Globaalse uue energiatööstuse kiire arenguga on fotogalvaanilisest (PV) saanud laialdaselt kasutatav puhta energia lahendus ettevõtetele, tööstusparkidele, ärihoonetele ja eraklientidele. Võrreldes traditsiooniliste jaotussüsteemidega paigaldatakse fotogalvaanilised süsteemid aga sageli hoonete katustele, avatud kohtadesse või suurtesse PV-elektrijaamadesse, jättes need pikaajalisele kokkupuutele looduskeskkonnaga, muutes need pikselöögi ja võrgu tõusu suhtes haavatavamaks.
Ülepingekaitse (SPD) tootjana avastasime, et paljud PV-süsteemide rikked ei tulene moodulitest endist, vaid mööduvatest liigpingetest, mis kahjustavad invertereid, seireseadmeid või sidesüsteeme. Seetõttu ei ole PV-projektide kaasaegses projekteerimises liigpingekaitsmed enam valikulised, vaid süsteemi ohutu töö tagamise oluline komponent.
Miks peavad fotogalvaanilistel süsteemidel olema liigpingekaitsed? Selles artiklis analüüsitakse seda praktilise rakendamise vaatenurgast.
1. Fotogalvaanilised süsteemid on välgulöögile vastuvõtlikumad
Erinevalt tavapärastest siseruumides kasutatavatest elektriseadmetest paigaldatakse enamik PV-süsteemi seadmeid pikaks ajaks välitingimustesse.
Näiteks:
Fotogalvaanilised moodulid
Kombinaatori kast
Kiikumissüsteem
DC kaablid
Inverter
Tavaliselt asuvad need suurel alal ja hoone kõrgeima punkti lähedal.
Kui välk lööb, võib elektromagnetilise induktsiooni abil tekkida võimas liigpinge, isegi kui see ei taba otseselt fotogalvaanilist süsteemi.
See mööduv liigpinge levib kiiresti mööda vooluahelat ja mõjutab tõsiselt süsteemi seadmeid.
Seetõttu on PV-süsteem tüüpiline suure äikeseriskiga rakendusstsenaarium.
2. Põhiseadmete (nt inverterid) kaitse
Inverterid on sageli kogu PV-süsteemi üks väärtuslikumaid ja kriitilisemaid seadmeid.
Selle põhiülesanne on muuta alalisvool (PV-sõlme poolt genereeritud alalisvool vahelduvvooluks) ja ühendada see elektrivõrku.
Inverter sisaldab aga suurt hulka keerukaid elektroonilisi komponente.
Näiteks:
IGBT moodulid
Juhtimisahel
Sidemoodul
Seiresüsteem
Need elektroonilised komponendid on ülitundlikud ülepinge suhtes.
Kui tõus on mõjutatud, võib see põhjustada:
Süsteemi väljalülitamine
Side katkemine
Võimsuse kaotus
Seadmete kahjustused
Liigpingekaitsmete paigaldamine võib tõhusalt vähendada muunduri löögi mööduvaid liigpingeid.
3. Vältige PV-moodulite ja kombainikarpide kahjustamist
Paljud inimesed arvavad, et pikselöögid mõjutavad ainult inverterit.
Tegelikult on ohus ka PV komponendid ja kombainikarbid. Eelkõige suuremahuliste-maapealsete energiaprojektide puhul:
suur fotogalvaanilise massiivi ala;
Kaabli pikkus
Suur välgulöökide vallandamise oht
Kui liigpinge liigub mööda alalisvooluliini, võib see põhjustada:
Mooduli halvenenud jõudlus
kombainkastid
Põletusterminalid
Alalisvoolu külgmised liigpingekaitsed võivad kiiresti energiat vabastada enne, kui liigpinge seadmesse siseneb, vähendades kahjustuste ohtu.
4. Vähendage süsteemi seisakuid ja elektrikadusid
Kommerts- ja tööstuslike fotogalvaaniliste projektide puhul tähendab süsteemi seisak otsest majanduslikku kahju.
Näiteks:
Elektritootmise tulude vähenemine
Tootmishäire
Suurenenud hoolduskulud
Kui kriitilised seadmed saavad pinge tõttu kahjustatud, võtab remont ja asendamine sageli kaua aega.
Kui tekib liigpinge, reageerib SPD kiiresti, et piirata ülepinget ohutusse vahemikku.
See aitab parandada süsteemi järjepidevust ja vähendada ootamatute seisakute ohtu.
5. Fotogalvaanilised süsteemid on ohus nii vahelduv- kui ka alalisvoolus
Võrreldes tavalise elektrisüsteemiga on fotogalvaaniline süsteem oma struktuurilt ainulaadsem.
See sisaldab:
DC pool
Sisaldab:
Fotogalvaanilised moodulid
Fotogalvaanilised stringid
Kombinaatori kast
Inverteri sisend
Suhtlev pool
Sisaldab:
Inverteri väljund
Jaotuskapid
Ühendatud võrgu genereerimise süsteem
Äikesetormid võivad süsteemi siseneda nii alalis- kui ka vahelduvvoolu küljelt.
Seetõttu on fotogalvaanilise piksekaitse täielikuks lahenduseks tavaliselt vaja:
DC SPD
AC SPD
Kahekordne kaitse.
See loob terve kaitsesüsteemi.
6. Vastavus tööstus- ja tehnilistele spetsifikatsioonidele
Seoses fotogalvaanilise tööstuse kasvava reguleerimisega nõuavad üha enam riike ja piirkondi projektide varustamist liigpingekaitsemeetmetega.
Eelkõige:
Kaubanduslikud ja tööstuslikud fotogalvaanilised projektid
Suured maapealsed{0}}elektrijaamad
Fotogalvaanilised süsteemid avalikes hoonetes
Projekteerimisetapis tuleb tavaliselt arvestada:
Välguriski hindamine
SPD konfiguratsiooniskeem
Maandussüsteemi projekteerimine
Standardnõuded ei aita mitte ainult parandada süsteemi ohutust, vaid parandavad ka projekti vastuvõtmise määra.
7. Seire- ja sidesüsteemide kaitse
Kaasaegsed fotogalvaanilised elektrijaamad ei sõltu mitte ainult elektritootmisseadmete tööst, vaid nõuavad ka suurt hulka intelligentseid seireseadmeid.
Näiteks:
Andmehõiveseadmed
Keskkonnaseiresüsteemid
Sidemoodul
Kaugseire platvormid
Need seadmed kasutavad tavaliselt madalpinge{0}}elektroonikat.
Need on ülepingete suhtes tundlikumad kui elektriseadmed.
Seetõttu kaitseb liigpingekaitse mitte ainult elektritootmissüsteemi ennast, vaid kaitseb ka kogu seirevõrgu stabiilset tööd.
8. Süsteemi üldise investeeringutasuvuse parandamine
Projekti investeeringute seisukohast moodustab liigpingekaitsmete maksumus tavaliselt väikese osa fotogalvaaniliste süsteemide koguinvesteeringust.
Nende väärtus on aga tohutu.
Sisaldab:
Vähendage seadmete kahjustamise ohtu
Madalamad hoolduskulud
Suurendage süsteemi kättesaadavust
Seadmete eluea pikendamine
Elektritootmise tulu stabiilsuse parandamine
Mõistlik SPD konfiguratsioon on kulutõhus{0}}investeering PV tehastele, mille projekteeritud eluiga on üle 20 aasta.
Miks üha enam fotogalvaanilisi projekte rõhutavad SPD konfiguratsioone?
Inverteri intelligentsustaseme ja fotogalvaaniliste elektrijaamade laienemise tõttu suureneb ka seadmete väärtus ja süsteemi keerukus.
Ülepingekahjustuse korral ei põhjusta see mitte ainult ühe seadme riket, vaid mõjutab ka kogu tehase tööd.
Selle tulemusel lisavad üha enam projekte ülepingekaitset oma üldisesse konstruktsiooni juba ehituse varaseimatest etappidest.
Pingesäästjad (SPD-d) on muutunud kaasaegsete fotogalvaaniliste süsteemide jaoks sama oluliseks kui kaitselülitid ja kaitsmed.
Järeldus:
PV-süsteemid töötavad väljas pikka aega ja seisavad silmitsi selliste ohtudega nagu pikselöögid, võrgu kõikumised ja indutseeritud liigpinged. Liigpingekaitsmete paigaldamine ei kaitse mitte ainult invertereid, PV komponente ja seireseadmeid liigpingekahjustuste eest, vaid vähendab ka seisakuid, hoolduskulusid ja parandab elektritootmissüsteemide pikaajalist töökindlust-. Vahelduvvoolu külgmiste liigpingekaitsete õigest konfigureerimisest on saanud kriitilise tähtsusega samm nende omanike jaoks, kes soovivad tagada PV-projektide ohutu töö ja investeeringutasuvuse.
KKK Kas PV-süsteem vajab liigpingekaitsmeid?
Enamiku PV-projektide puhul on soovitatav paigaldada spetsiaalsed tühjendusseadmed, eriti välissüsteemides ja suure välguaktiivsusega piirkondades.
Mitu SPD-d vajab PV-süsteem?
Ülepingekaitsed tuleb tavaliselt paigaldada nii alalis- kui ka vahelduvvoolu küljele, et moodustada terviklik kaitsesüsteem.
Kas liigpingekaitsmed võivad vältida otsest pikselöögi?
SPD-d (Sustaining Voltage Detectors) kasutatakse peamiselt pikselöögist põhjustatud liigpingete piiramiseks. Otsene piksekaitse nõuab ka piksevardade ja maandussüsteemide kasutamist.
Miks on fotogalvaanilised inverterid vastuvõtlikud suurtele lainetele?
Inverterid sisaldavad arvukalt elektroonilisi komponente, mis on ülitundlikud mööduva liigpinge suhtes ja vajavad seetõttu tsentraliseeritud kaitset.
Kas SPD võib pärast riket jätkata seadmete kaitsmist?
Ei. Süsteem tuleb pärast aegumist või talitlushäireid viivitamatult välja vahetada. Vastasel juhul kaotab süsteem oma tõhusa liigpingekaitse võime.