Odabir uređaja za zaštitu od prenapona za fotonaponske sustave - ugradnja SPD-ova

1. Čimbenici koji utječu na instalaciju SPD-a

Prenaponi u krovnim fotonaponskim (PV) sustavima prvenstveno su uzrokovani izravnim udarima groma (na ili blizu zgrade ili PV opreme s LPS-om), induciranim naponom od promjena električnog polja povezanih s grmljavinom ili preklopnim operacijama u AC/DC distribucijskim mrežama. Za procjenu potrebe za prenaponskom zaštitom i određivanje odgovarajuće zaštitne strategije, nazivni impulsni napon (Uw) opreme treba koristiti kao referencu. Osim ako procjenom rizika nije drugačije određeno, SPD-ove treba ugraditi i na DC i na AC stranu PV sustava.

Uređaji unutar fotonaponskog sustava koji mogu zahtijevati zaštitu uključuju:

Inverteri, uključujući sučelja za niskonaponski AC sustav i DC sustav, fotonaponske panele, unutarnje ožičenje fotonaponskog sustava, komponente instalirane između invertera i fotonaponskih panela, kao što su kombinirajuće kutije; oprema koja se koristi za nadzor i upravljanje fotonaponskim sustavom.

Prema IEC 61643-12 i relevantnim odjeljcima GB/T 21714, odabir i ugradnja SPD-ova za fotonaponske sustave ovise o više čimbenika. To uključuje gustoću udara groma na tlu (NG) [1/km²·godina] ili prosječan broj dana s grmljavinom godišnje (T), karakteristike niskonaponskog sustava napajanja (npr. nadzemne vodove ili podzemne kabele) i prirodu opreme koja se štiti, je li ugrađen vanjski sustav zaštite od munje (LPS) za zaštitu fotonaponskog sustava od izravnih udara groma.

Ako je prisutan vanjski LPS, na zahtjeve SPD-a utječe razina zaštite (klasa) LPS-a i održava li se potrebna sigurnosna udaljenost (S) između LPS-a i PV sustava (izolirani vs. neizolirani LPS).

2. Utjecaj različitih konfiguracija vanjskog LPS-a na zaštitu od munje za fotonaponske sustave

Ugradnja SPD-a za krovne fotonaponske sustave općenito se dijeli u tri kategorije, ovisno o prisutnosti i vrsti vanjskog LPS-a:

(1) Fotonaponski sustavi bez vanjskog LPS-a

Kao što je prikazano na dijagramu (nije ovdje uključen), ako zgrada nije opremljena vanjskim sustavom zaštite od udara groma, SPD-ove treba ugraditi na temelju rezultata procjene rizika od udara groma. Preporučuje se ugradnja uređaja za zaštitu od prenapona i na AC i na DC strani kako bi se zaštitile kritične PV komponente.

Za DC stranu, DC SPD tipa 2 (označen kao DC1) treba biti instaliran u blizini PV kombinirane kutije ili PV niza (ako se ne koristi kombinirana kutija). Ovaj SPD štiti zgradu od vanjskih prenapona koji se prenose kroz PV kabele i obično se instalira odmah nakon što PV kabeli uđu u zgradu. Drugi DC SPD tipa 2 (označen kao DC2) treba biti instaliran u blizini DC ulaza pretvarača. Ako je duljina kabela između DC1 i pretvarača manja od 10 metara, DC1 se može izostaviti.

Za AC stranu, preporučuje se AC SPD tipa 2 (označen kao AC1) na ulazu AC mreže, obično smještenom na glavnoj razvodnoj ploči. Ovaj uređaj štiti od prenapona koji dolaze iz komunalne mreže. Je li AC1 potreban u sustavu bez vanjske zaštite od udara groma ovisi o rezultatima procjene rizika od udara groma. Za zaštitu skupog pretvarača, AC SPD tipa 2 (označen kao AC2) obično se instalira u blizini AC izlaza pretvarača. Ako je duljina kabela između AC1 i AC2 manja od 10 metara, AC2 se može izostaviti. Za detaljne upute pogledajte tablicu konfiguracije.

(2) PV sustavi s vanjskim LPS-om koji zadovoljavaju potrebnu udaljenost razdvajanja (izolirani LPS)

Kao što je prikazano na dijagramu, kada zgrada ima vanjski sustav zaštite od munje (poput hvataljki ili traka) i kada je krovni fotonaponski panel zaštićen tim sustavom uz održavanje odgovarajuće sigurnosne udaljenosti, fotonaponski sustav se smatra opremljenim izoliranim LPS-om. Čak i u tom slučaju, ugradnja SPD-ova je i dalje potrebna.

Za sustave s izoliranim LPS-om, postavljanje SPD-a slično je sustavima bez vanjske zaštite od munje. DC SPD tipa 2 treba postaviti blizu razvodne kutije ili blizu fotonaponskog niza ako se ne koristi razvodna kutija. Drugi DC SPD tipa 2 treba postaviti blizu istosmjerne strane pretvarača, a AC SPD tipa 2 blizu izmjenične strane pretvarača. Međutim, budući da se fotonaponski sustav spaja na zgradu i izvan nje, AC SPD tipa 1 također je potreban na glavnoj razvodnoj ploči izmjenične struje gdje napajanje iz komunalne mreže ulazi u zgradu. Detaljne upute za raspored potražite u tablici konfiguracije.

(3) Fotonaponski sustavi s vanjskim LPS-om koji ne zadovoljavaju potrebnu udaljenost razdvajanja (neizolirani LPS)

U krovnim fotonaponskim sustavima gdje su paneli preblizu vanjskom sustavu zaštite od munje (LPS) i ne mogu zadovoljiti potrebnu sigurnosnu udaljenost, svi metalni dijelovi fotonaponskog sustava moraju biti spojeni na LPS kako bi se osiguralo pravilno izjednačavanje potencijala munje. Ovo je uobičajeni pristup koji se koristi za zaštitu od munje na krovu. U ovom postavljanju, i AC i DC kabeli tretiraju se kao paralelni vodiči u sustavu spajanja, što znači da mogu biti izravno pogođeni strujom munje. Zato IEC preporučuje korištenje uređaja za zaštitu od prenapona tipa 1 (SPD) - obično zajedno sa SPD-ovima tipa 2 - na ključnim točkama u sustavu: gdje fotonaponski kabeli ulaze u zgradu i na AC i DC strani važnih uređaja poput pretvarača.

Kao što je prikazano na dijagramu, DC1 treba postaviti što bliže razvodnoj kutiji ili blizu fotonaponskog panela ako nema razvodne kutije. DC2 i AC2 treba postaviti blizu pretvarača radi bolje zaštite. U većini slučajeva, potrebni su i AC1 (na glavnoj ploči) i AC2 (blizu pretvarača). Ali ako je pretvarač postavljen unutar glavne ploče i dijele isto uzemljenje, s duljinama kabela manjim ili jednakim 0,5 metara, tada AC2 možda neće biti potreban. Detaljne upute za instalaciju možete pronaći u tablici.

1：DC1 se može izostaviti pod sljedećim uvjetima: Ako je duljina kabela između DC1 i pretvarača manja od 10 metara, a razina naponske zaštite (Up) AC2 je manja ili jednaka 0,8 puta nazivnom impulsnom naponu otpornosti PV panela (Uw); ili ako je Up AC2 manji ili jednak 0,5 puta Uw i PE (zaštitni uzemljeni) vodič je usmjeren blizu DC kabela.

2：AC2 se može izostaviti pod sljedećim uvjetima: Ako je duljina kabela između AC1 i AC2 manja od 10 metara; ili ako pretvarač i glavna razvodna ploča dijele istu uzemljujuću elektrodu, a SPD priključni kabeli nisu dulji od 0,5 metara - na primjer, ako je pretvarač ugrađen unutar glavne ploče.

3：Minimalna površina poprečnog presjeka za uzemljivače SPD-a: Za SPD-ove tipa 2, bakreni uzemljivač ne smije biti manji od 6 mm²; za SPD-ove tipa 1 ne smije biti manji od 16 mm².

Izbor DC SPD-ova u krovnim fotonaponskim sustavima uglavnom ovisi o tome kako je zgrada zaštićena od munje i kako je sustav ožičen. Prema tablici konfiguracije i IEC standardima, uvijek bi trebao postojati prenaponski zaštitnik na DC strani pretvarača. No, dodatni SPD-ovi u blizini razvodne kutije - ili u blizini fotonaponskih panela ako nema razvodne kutije - potrebni su samo ako je kabel između panela i pretvarača dulji od 10 metara.

Uz to, to se ne radi svugdje tako. U nekim zemljama - na primjer u Njemačkoj - pravila su u osnovi suprotna. Tamo se DC prenaponska zaštita uvijek instalira odmah pored fotonaponskih panela, a potrebno ju je dodati samo blizu pretvarača ako je kabel dulji od 10 metara.