genel bakış
Dolaylı yıldırım çarpmaları yıkıcıdır.Yıldırım aktivitesi hakkındaki anekdot gözlemleri, genellikle PV dizilerinde yıldırım kaynaklı aşırı gerilim seviyesinin zayıf bir göstergesidir.Dolaylı yıldırım çarpmaları, genellikle hasarlı bileşenleri onarmak veya değiştirmek için yüksek maliyetli olan ve PV sisteminin güvenilirliğini etkileyen PV ekipmanı içindeki hassas bileşenlere kolayca zarar verebilir.Aşırı gerilim, her bir PV sisteminin kurulum koşullarına ve kablolara bağlıdır.
PV sistemleri, büyük açık alanlarda, tipik olarak tarlalarda veya binaların tepelerinde ortaya çıkar.Bu tür açık alanların üzerinde biriken yüklü yağmur bulutları, yükü şimşek şeklinde salma eğilimindedir.Bu olduğunda, bir voltaj dalgalanması meydana gelebilir.Alan ne kadar geniş olursa, yıkımın gerçekleşmesi o kadar olasıdır.
Bir PV sistemi bir endüstriyel siteye yerleştirildiğinde, iş operasyonları ve ekipman da tehlikededir.İnvertörler pahalıdır, ancak endüstriyel uygulamalar için daha da pahalı bir arıza, arıza süresinin maliyetidir.
Bir güneş PV sistemine yıldırım düştüğünde, güneş PV sistemi kablo döngülerinde indüklenmiş bir geçici akım ve gerilime neden olur.Bu geçici akımlar ve gerilimler ekipman terminallerinde görünecek ve muhtemelen PV panelleri, invertör, kontrol ve iletişim ekipmanı gibi solar PV elektrik ve elektronik bileşenlerinde ve ayrıca bina tesisatındaki cihazlarda yalıtım ve dielektrik arızalarına neden olacaktır.Dizi kutusu, evirici ve MPPT (maksimum güç noktası izleyici) cihazı en yüksek arıza noktalarına sahiptir.
Yüksek enerjinin elektronik devrelerden geçmesini ve PV sisteminde yüksek voltaj hasarına neden olmasını önlemek için voltaj dalgalanmalarının toprağa giden bir yolu olmalıdır.Bunu yapmak için, tüm iletken yüzeyler doğrudan topraklanmalı ve sisteme giren ve çıkan tüm kablolar (Ethernet kabloları ve AC şebekesi gibi) bir SPD aracılığıyla toprağa bağlanmalıdır.
Dizi kutusu, yeniden birleştirici kutusu ve ayrıca dc bağlantı kesme içindeki her dizi grubu için bir aşırı gerilim koruma cihazı gereklidir.
PV Sistemleri İçin Aşırı Gerilim Koruma Cihazı Seçimi ve Kurulumu
PV sistemleri benzersiz özelliklere sahiptir, bu nedenle PV sistemleri için özel olarak tasarlanmış SPD'lerin kullanılmasını gerektirir.
PV sistemleri 1500 volta kadar yüksek dc sistem gerilimlerine sahiptir.Maksimum güç noktaları, sistemin kısa devre akımının sadece birkaç yüzdelik diliminde çalışır.
PV sistemi ve kurulumu için uygun SPD modülünü belirlemek için şunları bilmelisiniz:
Yıldırım yuvarlak flaş yoğunluğu;
Sistemin çalışma sıcaklığı;
Sistemin voltajı;
Sistemin kısa devre akım derecesi;
Korunacak dalga formu seviyesi (dolaylı veya doğrudan yıldırım);
Nominal deşarj akımı.
Harici bir yıldırımdan korunma sistemi (LPS) tarafından korunan bir kurulum için SPD gereksinimleri, seçilen LPS sınıfına ve LPS ile PV kurulumu arasındaki ayırma mesafesinin izole edilmiş veya izole edilmemiş olmasına bağlıdır.IEC 62305-3, harici bir LPS için ayırma mesafesi gereksinimlerinin ayrıntılarını verir.
Koruyucu bir etkiye sahip olmak için, bir SPD'nin voltaj koruma seviyesi (Yukarı), sistemin terminal ekipmanının dielektrik gücünden %20 daha düşük olmalıdır.
SPD'nin bağlı olduğu güneş enerjisi dizisi dizisinin kısa devre akımından daha büyük bir kısa devre dayanım akımına sahip bir SPD kullanmak önemlidir.DC çıkışında sağlanan SPD, panelin maksimum fotovoltaik sistem voltajına eşit veya daha büyük bir dc MCOV'ye sahip olmalıdır.
Fotovoltaik Sistemlerin DC Tarafı için SPD'ler
PV kaynakları, geleneksel dc kaynaklarından çok farklı akım ve voltaj özelliklerine sahiptir: doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptirler ve ateşlenen arkların uzun süreli kalıcılığına neden olurlar.Bu nedenle, PV akım kaynakları yalnızca daha büyük PV anahtarları ve PV sigortaları değil, aynı zamanda bu benzersiz yapıya uyarlanmış ve PV akımlarıyla başa çıkabilen aşırı gerilim koruma cihazı için bir ayırıcı gerektirir.
DC tarafına kurulan SPD'ler her zaman DC uygulamaları için özel olarak tasarlanmalıdır.Yanlış ac veya dc tarafında bir SPD'nin kullanılması, arıza koşulları altında tehlikelidir.
Kurulum
SPD'ler her zaman koruyacakları cihazların önüne kurulmalıdır.NFPA 780 12.4.2.1, güneş panelinin pozitiften toprağa ve negatiften toprağa dc çıkışında, çoklu güneş panelleri için birleştirici ve rekombiner kutusunda ve inverterin ac çıkışında aşırı gerilim korumasının sağlanacağını söylüyor.
Bir SPD'nin doğru kurulumu, aşağıdaki üç değere dayanır:
Maksimum sürekli çalışma voltajı: SPD'nin etkinleştireceği voltaj.
Voltaj koruma seviyesi: Ekipmanın aşırı voltaj kategorisi, SPD'nin voltaj koruma seviyesinden daha yüksek olmalıdır.
Nominal deşarj akımı: SPD'nin tekrarlayan dalgalanmalardan sonra dayanabileceği dalga biçiminin tepe değeri (tip 2 SPD'ler için 8/20 μs).
SPD'ler İnvertörlerle Nasıl Birleştirilir
PV çiftlikleri, kapsamlı korumaya ihtiyaç duyan çok hassas ekipmanlardan oluşur.PV çiftlikleri doğru akım (dc) gücü oluşturduğundan, (bu gücü dc'den ac'ye dönüştürmek için gerekli olan) invertörler, elektrik üretiminin önemli bir bileşenidir.Ne yazık ki, invertörler yalnızca yıldırım çarpmalarına karşı oldukça hassas olmakla kalmaz, aynı zamanda inanılmaz derecede pahalıdırlar.
NFPA 780 12.4.2.3, sistem inverteri en yakın birleştirici veya yeniden birleştirici kutusundan 30 metreden fazlaysa, inverterin dc girişinde ek SPD'ler gerektirir.
Dizi koruyucular (sigortalar, dc kesiciler veya dizi diyotları gibi) varsa, SPD'yi sigortalar ve sürücü arasına takın.
Entegre sigorta kutusuna sahip bir invertör olduğunda bir SPD'yi bağlamak için, dahili sigortaların baypas edildiğinden ve harici dizi sigortalarının bağlı olduğundan emin olun.
Dizi invertörleri dizilere mümkün olduğunca yakın kurulmalıdır.L+/L- ağına bağlanan ve SPD'nin terminal bloğu ile topraklama barası arasındaki SPD kabloları 2,5 metreden kısa olmalıdır.Bağlantı kabloları ne kadar kısa olursa, koruma o kadar verimli ve uygun maliyetli olur.
Yalnızca bir MPP izleyicili eviriciler için, eviriciden önceki diziyi birleştirin ve ara bağlantı noktasında SPD'ye bağlayın.
İnverter birden fazla MPP izleyiciye sahip olduğunda, her giriş için SPD kombinasyonları planlanmalıdır.Bir dizi diyotuyla kaynaşmış her giriş için bir SPD kullanılmalıdır.
Referanslar
[1] Yıldırımdan Korunma Kılavuzu, DIN EN Standardı 62305 - 3, 2014.
[2] Aşırı Gerilim Koruma Cihazları Standardı, UL 1449, 2014.
[3] Alçak gerilim aşırı gerilim koruma cihazları - Bölüm 32: Fotovoltaik kurulumların dc tarafına bağlanan aşırı gerilim koruma cihazları - Seçim ve uygulama ilkeleri, IEC Standardı 61643-32, 2 017.
