太阳能电池板安装的最佳SPD是什么？

对于大多数太阳能电池板安装，最好的方法是协调电涌保护：光伏阵列或逆变器直流输入处的直流 SPD，逆变器输出或配电板处的 AC SPD，以及作为主要保护层的 2 型 SPD。 3 类设备仅在敏感端点附近使用。

这意味着每个太阳能系统都没有单一的“最佳”电涌保护装置。 最好的结果来自在正确的位置使用正确类型的 SPD，并正确安装和接地，这样可以在浪涌损坏逆变器或其他电子设备之前逐步减少电涌。

太阳能光伏系统中“最佳SPD”的含义

在太阳能光伏系统中，“最好”并不意味着最大的设备、最高的电流等级或最昂贵的产品。 这意味着保护概念适合系统和浪涌实际进入系统的方式。

实践中，“最好”的意思是：

正确的位置
太阳系有两个不同的电气世界：面板的直流侧和连接到电网或负载的交流侧。 双方都可以接收浪涌，双方通常需要自己的保护。

正确的 SPD 类型
2 类器件通常是光伏系统中的主要保护层。 3 型设备仅用于敏感设备附近的本地精细保护。

接线距离和接地质量
如果安装有长电线、环路或接地不良，即使是非常好的电涌保护设备也能表现不佳。

重复的浪涌耐力
太阳能装置暴露了很多年。 随着时间的推移，SPD 必须容忍许多较小的激增，而不仅仅是一个大型事件。

因此，太阳系的“最佳”SPD 是正确选择用于直流或交流侧的，与其他保护阶段正确协调，并安装了短的、粘合良好的连接。

为什么太阳能电池板安装对浪涌敏感

与许多其他电气装置相比，太阳能光伏系统更容易暴露于浪涌问题。 这不是因为设备很弱，而是因为系统的安装方式和位置。

长直流电缆
光伏弦通常跨越屋顶或田地运行数十甚至数百米。 长电缆就像天线一样，即使没有直接击中，也可以从附近的雷电活动中获取感应电压。

户外暴露
面板、组合盒和电缆的一部分安装在户外。 这增加了直接或间接雷电效应和快速瞬态过电压的机会。

敏感的逆变器电子
现代逆变器包含高密度电力电子、控制板和通信接口。 这些组件可能会因相对较小的过压脉冲而损坏。

两条主要的浪涌入口路径
浪涌可以来自 阵列侧 （通过光伏场的直流电缆）和 网格侧 （通过交流网络）。 如果只有一侧被保护，另一侧仍可能破坏逆变器。

由于这些因素，在大多数光伏系统中，协调的浪涌保护不是可选的。 它是基本可靠性和正常运行时间设计的一部分。

太阳能电池板安装中的直流SPD与交流SPD

直流 SPD 和 AC SPD 在太阳能装置中具有不同的作业。 即使它们看起来相似，它们也不可互换。

A 直流 SPD 设计用于在光伏侧工作，那里有连续的直流电压，通常处于高电平（600 V、1000 V、1500 V 或更高）。 它必须处理直流电弧的行为并与光伏串电压相匹配。

一个 交流分频器 设计用于电网侧工作，其中电压交替和零交叉有助于熄灭电弧。 它可以防止来自公用事业网络或安装内部的切换事件产生的浪涌。

为了更清楚地说，考虑以下比较。

太阳能光伏系统中的直流侧与交流侧浪涌保护

该表显示直流和交流 SPD 可防止不同的浪涌路径，并安装在不同的点。 他们作为一个系统一起工作。 只保护一侧将另一侧作为浪涌的打开门。

太阳能系统中的 2 型与 3 型 SPD

在大多数太阳能装置中，主要决定不是在许多异国情调的 SPD 类型之间，而是在使用之间 类型 2 和 类型 3 设备正确。

• 为什么类型 2 是 PV 面板的默认设置
  2 型 SPD 设计用于处理正常安装中发生的大多数感应和开关浪涌。 它们有足够的放电能力和能量处理能力，可以在多年的反复事件中生存。 出于这个原因，2 型是大多数光伏系统中直流和交流侧的标准选择。
  
• 为什么 3 型是补充
  3 型 SPD 用于非常接近敏感设备的精细保护。 它们的放电容量较低，并不意味着是第一个或唯一的保护阶段。 在光伏系统中，它们有时会在监控设备、通信端口或非常敏感的控制电子设备附近使用。
  
• 为什么 3 型无法更换面板保护
  仅 3 型设备无法安全地处理来自长室外电缆或电网的浪涌能量。 如果在没有适当的上游 2 型设备的情况下使用，它可能会很快失效或提供很少的真正保护。
  

简而言之，2 型是太阳能装置中浪涌保护的主力。 类型 3 只是一个附加的本地层。

太阳能系统SPD的关键选择标准

• SPD20C/3-1500 光伏 S 类
• 名称：Type2
• 分类： II类
• 保护模式：(+/-)–>PE , (-/+)–>PE , (+/-)–>(-/+)
• 标称电压 Un：1500 VDC
• 最大值。 连续工作电压 UC (L-N)：180 VDC
• 短路电流额定值 iSCPV：100 A
• 连续工作电流 ICPV：<20 µA
• 额定负载电流：80 A
• 最大放电电流 (8/20μs) Imax:40 kA
• 额定放电电流 (8/20μs) IN:20 kA
• 电压保护等级 ≤5.0 kV
• 隔离电阻：＞1000 MΩ
• 外壳材料：UL94V-0
• 防护等级：IP20

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选择一个 太阳能系统的 SPD 与品牌或营销声明无关。 它是关于设备与设备的电气和物理条件相匹配的。 以下清单涵盖了最重要的要点。

选择清单

• PV 串电压（VOC + 温度效应）
  光伏串的最大开路电压在低温下增加。 直流 SPD 的连续工作电压额定值 (UC) 必须高于此最坏情况值，而不仅仅是标称系统电压。
  
• 直流与交流安置
  确保设备经过专门设计和认证，用于直流或交流使用，具体取决于安装的位置。 不要混合它们。
  
• 电缆长度和曝光
  长的室外电缆增加了浪涌风险，并且通常证明在阵列侧和逆变器侧放置 SPD 是合理的，而不仅仅是在一个位置。
  
• 接地和接合系统
  只有低阻抗、良好粘合的接地系统，SPD 才能将浪涌能量转移到地球。 接地概念和SPD选择必须同时考虑。
  
• 阶段之间的协调
  如果使用不止一台SPD（例如，主板上一台，逆变器附近一台），应协调其电压保护水平和能量处理，以便它们正确分担压力，而不是相互对抗。
  

当这些点得到尊重时，所选 太阳能电池板浪涌保护装置 安装将执行其工作多年，而不仅仅是纸上。

太阳能装置中的典型SPD放置布局

确切的布局取决于系统的尺寸和结构，但在大多数情况下，逻辑是相似的：尽可能靠近它们进入的位置来阻止浪涌，并保护逆变器的两侧。

住宅屋顶系统

在典型的住宅系统中，光伏串直接从屋顶延伸到单个逆变器。

• 上 直流侧，2 型直流 SPD 通常安装在屋顶组合器盒（如果有）或逆变器的直流输入端。
  
• 上 空调侧，在主配电板或逆变器输出附近安装了 2 型交流 SPD。
  

目标是将逆变器保持在两个保护点之间，每个浪涌路径中的一个。

商业屋顶系统

商业系统通常具有更长的电缆运行、多串串联，有时甚至是多个逆变器。

• 直流侧 SPD 通常放置在组合盒中，如果距离较大，有时会再次靠近逆变器输入。
  
• 空调侧 SPD 位于逆变器输出端和主低压配电板上。
  

在这里，几个 SPD 之间的协调变得更加重要，因为浪涌可以在许多点进入。

地面安装的太阳能系统

地面安装的系统可以在开放区域中进行很长的直流电缆。

• 直流侧 通常在阵列场（现场组合箱）和逆变器或电站安装保护。
  
• 空调侧 保护装置在变频器输出和电网连接点处安装。
  

逻辑始终相同：逐步减少浪涌，而不是让其将整个电缆长度传入电子设备。

决定性能的安装实践

如果安装不正确，即使是最好的电涌保护设备也可能表现不佳。 在许多实际故障中，问题不在于设备本身，而是它的连接方式。

• 短连接线
  SPD 到相位、直流导体和接地的导线应尽可能短。 每额外的厘米增加电感并增加浪涌期间设备上出现的电压。
  
• 接线中没有环路
  环形或盘绕的电线就像电感，使SPD在快速瞬态中的效果不大。
  
• 紧密安装在受保护的设备或入口点
  SPD 应安装在靠近电缆进入逆变器或建筑物的位置的位置附近，除非有充分的理由，否则位于另一个柜子中的不远处。
  
• 高质量的地球粘合
  接地连接必须是低阻抗，并与接地系统的其余部分很好地结合。 一个糟糕的地球使任何浪涌保护设备几乎都没有用。
  

这些安装细节通常比 SPD 数据表值的微小差异对实际保护性能的影响更大。

太阳能SPD设计中的常见错误

许多太阳能系统都有某种形式的浪涌保护，但仍然因基本的设计错误而受到损害。

仅交流或仅直流保护
仅保护电网侧或仅保护光伏侧，使逆变器从另一个方向暴露出来。

位置不对
远离电缆入口点或长连接引线的 SPD 无法在重要的地方钳制电压。

过度使用 3 类设备
3 型设备有时被用作唯一的保护阶段，因为它们既小又便宜。 这不是他们在光伏系统中设计的。

不良接地假设
假设“某处有地球连接”是不够的。 没有精心设计的低阻抗接地和接合系统，浪涌保护设备无法按预期工作。

避免这些错误通常比在两个相似的产品之间进行选择更重要。

除了电力线，RS485或以太网等逆变通讯端口也可承载浪涌能量。 在一些安装中，数据线浪涌保护装置用于通过监控和通信电缆降低损坏风险。

结论

太阳能电池板安装的最佳电涌保护不是一个单一的设备，而是一个覆盖安装的直流和交流侧的协调保护系统。 由于浪涌可以从光伏阵列或电网进入，因此如果逆变器和其他电子设备要长期保持可靠，两条路径都必须受到保护。 在大多数太阳能系统中，2 类浪涌保护装置提供主要保护层，而 3 类设备仅用于敏感设备附近的本地和补充保护。 超过任何单个设备的原始额定值、直流或交流使用的正确选择、保护阶段之间的适当协调、良好的接地和粘合以及仔细的安装实践，决定了浪涌保护是否在实际操作条件下实际工作。

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