių prietaisų, sistemos lygmens komponentai, pavyzdžiui, komutacinės dėžės, atlieka svarbų vaidmenį stiprinant bendrą apsaugą.

Kombinatoriaus dėžutės funkcijos

Kombinuojamosios dėžės yra labai svarbios norint sujungti įvesties eilutę ir sutalpinti svarbiausius saugos komponentus. Jie skirti naudoti lauke, todėl turi būti atsparūs dulkėms, vėjui, vandeniui ir ultravioletinių spindulių poveikiui, kad būtų užtikrintas ilgaamžiškumas.

Pagrindiniai kombinatorių dėžutės komponentai yra šie:

• Styginių saugiklių arba grandinės jungiklių
• Apsaugos nuo viršįtampių įrenginiai (SPD)
• Nuolatinės srovės atjungimo jungikliai
• Stebėjimo įranga

Pavyzdžiui, "Weidmüller" įvairiose klimato zonose įdiegė daugiau kaip 150 000 derinimo dėžučių ir įrodė jų patikimumą. Kad atitiktų saugos ir eksploatacinius standartus, šie įrenginiai turi atitikti UL1741 reikalavimus.

Kai prie saulės energijos sistemos prijungiami daugiau nei trys prie inverterio prijungti laidai, būtina naudoti kombainą. Ji užtikrina tinkamą apsaugą nuo viršįtampių, nes izoliuoja gedimo sroves vienoje grandinėje ir neleidžia joms paveikti likusios masyvo dalies. Taip visa sistema apsaugoma nuo galimos žalos.

Reikia reguliariai tikrinti komutacines dėžutes, kad būtų galima įsitikinti, ar tinkamai prijungti laidus, išvengti vandens patekimo ir užtikrinti, kad visi apsaugos įtaisai veiktų pagal paskirtį.

Apsaugos įtaiso dydžio reikalavimai

Tinkamai parinkti apsaugos įtaisų dydžius yra labai svarbu norint apsaugoti saulės energijos sistemas ir laikytis teisės aktų reikalavimų. Nacionaliniame elektros kodekse (NEC) nurodyta, kad, siekiant užtikrinti saugumą ir patikimumą, apsaugos nuo viršįtampių įtaisų galia turi būti ne mažesnė kaip 125% didžiausios srovės.

NEC reikalavimai

NEC nustato konkrečias viršįtampių įrenginių vardinių parametrų ribas, priklausomai nuo laidininko dydžio:

Neįžemintų fotovoltinių (PV) šaltinių grandinių teigiamajame ir neigiamajame laidininke turi būti įrengti apsaugos nuo viršįtampių įtaisai. Tačiau apsauga nebūtina, jei nėra išorinių srovės šaltinių, galinčių sukelti grįžtamąją srovę, viršijančią laidininko galingumą.

"Viršįtampiai gali sunaikinti elektros grandines ir įrangą", - įspėjama NEC vadove, pabrėžiant, kaip svarbu teisingai parinkti apsaugos įtaisų dydį, kad būtų užtikrintas sistemos ilgaamžiškumas.

Pramonės standartai

Be NEC reikalavimų, pramonės standartuose atsižvelgiama į realius aplinkos veiksnius, kad būtų patikslintas įrenginio dydis:

• Temperatūros reguliavimas: Vietovėse, kuriose temperatūra viršija 40 °C (104 °F), reikia taikyti mažinimo koeficientus, kad būtų atsižvelgta į sumažėjusį apsaugos įtaisų pajėgumą.
• Aukštis virš jūros lygio: Įrengiant aukštesnius nei 6600 pėdų aukščio įrenginius, nustatant jų dydį reikia atsižvelgti į gamintojo nustatytą šiluminę vertę.
• Didžiausios darbo sąlygos: Įrenginiai turi būti pritaikyti blogiausiems scenarijams, pavyzdžiui, trumpojo jungimo srovėms, kurios paprastai viršija darbines sroves 10-15%. Ši atsarga yra labai svarbi tiksliems trumpojo jungimo srovės skaičiavimams.

Apsaugos įtaisų pertraukiamoji galia turi atitikti arba viršyti įrengimo vietoje galimą gedimo srovę. Šiuolaikinėse fotovoltinėse sistemose gedimo srovė gali viršyti 50 kA, todėl šis aspektas yra labai svarbus.

Srovę ribojantys saugikliai ypač veiksmingi nuolatinės srovės grandinėse, nes jie greitai pašalina gedimus, užkerta kelią kaskadiniams gedimams ir apsaugo kitus sistemos komponentus. Be to, norint apsaugoti nuo liekamosios srovės, prietaisai turėtų būti tokie, kad esant nepalankioms oro sąlygoms galėtų atlaikyti bent dvigubai didesnę nei maksimali nuotėkio srovę. Tai padeda išvengti nepageidaujamų suveikimų ir kartu užtikrinti sistemos saugumą.

Laikantis šių rekomendacijų užtikrinama patikima apsauga ir didinamas bendras saulės energijos sistemų patikimumas.

sbb-itb-51876bd

Naudojant "EasySolar" apsaugos planavimas

"EasySolar" supaprastina apsaugos nuo viršįtampių saulės sistemose projektavimo ir diegimo procesą. Remdamasi nusistovėjusiais įrenginių dydžio nustatymo ir gedimų analizės metodais, ji žengia dar vieną žingsnį į priekį apsaugos planavimo srityje - atlieka automatinius skaičiavimus ir integruotas atitikties patikras.

Apsaugos įtaiso skaičiavimai

"EasySolar", analizuodama sistemos parametrus ir aplinkos veiksnius, nustato geriausius nuolatinės srovės grandinės ir kintamosios srovės keitiklių grandinių apsaugos laipsnius. Ji į projektą įtraukia pagrindinius apsaugos komponentus, pvz:

Šie apskaičiuoti įvertinimai sudaro pagrindą užtikrinti atitiktį saugos standartams.

Kodų atitikties patikros

"EasySolar", kurdama elektros schemas, taip pat užtikrina, kad projektas atitiktų NEC standartus ir naujausius pramonės kodeksus. Jos atitikties variklis tikrina, ar:

• Apsaugos įtaisai, atitinkantys reikalaujamą minimalią 125% kategoriją
• Trumpojo jungimo srovės stiprumo (SCCR) skaičiavimai pagal UL 508A standartus
• 2023 m. NEC apsaugos nuo viršįtampių reikalavimų integravimas

"Įranga neturi būti montuojama ten, kur galimas gedimo srovės stipris viršija jos trumpojo jungimo srovės vardinį stiprį", - pažymima NEC žinyne. "EasySolar" tai automatiškai patikrina projektavimo proceso metu.

Programinė įranga kas trejus metus atnaujina atitikties patikras, kad atitiktų NFPA NEC peržiūros ciklą ir užtikrintų, jog visi projektai atitiktų naujausius saugos reikalavimus.

Santrauka

Apsauga nuo viršįtampių srovės atlieka labai svarbų vaidmenį siekiant išvengti įrangos sugadinimo ir sumažinti gaisro pavojų fotovoltinėse sistemose. Pagrindiniai komponentai yra skirti apsaugoti įrangą ir padidinti sistemos saugumą.

Nuolatinės srovės įrenginiams, saugikliai yra tinkamas sprendimas. Jie pasižymi tokiais privalumais kaip aukštesnė vardinė įtampa, stiprus išjungimo pajėgumas, ekonomiškumas ir kompaktiška konstrukcija, todėl idealiai tinka šioms sistemoms.

Nustatant viršįtampių įtaisų vardinius parametrus, pagal pramonės standartą taikomas 125% saugos koeficientas pagal trumpojo jungimo srovę. Kaip aiškina Johnas Wilesas:

"Fotovoltinės sistemos pasižymi tam tikromis unikaliomis savybėmis, dėl kurių viršįtampių įtaisų taikymas šiek tiek skiriasi nuo jų taikymo įprastinėse kintamosios srovės grandinėse."

Tai tampa dar svarbiau, nes vis dažniau pereinama prie aukštesnės įtampos sistemų - 1000 V nuolatinės srovės ir aukštesnės. Tokie įrankiai kaip "EasySolar" supaprastina procesą, nes automatizuoja apsaugos nuo viršįtampių skaičiavimus ir užtikrina, kad projektai atitiktų NEC standartus.

Laikui bėgant išlaikyti sistemos saugumą ir patikimumą, reguliari apsaugos įtaisų techninė priežiūra ir bandymai. yra labai svarbūs. Be to, pertraukimo vardiniai parametrai visada turi atitikti arba viršyti įrenginio gnybtuose esančią gedimo srovę. Šis išsamus projektavimo metodas užtikrina, kad visi sistemos komponentai efektyviai veiktų kartu ir apsaugotų veikimą.

DUK

Kuo skiriasi saugikliai ir automatiniai jungikliai saulės energijos sistemose ir kaip pasirinkti tinkamus saugiklius ir automatinius jungiklius?

Saugikliai ir automatiniai jungikliai atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant apsauga nuo viršįtampių saulės energijos sistemoms, tačiau jos veikia skirtingai ir atitinka skirtingus reikalavimus.

Saugikliai yra paprasti ir ekonomiški prietaisai. Jie veikia išlydydami metalinį laidą, kai srovė viršija saugią ribą, ir veiksmingai sustabdo elektros srautą. Jie ypač naudingi mažesnėms sistemoms arba konkretiems komponentams, pavyzdžiui, atskiroms saulės baterijoms. Tačiau kai saugiklis perdega, jį reikia pakeisti, o tai gali būti nepatogu.

Tuo tarpu automatiniai jungikliai yra skirti automatiškai išjungti elektros energiją esant perkrovai ar trumpajam jungimui. Skirtingai nei saugiklius, juos galima atstatyti, o ne pakeisti, todėl juos patogiau naudoti, ypač didesnėse sistemose. Automatiniai jungikliai taip pat yra pritaikyti nuolatinės srovės grandinėse dažnai atsirandančiam elektros lankui, kuris yra dažnas saulės energijos įrenginių bruožas.

Jų pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip sistemos dydis, biudžetas ir nuo to, ar pirmenybę teikiate lengvesniam pertraukiklio atstatymui, o ne mažesnei pradinei saugiklių kainai. Abu variantai yra būtini jūsų saulės energijos sistemos saugumui ir efektyvumui palaikyti.

Kodėl saulės sistemose svarbu tinkamai parinkti viršįtampių apsaugos įtaisų dydį ir kas gali nutikti, jei jie bus netinkamai parinkti?

Tinkamas dydis apsaugos nuo viršįtampių įtaisai (OCPD) atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant saulės energijos sistemų saugumą ir funkcionalumą. Šie prietaisai skirti apsaugoti sistemą nuo per didelės srovės, kuri gali sukelti perkaitimą, įrangos gedimą ar net gaisro pavojų. Tinkamai parinkti OCPD dydžiai padeda sistemai veikti sklandžiai ir kartu atitinka saugos reikalavimus.

Jei OCPD yra per didelis, jis gali neišsijungti perkrovos metu, todėl nekontroliuojamas gali tekėti pavojingo lygio srovė, dėl kurios gali būti padaryta didelė žala. Ir atvirkščiai, per maži OCPD gali dažnai išsijungti, todėl be reikalo nutrūksta darbas ir sumažėja sistemos efektyvumas. Norint, kad jūsų saulės energijos įrenginys būtų saugus ir veiktų kuo geriau, labai svarbu rasti tinkamą dydį.

Kokių techninės priežiūros veiksmų reikėtų imtis, kad saulės energijos sistemų apsaugos nuo viršįtampių įtaisai ilgainiui išliktų patikimi?

Reguliari techninė priežiūra yra svarbiausia, kad saulės energijos sistemų apsaugos nuo viršįtampių įtaisai patikimai veiktų ilgą laiką. Pirmiausia patikrinkite, ar laidai ir jungtys nenusidėvėjo, ar nėra korozijos arba pažeidimų. Taip pat svarbu periodiškai išbandyti ir sukalibruoti šiuos prietaisus, kad jie tinkamai reaguotų į gedimus.

Aplinkos veiksniai, pavyzdžiui, temperatūra ir drėgmė, gali turėti įtakos veikimui. Atlikdami techninę priežiūrą į juos atsižvelkite ir atitinkamai pritaikykite savo metodą. Tvarkykite išsamius visų patikrinimų, bandymų, remontų ir pakeitimų įrašus. Jei kokie nors komponentai turi gedimo požymių arba neatitinka veikimo standartų, nedelsdami juos pakeiskite, kad išvengtumėte galimų sistemos problemų.

Laikydamiesi šios praktikos užtikrinsite, kad jūsų saulės sistema būtų saugi ir veiksminga.

Susiję pranešimai

• Saulės kabelių dydžio nustatymo pagrindai: Pagrindiniai veiksniai
• Kaip dirbtinis intelektas supaprastina vietinių saulės energijos leidimų išdavimą
• Kaip dirbtinis intelektas generuoja saulės sistemų elektros diagramas
• NEC standartai: AI įrankiai saulės energijos projektuotojams