Избор на уреди за заштита од пренапон Избор на PV системи – Видови на SPD

Производството на фотоволтаична (PV) енергија е клучен извор на обновлива енергија и е многу конкурентно економски во споредба со традиционалното производство на енергија. Малите дистрибуирани PV системи, како што се кровните сончеви панели, стануваат сè попопуларни. Кровните PV системи вклучуваат дистрибуција и на наизменична и на еднонасочна струја со напони што достигнуваат до 1500V. Еднонасочната страна, особено PV панелите, може да биде директно изложена на удари од гром во области со висок ризик, што ги прави ранливи на оштетување од гром.

Громобранската заштита за згради е поделена на надворешна заштита (Систем за заштита од гром, LPS) и внатрешна заштита (Мерки за заштита од пренапон, SPM), врз основа на ризикот од гром. Уредите за заштита од пренапон (SPD), како дел од внатрешната заштита, штитат од преодни пренапони предизвикани од атмосферски громови или прекинувачки операции. SPD се инсталираат надвор од заштитената опрема и главно функционираат на следниов начин: кога нема пренапон во енергетскиот систем, SPD не влијае значително врз нормалното работење на системот што го штити. Кога ќе се појави пренапон, SPD нуди ниска импеданса, пренасочувајќи ја пренапонската струја низ себе и ограничувајќи го напонот на безбедно ниво. Откако ќе помине пренапонот и ќе исчезне преостанатата струја, SPD се враќа во состојба на висока импеданса.

1. Место за инсталација на уреди за заштита од пренапон (SPD)

Локацијата за инсталација на SPD се одредува според степенот на закана од гром и врз основа на концептот на зони за заштита од гром (LPZ) во IEC 62305. Преодните пренапони постепено се намалуваат до безбедно ниво, кое мора да биде под напонот на отпор на заштитената опрема. Како што е илустрирано на сликата, SPD се инсталираат на границите на овие зони, што доведува до концептот на повеќестепена заштита од пренапон што се користи во нисконапонските системи. За PV системите, фокусот е на спречување на влез на пренапонски бранови низ AC и DC страните, со што се заштитуваат критичните компоненти како што се инверторите.

2. Класи за тестирање на уреди за заштита од пренапон (SPD)

Според IEC 61643-11, SPD-ите се класифицирани во три категории на тестирање врз основа на видот на импулс на струја од молња што се дизајнирани да издржат. Тестовите од тип I (означени како T1) се наменети за симулирање на парцијални струи од молња што можат да се спроведат во зграда. Овие користат бранова форма од 10/350 µs, како што е прикажано на сликата, и обично се применуваат на границата помеѓу LPZ0 и LPZ1 - како на пример кај главните разводни табли или влезните цевки на нисконапонските трансформатори. SPD-ите за ова ниво се обично од типот на прекинувач на напон, со компоненти како цевки за празнење на гас или искри (на пр., празнини со рогови или графитни празнини).

Тестовите од тип II (T2) и тип III (T3) користат импулси со пократко траење. SPD од тип II се обично уреди за ограничување на напонот кои користат компоненти како што се варистори од метален оксид (MOV). Тие се тестираат со номинална струја на празнење користејќи струен бран од 8/20 µs (видете ја сликата) и се одговорни за понатамошно ограничување на преостанатиот напон на пренапон што доаѓа од уредот за заштита нагоре. Тестовите од тип III користат комбиниран генератор на бранови со напон од 1,2/50 µs и струен импулс од 8/20 µs (видете ја сликата подолу), симулирајќи пренапони поблиску до опремата за крајна употреба.

3. Тип на поврзување на уред за заштита од пренапон (SPD)

Постојат два главни режими на заштита од преодни пренапони. Првиот е заштитата во заеднички режим (CT1), која е дизајнирана да заштити од пренапони помеѓу активните проводници и PE (заштитно заземјување). Ударите од гром, на пример, можат да внесат високи напони во однос на земјата во системот. Заштитата во заеднички режим помага да се ублажи влијанието на таквите надворешни пречки, како што е гром, како што е илустрирано подолу.

Втората е заштита во диференцијален режим (CT2), која штити од пренапони помеѓу линискиот проводник (L) и неутралниот проводник (N). Овој тип на заштита е особено важен за справување со внатрешни пречки, како што се електричен шум или пречки генерирани во самиот систем, како што е прикажано на дијаграмот подолу.

Со имплементирање на еден или двата од овие режими на заштита, електричните системи можат подобро да се заштитат од потенцијални извори на пренапон, што на крајот ја зголемува долговечноста и сигурноста на поврзаната опрема.

Важно е да се напомене дека изборот на SPD режими на заштита треба да се усогласи со воспоставениот систем за заземјување. За TN системи, може да се користат и CT1 и CT2 режими на заштита. Сепак, во TT системи, CT1 може да се примени само низводно од RCD. Во IT системи - особено оние без неутрален проводник - CT2 заштитата не е применлива. Ова е критичен фактор во DC дистрибутивните системи кои користат IT конфигурации на заземјување. Деталите може да се најдат во табелата подолу.

4. Клучни параметри на уреди за заштита од пренапон (SPD)

Според меѓународниот стандард IEC 61643-11, дефинирани се карактеристиките и тестовите на SPD поврзани со нисконапонски системи за дистрибуција на електрична енергија, како што е прикажано на Слика 7.

(1) Ниво на заштита на напон (горе)

Најважниот аспект при изборот на SPD е неговото ниво на заштита на напон (Up), кое ги карактеризира перформансите на SPD во ограничувањето на напонот помеѓу терминалите. Оваа вредност треба да биде поголема од максималниот напон на стегање. Се достигнува кога струјата што тече низ SPD е еднаква на номиналната струја на празнење In. Избраното ниво на заштита на напон мора да биде пониско од напонот на отпор на импулси Uw на оптоварувањето. Во случај на удар од гром, напонот низ терминалите на SPD генерално се одржува под Up. За PV DC системи, оптоварувањето обично се однесува на PV модули и инвертори.

(2) Максимален континуиран работен напон (Uc)

Uc е максималниот еднонасочен напон што може континуирано да се применува на режимот на заштита на SPD. Се избира врз основа на номиналниот напон и конфигурацијата на заземјувањето на системот и служи како праг на активирање на SPD. За еднонасочната страна на фотоволтаичните системи, Uc треба да биде поголем или еднаков на Uoc Max на фотоволтаичниот низ. Uoc Max се однесува на највисокиот напон на отворено коло помеѓу терминалите во живо и помеѓу терминалот во живо и земјата на означената точка на фотоволтаичниот низ.

(3) Номинална струја на празнење (In)

Ова е врвната вредност на бранова струја од 8/20 μs што тече низ SPD, што се користи за тестови од тип II и за тестови за претходно подготвување во тип I и Тип IIIEC бара SPD да може да издржи најмалку 19 празнења од струја на брановиот облик од 8/20 μs. Колку е поголема вредноста In, толку е подолг животниот век на SPD, но и цената се зголемува.

(4) Импулсна струја (Iimp)

Дефинирана со три параметри: врв на струја (Ipeak), полнеж (Q) и специфична енергија (W/R), оваа струја се користи во Тип I тестови. Типичната бранова форма е 10/350 μs.