Почему каждая солнечная установка должна включать в себя ограничитель перенапряжения солнечной энергии?

Солнечные фотоэлектрические (PV) системы подвергаются скачкам напряжения, которые могут привести к дорогостоящим повреждениям и перебоям в электроснабжении. В этой статье объясняется, почему каждой солнечной установке необходим разрядник для защиты от перенапряжений — устройство, которое защищает критическое оборудование от переходных перенапряжений.

1. Что такоеСолнечный разрядник?

Ограничитель перенапряжения, также известный как устройство защиты от перенапряжения (SPD), представляет собой электрический компонент, который защищает системы от перенапряжений. Ограничители перенапряжения не останавливают и не поглощают перенапряжения, вызванные молнией. Вместо этого они обходят или разряжают скачки напряжения, чтобы ограничить повреждение электрооборудования внутри объекта. Эти устройства предотвращают непрерывное протекание токов высокого напряжения, направляя их на землю.

Когда скачок напряжения проходит через проводник, разрядник разрывает его изоляцию, и выброс может пройти на землю. Как только уровень напряжения возвращается к норме, изоляция между проводником и землей восстанавливается. Затем поток тока к земле прекращается.

Ограничитель перенапряжения солнечной энергии — это УЗИП, специально разработанное для фотоэлектрических установок. Он защищает солнечные системы от кратковременных и постоянных перенапряжений, вызванных дефектами проводников или неисправностями трансформаторов.

Переходные перенапряжения — это временные скачки напряжения, превышающие номинальное значение распределительной сети более чем на 10 процентов в течение нескольких циклов. При постоянных перенапряжениях уровень напряжения постоянно остается высоким.

Полная система молниезащиты включает молниеотводы (молниеотводы), токоотводы, устройства защиты от перенапряжений, уравнивание потенциалов и систему заземления. Это первая линия защиты от прямого удара молнии.

2. Зачем солнечным системам нужен сетевой фильтр?

Солнечные системы чувствительны к скачкам напряжения, которые могут привести к дорогостоящему повреждению оборудования и временным перебоям в электроснабжении. Электрические скачки могут быть вызваны внешними факторами, такими как удары молнии, внутренние неисправности или колебания в электрической сети.

Физическое воздействие делает солнечные системы уязвимыми

Солнечные батареи обычно устанавливаются на открытых площадках, на крышах домов или на больших полях, где они могут подвергаться воздействию условий окружающей среды. Большие площади поверхности и открытые места размещения, например, на крышах или на земле на открытых пространствах, делают солнечные панели подверженными ударам молний, ​​что может сократить срок их службы.

Даже если молния не поражает солнечную батарею напрямую, молния поблизости может вызвать опасное напряжение, которое может повредить критически важные компоненты. Когда молния ударяет в близлежащие конструкции, линии электропередач или землю, возникающие электромагнитные поля могут индуцировать переходные напряжения в проводке солнечной системы. Эти наведенные импульсы могут распространяться по всей установке и повреждать оборудование вдали от первоначального места удара.

Обширная кабельная система создает пути для скачков напряжения

Поскольку фотоэлектрические системы часто включают в себя обширные кабели постоянного тока и взаимосвязанное электрическое оборудование, они обеспечивают множество путей распространения импульсных токов. Их обширные сети проводов могут действовать как проводники, внося в систему переходные напряжения.

Обе стороны постоянного и переменного тока нуждаются в защите

Одной из уникальных характеристик фотоэлектрических систем является то, что они работают как в электрических цепях постоянного, так и в переменном токе. Скачки могут проникать через любую сторону системы. Эффективные стратегии защиты от перенапряжений на солнечной энергии охватывают как цепи постоянного, так и переменного тока, обеспечивая комплексное покрытие.

Сторона постоянного тока включает в себя: солнечные модули, цепную проводку, объединительные коробки, разъединители постоянного тока и входы инвертора. Сторона переменного тока включает в себя: выходы инверторов, распределительное оборудование, трансформаторы, межсетевые соединения и электрические системы объекта.

Защита только одной части системы может сделать другое критически важное оборудование уязвимым для повреждения.

Защиту от перенапряжения часто упускают из виду

Многие владельцы солнечных систем уделяют особое внимание эффективности панелей, выбору инверторов и прогнозам производства энергии. Электрическую защиту часто упускают из виду, пока не произойдет дорогостоящий сбой. Скачки напряжения могут произойти неожиданно и привести к серьезному повреждению солнечного оборудования, что приведет к простою, затратам на ремонт и потерям в производстве энергии.

Скачок мощности может привести к затратам на замену оборудования, трудозатратам, простою системы, снижению выработки энергии, упущенным возможностям получения дохода, увеличению требований к техническому обслуживанию и страховым случаям.

Некоторые разработчики могут отказаться от включения устройств защиты от перенапряжений, чтобы снизить первоначальную стоимость проекта. Однако это может привести к более высоким затратам на техническое обслуживание в будущем, если оборудование будет повреждено в результате скачка напряжения и его необходимо отремонтировать или заменить.

Финансовое обоснование защиты от перенапряжений

Инвестиции в защиту от перенапряжения солнечной энергии зачастую составляют лишь небольшую часть общей стоимости проекта. Тем не менее, это может помочь предотвратить потери, которые намного превышают стоимость самих защитных устройств. Для коммерческих и коммунальных установок простой может быстро привести к значительным потерям доходов. Даже кратковременный перерыв в работе может повлиять на производственные и финансовые показатели.

3. Что происходит, когда молния ударяет в солнечную фотоэлектрическую систему?

Молния представляет собой значительный риск полного или частичного разрушения солнечных электростанций либо непосредственно в результате прямого удара, либо в результате дегенеративного повреждения в результате непрямого удара.

Прямые удары молнии

Прямые удары молнии могут произвести огромное количество энергии, способной нанести катастрофический ущерб. Когда молния ударяет в солнечную панель, она вызывает наведенный переходный ток в проводных петлях системы. Это приводит к выходу из строя изоляции, панелей, инвертора и оборудования связи.

Косвенные эффекты молнии

Косвенные эффекты молнии часто встречаются чаще и могут быть столь же проблематичными. Перенапряжения могут повлиять на установку системы солнечных батарей несколькими способами:

• От прямых ударов во внешнюю систему молниезащиты сооружения, рядом с ним и даже в саму фотоэлектрическую установку.

• От токов, вызванных молнией, распространяющихся в электрическую сеть

• От перенапряжений, передающихся из электрической сети атмосферного происхождения (молнии) или вследствие эксплуатации

• От изменений электрического поля из-за молнии

• От сети при попадании молнии в провода среднего или низкого напряжения.

• С земли, если молния ударит близко к фотоэлектрическому инвертору

• Со стороны постоянного тока, если молния попадет в фотоэлектрические модули

Повреждение ключевых компонентов

Если солнечная фотоэлектрическая установка испытывает перенапряжение и не защищена молнией или ограничителями перенапряжения, она может пострадать от повреждения оборудования, начиная от прожиганий молний в панелях и заканчивая выходом из строя модулей и инверторов или вторичных систем, таких как оборудование для мониторинга и средства отслеживания.

К конкретным компонентам с наибольшей вероятностью отказа относятся блок сумматора и MPPT (устройство отслеживания точки максимальной мощности). Некоторые солнечные фотоэлектрические системы могут выдерживать физическое или электрическое повреждение своих панелей. Однако их схемы управления и устройства хранения энергии мгновенно выйдут из строя после удара молнии.

Скрытые долгосрочные эффекты

Даже если первоначальных отключений электроэнергии не произошло, установка все равно может пострадать от побочных эффектов из-за повреждения оборудования. Это может уменьшить количество энергии, которую может генерировать система. Эти эффекты иногда ошибочно приписывают отказам оборудования или производственным дефектам, если сразу не становится очевидным, что они были вызваны скачком напряжения.

Если фотоэлектрический модуль поврежден, это приводит к потере выходной мощности линии. Повреждение инвертора может привести к отключению или ограничению выходной мощности большой части установки.

Важность правильного размещения УЗИП

Сеть защиты от перенапряжения должна быть установлена ​​во всей распределительной сети постоянного и переменного тока солнечной электростанции для защиты критически важных цепей. Общее количество УЗИП, необходимое в солнечной фотоэлектрической системе, варьируется в зависимости от расстояния между панелями и инвертором.

Общие рекомендации по установке включают в себя:

• В линиях переменного тока защита от перенапряжения должна быть установлена ​​на каждом проводе питания, идущем на землю.

• Если длина кабеля между солнечными панелями менее 10 метров, один УЗИП следует установить рядом с инвертором, объединительными коробками или ближе к солнечным панелям.

• В установках с кабелями постоянного тока длиной более 10 метров потребуются дополнительные устройства защиты от перенапряжения как на конце кабелей инвертора, так и на конце кабелей солнечных модулей.

• В жилой солнечной энергосистеме с микроинверторами, имеющей короткие кабели постоянного тока, но более длинные кабели переменного тока, УЗИП следует устанавливать в распределительной коробке, чтобы защитить дом от переходных скачков напряжения.

УЗИП следует устанавливать на инверторы для защиты входов постоянного тока и выходов переменного тока с заземлением как положительной, так и отрицательной линии постоянного тока. Цепи сумматора и управления, а также системы мониторинга и слежения должны быть защищены от помех в потоках электроэнергии и потери данных.

4. Резюме

Каждая солнечная установка должна включать в себя разрядник для защиты от перенапряжений. Солнечные системы подвергаются электрическим скачкам в результате ударов молний, ​​колебаний сети и внутренних неисправностей.

Скачок напряжения может привести к повреждению инверторов, панелей, объединителей, оборудования мониторинга и устройств хранения энергии. Повреждения могут привести к затратам на замену оборудования, простою системы, снижению выработки энергии и потере дохода.

Даже если непосредственных повреждений не видно, скачки напряжения могут вызвать скрытую деградацию, которая со временем снижает выходную мощность. Эти эффекты часто ошибочно принимают за производственные дефекты.

Защита от перенапряжения солнечной энергии — это не вариант, это необходимость. Установка УЗИП как на стороне постоянного, так и на переменном токе системы с правильным заземлением помогает защитить критически важное оборудование и обеспечить надежное производство энергии.

Защита от перенапряжения является необходимым компонентом любой электроустановки, но она не заменяет правильное решение молниезащиты. Полная система молниезащиты, включающая молниеотводы, токоотводы, устройства защиты от перенапряжений, уравнивание потенциалов и систему заземления, является первой линией защиты от прямого удара молнии.

YRO стремится предоставлять надежные устройства защиты от перенапряжения для фотоэлектрических установок. Для оптимальной защиты всегда обращайтесь к местным нормам, спецификациям производителя и работайте с сертифицированными компонентами.

Выбор правильной защиты от перенапряжений защитит ваши инвестиции в солнечную энергию. Это предотвращает дорогостоящие повреждения и обеспечивает надежное и долгосрочное производство энергии.