Wat zijn de beste SPD's voor zonnepaneleninstallaties?

Voor de meeste zonnepaneleninstallaties is de beste aanpak gecoördineerde overspanningsbeveiliging: een DC SPD op de PV-array of omvormer DC-ingang, een AC SPD aan de omvormeruitgang of het distributiepaneel, en type 2 SPD's als primaire beschermingslaag. Type 3-apparaten worden alleen in de buurt van gevoelige eindpunten gebruikt.

Dit betekent dat er geen enkele "beste" overspanningsbeveiliging is voor elk zonnestelsel. Het beste resultaat komt van het gebruik van het juiste type SPD, op de juiste plaats, met de juiste installatie en aarding, zodat de pieken stap voor stap worden verminderd voordat ze de omvormer of andere elektronica kunnen beschadigen.

Wat "beste SPD" betekent in zonne-PV-systemen

In zonne-PV-systemen betekent "beste" niet het grootste apparaat, de hoogste huidige classificatie of het duurste product. Het betekent dat het beschermingsconcept past bij het systeem en de manier waarop overspanningen het daadwerkelijk binnenkomen.

In de praktijk betekent "beste":

Correcte locatie
Een zonnestelsel heeft twee verschillende elektrische werelden: de DC-zijde van de panelen en de AC-zijde die is aangesloten op het net of belastingen. Beide partijen kunnen pieken krijgen en beide partijen hebben meestal hun eigen bescherming nodig.

Correct SPD-type
Type 2-apparaten zijn normaal gesproken de belangrijkste beschermingslaag in PV-systemen. Type 3-apparaten zijn alleen voor lokale, fijne bescherming in de buurt van gevoelige apparatuur.

Bedradingsafstand en aarding kwaliteit
Zelfs een zeer goed overspanningsbeveiligingsapparaat presteert slecht als het wordt geïnstalleerd met lange draden, lussen of slechte hechting met de aarde.

Repetitieve piek uithoudingsvermogen
Zonne-installaties worden jarenlang blootgesteld. De SPD moet in de loop van de tijd veel kleinere stoten verdragen, niet slechts een enkele grote gebeurtenis.

Dus de "beste" SPD voor een zonnestelsel is degene die correct is geselecteerd voor de DC- of AC-zijde, goed gecoördineerd met andere beschermingstrappen en geïnstalleerd met korte, goed gebonden verbindingen.

Waarom zonnepanelen installaties zijn overspanningsgevoelig

Zonne-PV-systemen worden meer blootgesteld aan overspanningsproblemen dan veel andere elektrische installaties. Dit is niet omdat de apparatuur zwak is, maar vanwege hoe en waar het systeem is geïnstalleerd.

Lange DC-kabels
PV-snaren lopen vaak tientallen of zelfs honderden meters over daken of velden. Lange kabels werken als antennes en kunnen geïnduceerde spanningen opvangen van nabijgelegen bliksemactiviteit, zelfs als er geen directe slag is.

Blootstelling buitenshuis
Panelen, combinerboxen en delen van de bekabeling zijn buiten geïnstalleerd. Dit verhoogt de kans op directe of indirecte bliksemeffecten en snelle transiënte overspanningen.

Gevoelige omvormer elektronica
Moderne omvormers bevatten vermogenselektronica, besturingskaarten en communicatie-interfaces met hoge dichtheid. Deze componenten kunnen worden beschadigd door relatief kleine overspanningsimpulsen.

Twee belangrijke overstappaden
stijgts kunnen komen van de arrayzijde (via de DC-kabels van het PV-veld) en vanaf de rasterzijde (via het AC-netwerk). Als slechts één kant wordt beschermd, kan de andere kant de omvormer nog steeds vernietigen.

Vanwege deze factoren is gecoördineerde overspanningsbeveiliging niet optioneel in de meeste PV-systemen. Het maakt deel uit van de basisbetrouwbaarheid en uptime-ontwerp.

DC SPD vs AC SPD in zonnepaneleninstallaties

DC SPD's en AC SPD's hebben verschillende taken in een zonne-installatie. Ze zijn niet uitwisselbaar, ook al lijken ze op elkaar.

A DC-SPD is ontworpen om te werken aan de PV-zijde, waar er continue gelijkspanning is, vaak op hoge niveaus (600 V, 1000 V, 1500 V of meer). Het moet omgaan met DC-specifiek booggedrag en worden afgestemd op de PV-snaarspanning.

Een ACZ-entf is ontworpen om aan de netzijde te werken, waar spanning afwisselend en nuldoorgangen helpen bij het doven van bogen. Het beschermt tegen pieken die afkomstig zijn van het nutsnetwerk of tegen het schakelen van gebeurtenissen in de installatie.

Om dit duidelijker te maken, overweeg dan de volgende vergelijking.

DC-side versus AC-side overspanningsbeveiliging in zonne-PV-systemen

Deze tabel laat zien dat DC- en AC-SPD's beschermen tegen verschillende overspanningspaden en op verschillende punten zijn geïnstalleerd. Ze werken samen als een systeem. Door slechts één kant te beschermen, blijft de andere kant als open deur voor stoten.

Type 2 versus type 3 SPD's in zonnesystemen

In de meeste zonne-installaties is de belangrijkste beslissing niet tussen veel exotische SPD-types, maar tussen het gebruik van Type 2 En Type 3 apparaten correct.

• Waarom type 2 de standaard is voor PV-panelen
  Type 2 SPD's zijn ontworpen om de meeste geïnduceerde en schakelpieken die in normale installaties voorkomen, aan te kunnen. Ze hebben voldoende afvoercapaciteit en energiebehandeling om herhaalde gebeurtenissen gedurende vele jaren te overleven. Om deze reden is type 2 de standaardkeuze voor zowel DC- als AC-zijde in de meeste PV-systemen.
  
• Waarom type 3 aanvullend is
  Type 3 SPD's zijn voor een fijne bescherming zeer dicht bij gevoelige apparatuur. Ze hebben een lager afvoervermogen en zijn niet bedoeld als de eerste of enige beschermingsfase. In PV-systemen worden ze soms gebruikt in de buurt van bewakingsapparatuur, communicatiepoorten of zeer gevoelige besturingselektronica.
  
• Waarom Type 3 Panelbeveiliging niet kan vervangen
  Een type 3-apparaat alleen kan de energie van pieken die afkomstig zijn van lange buitenkabels of van het net niet veilig aan. Als het wordt gebruikt zonder een echt stroomopwaarts type 2-apparaat, kan het snel falen of weinig echte bescherming bieden.
  

Kortom, type 2 is het werkpaard van overspanningsbeveiliging in zonne-installaties. Type 3 is slechts een extra lokale laag.

Belangrijkste selectiecriteria voor SPD voor zonnestelsel

• SPD20C/3-1500 PV S Klasse II
• Aanduiding: Type2
• Classificatie: Klasse II
• Beschermingsmodus: (+/-)–>PE , (-/+)–>PE , (+/-)–>(-/+)
• Nominale spanning UN: 1500 VDC
• max. Continue bedrijfsspanning UC (L-N): 180 VDC
• Kortsluitstroom rating ISCPV: 100 A
• Continue bedrijfsstroom ICPV: <20 µA
• Nominale belastingsstroom: 80 A
• Max ontlaadstroom (8/20μs) IMAX:40 KA
• Nominale afvoerstroom (8/20μs) in:20 kA
• Voltage beschermingsniveau omhoog: ≤5,0 kV
• Isolatieweerstand: 1000 MΩ
• Materiaal behuizing: UL94V-0
• Beschermingsgraad: IP20

Vraag een offerte aan

Een kiezen SPD voor zonnesystemen gaat niet over merk- of marketingclaims. Het gaat om het afstemmen van het apparaat op de elektrische en fysieke omstandigheden van de installatie. De volgende checklist behandelt de belangrijkste punten.

Selectie Checklist

• PV String voltage (VOC + temperatuureffecten)
  De maximale open-circuitspanning van de PV-snaar neemt toe bij lage temperaturen. De DC SPD moet een continue bedrijfsspanning (UC) hebben die hoger is dan deze worst-case-waarde, niet alleen de nominale systeemspanning.
  
• DC versus AC-plaatsing
  Zorg ervoor dat het apparaat speciaal is ontworpen en gecertificeerd voor DC of AC-gebruik, afhankelijk van waar het zal worden geïnstalleerd. Meng ze niet.
  
• Kabellengte en blootstelling
  Lange buitenkabels verhogen het overspanningsrisico en rechtvaardigen vaak het plaatsen van SPD's zowel aan de array-zijde als aan de omvormerzijde, niet alleen op één locatie.
  
• Aarding en lijmsysteem
  De SPD kan de opwekkingsenergie alleen naar de aarde leiden als er een goed gebonden aardingssysteem met lage impedantie is. Het aardingsconcept en de SPD-selectie moeten samen worden beschouwd.
  
• Coördinatie tussen de fasen
  Als er meer dan één SPD wordt gebruikt (bijvoorbeeld één op het moederbord en één in de buurt van de omvormer), moeten hun spanningsbeveiligingsniveaus en energiebehandeling worden gecoördineerd, zodat ze de spanning correct delen in plaats van met elkaar te vechten.
  

Wanneer deze punten worden gerespecteerd, worden de geselecteerde Overspanningsbeveiliging voor zonnepaneel Installaties zullen zijn werk vele jaren uitvoeren in plaats van alleen op papier.

Typische SPD-plaatsingslay-outs in zonne-installaties

De exacte lay-out hangt af van de systeemgrootte en -structuur, maar de logica is in de meeste gevallen vergelijkbaar: stoppieken zo dicht mogelijk bij waar ze binnenkomen en de omvormer aan beide kanten te beschermen.

Residentiële daksystemen

In een typisch woonsysteem lopen PV-snaren van het dak rechtstreeks naar een enkele omvormer.

• op de gelijkstroom kant, wordt vaak een type 2 DC SPD geïnstalleerd in de bundel van de bundel op het dak (indien aanwezig) of op de DC-ingang van de omvormer.
  
• op de ac-kant, is een type 2 AC SPD geïnstalleerd in het hoofddistributiebord of in de buurt van de uitgang van de omvormer.
  

Het doel is om de omvormer tussen twee beschermingspunten te houden, één voor elk overspanningspad.

Commerciële daksystemen

Commerciële systemen hebben meestal langere kabels, meerdere snaren en soms meerdere omvormers.

• gelijkstroom kant SPD's worden vaak in combinerboxen geplaatst en soms weer in de buurt van de inverteringangen als de afstanden groot zijn.
  
• ac-kant SPD's worden geplaatst aan de uitgangen van de omvormer en op de hoofdlaagspanningsdistributiekaart.
  

Hier wordt coördinatie tussen verschillende SPD's belangrijker omdat op veel punten kunnen pieken.

Op de grond gemonteerde zonnesystemen

Op de grond gemonteerde systemen kunnen zeer lange DC-kabels over open gebieden hebben.

• gelijkstroom kant Bescherming wordt vaak zowel in het arrayveld (in veldcombinerboxen) als bij de omvormer of elektriciteitscentrale geïnstalleerd.
  
• ac-kant Beveiliging is geïnstalleerd op de uitgang van de omvormer en op het aansluitpunt van het net.
  

De logica is altijd hetzelfde: verminder stap voor stap de surge, in plaats van de volledige kabellengte in de elektronica te laten reizen.

Installatiepraktijken die de prestaties bepalen

Zelfs het beste beveiligingsapparaat kan slecht presteren als het verkeerd wordt geïnstalleerd. In veel echte storingen is het probleem niet het apparaat zelf, maar de manier waarop het is aangesloten.

• Korte verbindingskabels
  De draden van de SPD naar de fase, DC-geleiders en de aarde moeten zo kort mogelijk zijn. Elke extra centimeter voegt inductie toe en verhoogt de spanning die tijdens een piek bij de apparatuur verschijnt.
  
• Geen lussen in bedrading
  Lus of opgerolde draden werken als inductoren en maken de SPD veel minder effectief tijdens snelle transiënten.
  
• Sluit de montering aan de beschermde apparatuur of het ingangspunt
  De SPD moet in de buurt van de plaats waar de kabels de omvormer of het gebouw binnenkomen, worden geïnstalleerd, niet ver weg in een andere kast, tenzij er een goede reden is.
  
• Hoogwaardige binding met de aarde
  De aardverbinding moet een lage impedantie hebben en goed verbonden zijn met de rest van het aardingssysteem. Een arme aarde maakt elk overspanningsbeveiligingsapparaat bijna onbruikbaar.
  

Deze installatiedetails hebben vaak meer impact op de echte beschermingsprestaties dan kleine verschillen in SPD-gegevensbladwaarden.

Veelvoorkomende fouten in het ontwerp van de zonne-SPD

Veel zonnestelsels hebben een vorm van overspanningsbeveiliging, maar lijden nog steeds schade door basisontwerpfouten.

Alleen AC of alleen DC-bescherming
Door alleen de netzijde of alleen de PV-zijde te beschermen, wordt de omvormer vanuit de andere richting blootgesteld.

verkeerde plaatsing
Een SPD die ver van het ingangspunt van de kabel of met lange aansluitleidingen is geïnstalleerd, kan de spanning niet vastklemmen waar het ertoe doet.

Overmatig gebruik van type 3-apparaten
Type 3-apparaten worden soms gebruikt als de enige beschermingsfase omdat ze klein en goedkoop zijn. Dit is niet waarvoor ze zijn ontworpen in PV-systemen.

Slechte aannames voor aarding
Ervan uitgaande dat "er ergens een aardverbinding is" is niet genoeg. Zonder een goed ontworpen en laag-impedantie aardings- en hechtsysteem kunnen overspanningsbeveiligingsapparatuur niet werken zoals bedoeld.

Het vermijden van deze fouten is vaak belangrijker dan het kiezen tussen twee vergelijkbare producten.

Naast stroomlijnen kunnen ook invertercommunicatiepoorten zoals RS485 of Ethernet stroompieken vervoeren. In sommige installaties worden overspanningsbeveiligingsapparatuur voor gegevenslijn gebruikt om het risico op schade door bewakings- en communicatiekabels te verminderen.

Conclusie

De beste overspanningsbeveiliging voor zonnepaneleninstallaties is niet één apparaat, maar een gecoördineerd beveiligingssysteem dat zowel de gelijkstroom- als de AC-zijde van de installatie dekt. Omdat stoten vanuit de PV-array of vanaf het net kunnen binnenkomen, moeten beide paden worden beschermd als de omvormer en andere elektronica op de lange termijn betrouwbaar moeten blijven. In de meeste zonnesystemen bieden type 2 overspanningsbeveiligingsapparatuur de belangrijkste beschermingslaag, terwijl Type 3-apparaten alleen worden gebruikt voor lokale en aanvullende bescherming in de buurt van gevoelige apparatuur. Meer dan de onbewerkte beoordelingen van een individueel apparaat, de juiste selectie voor DC- of AC-gebruik, goede coördinatie tussen beschermingsfasen, goede aarding en hechting, en zorgvuldige installatiepraktijken bepalen of overspanningsbeveiliging daadwerkelijk zal werken in echte bedrijfsomstandigheden.

FAQs