Jakie są najlepsze SPD dla instalacji paneli słonecznych?

W przypadku większości instalacji paneli słonecznych najlepszym podejściem jest skoordynowana ochrona przeciwprzepięciowa: DC SPD na matrycy PV lub wejście DC falownika, AC SPD na wyjściu falownika lub panelu rozdzielczym oraz SPD typu 2 jako podstawową warstwę ochronną. Urządzenia typu 3 są używane tylko w pobliżu wrażliwych punktów końcowych.

Oznacza to, że nie ma jednego „najlepszego” urządzenia zabezpieczającego przed przepięciami dla każdego układu słonecznego. Najlepszy wynik wynika z zastosowania odpowiedniego typu SPD, we właściwym miejscu, z prawidłową instalacją i uziemieniem, tak aby przepięcia były zmniejszane krok po kroku, zanim będą mogły uszkodzić falownik lub inną elektronikę.

Co oznacza „najlepszy SPD” w systemach fotowoltaicznych

W systemach fotowoltaicznych „najlepszy” nie oznacza największego urządzenia, najwyższej wartości prądu znamionowego czy najdroższego produktu. Oznacza to, że koncepcja ochrony pasuje do systemu i sposób, w jaki przepięcia faktycznie do niego wchodzą.

W praktyce „najlepszy” oznacza:

Prawidłowa lokalizacja
Układ słoneczny ma dwa różne światy elektryczne: stronę DC z paneli i stronę AC połączoną z siecią lub obciążeniami. Obie strony mogą otrzymać przepięcia, a obie strony zwykle potrzebują własnej ochrony.

Prawidłowy typ SPD
Urządzenia typu 2 są zwykle główną warstwą ochronną w systemach PV. Urządzenia typu 3 służą tylko do lokalnej, dokładnej ochrony w pobliżu wrażliwych urządzeń.

Odległość okablowania i jakość uziemienia
Nawet bardzo dobre urządzenie do ochrony przed przepięciami działa słabo, jeśli jest instalowane z długimi przewodami, pętlami lub słabą wiązaniem z uziemieniem.

Powtarzalna wytrzymałość na przepięcia
Instalacje słoneczne są narażone na wiele lat. SPD musi z czasem tolerować wiele mniejszych skoków, a nie tylko jedno duże wydarzenie.

Tak więc „najlepszy” SPD dla układu słonecznego to ten, który jest prawidłowo wybrany dla strony DC lub AC, odpowiednio skoordynowany z innymi stopniami ochrony i zainstalowany z krótkimi, dobrze złączonymi połączeniami.

Dlaczego instalacje paneli słonecznych są wrażliwe na przepięcia

Systemy fotowoltaiczne są bardziej narażone na problemy z przepięciami niż wiele innych instalacji elektrycznych. Nie dlatego, że sprzęt jest słaby, ale z powodu tego, jak i gdzie jest zainstalowany system.

Długie kable DC
Struny PV często biegną dziesiątki, a nawet setki metrów na dachach lub polach. Długie kable działają jak anteny i mogą odbierać indukowane napięcia z pobliskiej aktywności piorunowej, nawet jeśli nie ma bezpośredniego uderzenia.

Ekspozycja na zewnątrz
Panele, skrzynki łączników i części okablowania są instalowane na zewnątrz. Zwiększa to szansę na bezpośrednie lub pośrednie efekty błyskawicy oraz szybkie przepięcia przejściowe.

Wrażliwa elektronika falownika
Nowoczesne falowniki zawierają elektronikę mocy o dużej gęstości, płyty sterownicze i interfejsy komunikacyjne. Elementy te mogą zostać uszkodzone przez stosunkowo niewielkie impulsy przepięć.

Dwie główne ścieżki wejścia do przepięć
Skoki mogą pochodzić z Strona tablicowa (przez kable DC z pola PV) i z strona siatki (przez sieć AC). Jeśli tylko jedna strona jest chroniona, druga strona może nadal zniszczyć falownik.

Ze względu na te czynniki, skoordynowana ochrona przed przepięciami nie jest opcjonalna w większości systemów fotowoltaicznych. Jest to część podstawowej niezawodności i projektowania bezawaryjnej pracy.

DC SPD vs AC SPD w instalacjach paneli słonecznych

DC SPD i AC SPD mają różne zadania w instalacji słonecznej. Nie są one wymienne, nawet jeśli wyglądają podobnie.

A DC SPD jest przeznaczony do pracy po stronie PV, gdzie występuje ciągłe napięcie DC, często na wysokich poziomach (600 V, 1000 V, 1500 V lub więcej). Musi obsługiwać zachowanie łuku specyficznego dla prądu stałego i być dopasowany do napięcia łańcucha PV.

An AC Spd Jest przeznaczony do pracy po stronie siatki, gdzie napięcie naprzemienności i przejścia zero pomagają zgasić łuki. Chroni przed przepięciami pochodzącymi z sieci komunalnej lub przed przełączaniem zdarzeń wewnątrz instalacji.

Aby to wyjaśnić, rozważ następujące porównanie.

Ochrona przeciwprzepięciowa po stronie DC vs AC w systemach fotowoltaicznych w solarach

Ta tabela pokazuje, że DC i AC SPD chronią przed różnymi ścieżkami przepięć i są instalowane w różnych punktach. Działają razem jako system. Ochrona tylko jednej strony pozostawia drugą stronę jako otwarte drzwi do przepięć.

Typ 2 vs SPD typu 3 w układach słonecznych

W większości instalacji słonecznych główna decyzja nie dotyczy wielu egzotycznych typów SPD, ale między użyciem Typ 2 I Typ 3 urządzenia poprawnie.

• Dlaczego Typ 2 jest domyślny dla paneli PV
  SPD typu 2 są zaprojektowane do obsługi większości indukowanych i przełączania przepięć, które występują w normalnych instalacjach. Mają wystarczającą zdolność zrzutu i obsługę energii, aby przetrwać powtarzające się zdarzenia przez wiele lat. Z tego powodu typ 2 jest standardowym wyborem zarówno dla stron DC, jak i AC w większości systemów fotowoltaicznych.
  
• Dlaczego typ 3 jest uzupełniający?
  Typ 3 SPD służą do dokładnej ochrony bardzo zbliżonej do wrażliwego sprzętu. Mają niższą zdolność wyładowania i nie mają być pierwszym lub jedynym etapem ochrony. W systemach PV są one czasami używane w pobliżu sprzętu monitorującego, portów komunikacyjnych lub bardzo czułej elektroniki sterującej.
  
• Dlaczego Typ 3 nie może zastąpić ochrony panelu
  Samo urządzenie typu 3 nie może bezpiecznie poradzić sobie z energią przepięć pochodzących z długich kabli zewnętrznych lub z sieci. Jeśli jest używany bez odpowiedniego urządzenia typu 2 typu upstream, może szybko się zawieść lub zapewnić niewielką prawdziwą ochronę.
  

Krótko mówiąc, Typ 2 jest koniem roboczym ochrony przeciwprzepięciowej w instalacjach słonecznych. Typ 3 to tylko dodatkowa, lokalna warstwa.

Kluczowe kryteria wyboru SPD dla Układu Słonecznego

• SPD20C/3-1500 PV S klasa II
• Oznaczenie: Typ 2
• Klasyfikacja: Klasa II
• Tryb ochrony: (+/-)–>PE , (-/+)–>PE , (+/-)–>(-/+)
• Napięcie nominalne UN: 1500 VDC
• maks. Ciągłe napięcie robocze UC (L-N): 180 VDC
• Prąd zwarciowy ISCPV: 100 A
• Ciągły prąd roboczy ICPV: <20 µA
• Znamionowy prąd obciążenia: 80 A
• Maksymalny prąd rozładowania (8/20μs) Imax:40 kA
• Nominalny prąd rozładowania (8/20μs) w:20 kA
• Poziom ochrony napięcia: ≤5,0 kV
• Rezystancja izolacji: 1000 MΩ
• Materiał obudowy: UL94V-0
• Stopień ochrony: IP20

Uzyskaj wycenę

Wybór SPD dla systemów słonecznych Nie dotyczy marki czy roszczeń marketingowych. Chodzi o dopasowanie urządzenia do warunków elektrycznych i fizycznych instalacji. Poniższa lista kontrolna obejmuje najważniejsze punkty.

Lista wyboru

• Napięcie łańcucha PV (VOC + efekty temperatury)
  Maksymalne napięcie w obwodzie otwartym struny PV wzrasta w niskich temperaturach. DC SPD musi mieć ciągłe napięcie robocze (UC) wyższe niż ta najgorsza wartość, a nie tylko znamionowe napięcie systemu.
  
• Umieszczenie DC vs AC
  Upewnij się, że urządzenie jest specjalnie zaprojektowane i certyfikowane do użytku DC lub AC, w zależności od tego, gdzie zostanie zainstalowane. Nie mieszaj ich.
  
• Długość kabla i ekspozycja
  Długie kable zewnętrzne zwiększają ryzyko przepięć i często uzasadniają umieszczanie SPD zarówno po stronie szyny, jak i po stronie falownika, nie tylko w jednym miejscu.
  
• System uziemienia i klejenia
  SPD może kierować energię do udarowy tylko wtedy, gdy istnieje system uziemienia o niskiej impedancji, dobrze związany. Koncepcja uziemienia i wybór SPD muszą być rozpatrywane razem.
  
• Koordynacja między etapami
  Jeśli użyto więcej niż jednego SPD (na przykład jeden na płycie głównej i jeden w pobliżu falownika), ich poziomy ochrony napięcia i obsługa energii powinny być skoordynowane tak, aby prawidłowo dzielą naprężenie zamiast walczyć ze sobą.
  

Gdy te punkty są przestrzegane, wybrane Urządzenie zabezpieczające przed przepięciami do panelu słonecznego Instalacje będą wykonywać swoją pracę przez wiele lat, a nie tylko na papierze.

Typowe układy rozmieszczenia SPD w instalacjach słonecznych

Dokładny układ zależy od wielkości systemu i struktury, ale logika jest podobna w większości przypadków: zatrzymaj przepięcia jak najbliżej miejsca, w którym wchodzą, i chronić falownik z obu stron.

Systemy dachowe mieszkalne

W typowym systemie mieszkalnym struny PV biegną od dachu bezpośrednio do pojedynczego falownika.

• na Strona DC, SPD typu 2 DC jest często instalowany w skrzynce łącza dachowego (jeśli jest obecny) lub na wejściu DC falownika.
  
• na Strona AC, AC SPD typu 2 jest zainstalowany w głównej tablicy rozdzielczej lub w pobliżu wyjścia falownika.
  

Celem jest utrzymanie falownika między dwoma punktami ochronnymi, po jednym dla każdej ścieżki przepięciowej.

Komercyjne systemy dachowe

Systemy komercyjne zwykle mają dłuższe przebiegi kablowe, wiele strun, a czasem kilka falowników.

• Strona DC SPD są często umieszczane w skrzynkach łączników, a czasem ponownie w pobliżu wejść falownika, jeśli odległości są duże.
  
• Strona AC SPD są umieszczone na wyjściach falownika i na głównej tablicy rozdzielczej niskiego napięcia.
  

W tym przypadku koordynacja między kilkoma SPD staje się ważniejsza, ponieważ przepięcia mogą wejść w wielu punktach.

Systemy solarne montowane na ziemi

Systemy naziemne mogą mieć bardzo długi kabel DC biegnący w otwartych przestrzeniach.

• Strona DC Ochrona jest często instalowana zarówno w polu macierzy (w skrzynkach łączników polowych), jak iw falowniku lub w elektrowni.
  
• Strona AC Ochrona jest zainstalowana na wyjściu falownika iw punkcie przyłącza sieci.
  

Logika jest zawsze taka sama: zmniejszaj skok krok po kroku, zamiast pozwalać mu na przenoszenie całej długości kabla do elektroniki.

Praktyki instalacyjne, które decydują o

Nawet najlepsze urządzenie zabezpieczające przed przepięciami może działać słabo, jeśli jest zainstalowane nieprawidłowo. W wielu prawdziwych awariach problemem nie jest samo urządzenie, ale sposób, w jaki jest ono połączone.

• Krótkie przewody pod
  Przewody od SPD do przewodów fazowych, przewodów DC i uziemienia powinny być jak najkrótsze. Każdy dodatkowy centymetr dodaje indukcyjność i zwiększa napięcie, które pojawia się na sprzęcie podczas przepięcia.
  
• Brak pętli w okablowaniu
  Druty z zapętlonymi lub zwojowymi działają jak cewki indukcyjne i sprawiają, że SPD jest znacznie mniej efektywne podczas szybkich stanów przejściowych.
  
• Dokładne mocowanie do chronionego sprzętu lub punktu wejścia
  SPD należy zainstalować blisko miejsca, w którym kable wchodzą do falownika lub budynku, niedaleko innej szafki, chyba że istnieje dobry powód.
  
• Wysokiej jakości wiązanie z ziemią
  Połączenie uziemienia musi być o niskiej impedancji i dobrze przywiązane do reszty systemu uziemiającego. Słaba ziemia sprawia, że każde urządzenie przeciwprzepięciowe jest prawie bezużyteczne.
  

Te szczegóły instalacji często mają większy wpływ na rzeczywiste wyniki ochrony niż niewielkie różnice w wartościach arkusza danych SPD.

Częste błędy w projektowaniu SPD Solar

Wiele systemów słonecznych ma jakąś formę ochrony przed przepięciami, ale nadal ulega uszkodzeniu z powodu podstawowych błędów projektowych.

Tylko AC lub tylko ochrona prądu stałego
Ochrona tylko strony siatki lub tylko strony PV pozostawia falownik odsłonięty z drugiego kierunku.

Niewłaściwe umieszczenie
SPD zainstalowany daleko od punktu wejścia kabla lub z długimi przewodami podłączeniowymi nie może napiąć napięcia tam, gdzie ma to znaczenie.

Nadużywanie urządzeń typu 3
Urządzenia typu 3 są czasami używane jako jedyny etap ochrony, ponieważ są małe i tanie. Nie do tego są przeznaczone w systemach PV.

Słabe założenia uziemienia
Zakładając, że „gdzieś jest połączenie uziemiające” nie wystarczy. Bez dobrze zaprojektowanego i niskoimpedancyjnego systemu uziemienia i klejenia urządzenia zabezpieczające przed przepięciami nie mogą działać zgodnie z przeznaczeniem.

Unikanie tych błędów jest często ważniejsze niż wybór między dwoma podobnymi produktami.

Oprócz linii energetycznych porty komunikacyjne falownika, takie jak RS485 lub Ethernet, mogą również przenosić energię przepięciową. W niektórych instalacjach urządzenia zabezpieczające przed przepięciami linii danych są używane w celu zmniejszenia ryzyka uszkodzenia poprzez kable monitorujące i komunikacyjne.

Wniosek

Najlepszą ochroną przeciwprzepięciową dla instalacji paneli słonecznych nie jest pojedyncze urządzenie, ale skoordynowany system ochrony, który obejmuje zarówno strony DC, jak i AC instalacji. Ponieważ przepięcia mogą wejść z macierzy PV lub z sieci, obie ścieżki muszą być chronione, jeśli falownik i inne urządzenia elektroniczne mają pozostać niezawodne w dłuższej perspektywie. W większości systemów słonecznych urządzenia zabezpieczające przed przepięciami typu 2 stanowią główną warstwę ochronną, podczas gdy urządzenia typu 3 są używane tylko do ochrony lokalnej i dodatkowej w pobliżu wrażliwych urządzeń. Więcej niż surowe oceny jakiegokolwiek pojedynczego urządzenia, prawidłowy wybór do użytku DC lub AC, odpowiednia koordynacja między etapami ochrony, dobre uziemienie i wiązanie oraz staranne praktyki instalacyjne określają, czy ochrona przed przepięciami będzie działać w rzeczywistych warunkach pracy.

Najczęściej zadawane pytania