Защо защитата от пренапрежение е критична в слънчевите фотоволтаични системи?

Когато инженерите обсъждат как да се проектира слънчева фотоволтаична система При различните архитектури фокусът често се поставя върху оразмеряването на слънчевата фотоволтаична система, избора на инвертор и конфигурацията на батерията. Един критичен фактор, който пряко влияе върху надеждността на системата, обаче е защитата от пренапрежение.

Преходните процеси и пренапреженията при превключване, предизвикани от мълнии, са сред най-честите причини за повреда на инвертора, повреда на MPPT и неизправност на системата за управление. Без правилно проектирана защита от пренапрежение на фотоволтаичната система, дори добре проектирана слънчева фотоволтаична система може да претърпи неочакван престой и скъпи ремонти.

В съвременния проектиране на слънчева фотоволтаична система, защитата от пренапрежение не е по избор – тя е неразделна част от електрическата безопасност и дългосрочната производителност.

Как соларните фотоволтаични устройства SPD предпазват от преходно пренапрежение?

Правилно подбран слънчева фотоволтаична система SPD (устройство за защита от пренапрежение на слънчевата енергия) ограничава преходното пренапрежение, като безопасно отклонява енергията от пренапрежение към земя, преди да достигне чувствителни компоненти.

Източници на пренапрежение в слънчеви фотоволтаични системи

1. Директни или близки удари от мълния

2. Индуцирани пренапрежения по дълги DC кабели

3. Превключване на пренапрежения от смущения в мрежата

4. Вътрешно превключване на инвертори и големи товари

И двете слънчева фотоволтаична система, свързана с мрежата и слънчева фотоволтаична система извън мрежата конфигурациите са уязвими към тези смущения. Архитектурите на хибридните слънчеви фотоволтаични системи са изправени пред още по-сложно излагане на пренапрежение поради взаимодействието между батерията и мрежата.

Защитен механизъм в DC и AC вериги

Слънчевите фотоволтаични системи съдържат както DC, така и AC секции:

• Страна на постоянен ток: Между слънчеви панели и инвертор

• Страна на променливотоковия ток: Между инвертора и разпределителното табло

От страна на постояннотоковия ток, високоволтовите струни – особено в големи търговски масиви – изискват специализирана защита, като например правилно номинална... устройство за защита от пренапрежение на слънчевата енергия проектирани за входни фотоволтаични вериги. При приложения с високо напрежение, DC SPD трябва да съответстват на системното напрежение и класа на изолация.

Професионален клас Защита от пренапрежение постоянен ток Решенията са специално разработени за фотоволтаични среди с високи напрежения на отворена верига и променливи нива на тока.

От страна на променливотоковото захранване, на изхода на инвертора и главния разпределителен панел е инсталирана защита от пренапрежение, за да се предпази от смущения, свързани с мрежата.

Къде трябва да се инсталират устройства за защита от пренапрежение на слънчевата енергия?

Правилното място за монтаж е от съществено значение за оформление на слънчева фотоволтаична система планиране.

1. На фотоволтаичния панел (защита от страната на постояннотоковия ток)

За системи с дълги кабелни трасета или открити покривни решетки:

• Инсталирайте SPD близо до кутията на комбайна

• Или интегрирайте SPD във входната секция на инвертора DC

Това предпазва DC клемите на инвертора от индуцирани пренапрежения.

2. На изхода за променлив ток на инвертора

В слънчева фотоволтаична система, свързана с мрежата, SPD устройствата обикновено се инсталират:

• На изходните клеми на инвертора

• На главното разпределително табло за променлив ток

Това осигурява ограничаване на пренапрежението по целия път.

3. В системи за съхранение на батерии (хибридни / автономни)

В хибридна слънчева фотоволтаична система и слънчева фотоволтаична система извън мрежата дизайни:

• Инсталирайте SPD на DC шината на батерията

• Защитете входа/изхода на MPPT контролера за зареждане

• Осигурете правилно свързване към заземителната система

Батерийните системи повишават чувствителността на системата, защото силовата електроника работи непрекъснато под товар.

Как да интегрираме защита от пренапрежение в дизайна на слънчева фотоволтаична система?

Ако оценявате как да се проектира слънчева фотоволтаична система Правилно, защитата от пренапрежение трябва да се планира още в ранния етап на проектиране, а не да се добавя по-късно.

Стъпка 1: Обмислете защитата от пренапрежение по време на оразмеряването на слънчевата фотоволтаична система

По време на оразмеряване на слънчева фотоволтаична система, инженерите изчисляват:

• Изчисляване на размера на слънчевите панели

• Оразмеряване на соларен инвертор

• Оразмеряване на батерийни банки за слънчева енергия

Същевременно трябва да се дефинират нивата на системното напрежение. Изборът на SPD зависи пряко от:

• Максимално напрежение на отворена верига (Voc)

• Номинално променливо напрежение

• Тип заземителна система

Пренебрегването на това на етапа на оразмеряване често води до несъответстващи SPD рейтинги.

Стъпка 2: Интегриране на SPD в баланса на слънчевата фотоволтаична система (BOS)

Устройствата за защита от пренапрежение са част от слънчев фотоволтаичен баланс на системата BOS, което включва:

• Кутии за комбиниране

• DC прекъсвачи

• AC прекъсвачи

• MPPT контролер за зареждане

• Системи за мониторинг

SPD трябва да бъдат координирани с прекъсвачи и разединители, за да се осигури селективна работа.

Надеждните решения за защита от пренапрежение на фотоволтаичните системи трябва да са съвместими с изискванията за фотоволтаична изолация и условията на околната среда.

Можете да разгледате специализирани технологии за фотоволтаична защита на ниво производител чрез Лейкесинг за по-добро разбиране на стратегиите за интеграция.

За насоки за внедряване от страна на DC, технически справки са налични в специални Защита от пренапрежение постоянен ток ресурси.

Стъпка 3: Оптимизиране на заземяването и разположението на кабелите

Ефективната защита от пренапрежение изисква:

• Заземяване с нисък импеданс

• Къси SPD свързващи кабели

• Правилно свързване между фотоволтаичната рамка и заземителната система

• Избягване на кабелни примки в оформлението на слънчевата фотоволтаична система

Неправилният дизайн на оформлението може значително да намали ефективността на SPD, дори ако номиналните стойности на устройството са правилни.

Заключение

Разбиране как да се проектира слънчева фотоволтаична система Инфраструктурата надхвърля избора на модули и капацитета на инвертора. Една устойчива система трябва да включва структурирана фотоволтаична защита от пренапрежение в DC и AC веригите.

Чрез интегриране на устройства за защита от пренапрежение в компонентите на слънчевата фотоволтаична система от самото начало – по време на оразмеряването и планирането на разположението на слънчевата фотоволтаична система – инженерите могат значително да подобрят стабилността, безопасността и дългосрочната експлоатационна надеждност на системата.

За техническа консултация относно интегрирането на защита от пренапрежение в сложни фотоволтаични архитектури, може да се поиска директна инженерна поддръжка чрез официалния страница за контакти.

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

Защо защитата от пренапрежение е важна при проектирането на слънчеви фотоволтаични системи?

Защитата от пренапрежение предотвратява повреда на инвертори, MPPT контролери за зареждане, батерийни системи и електроника за наблюдение в резултат на преходно пренапрежение, осигурявайки дългосрочна оперативна стабилност.

Всяка слънчева фотоволтаична система изисква ли фотоволтаичен предпазител (SPD)?

Да. Както конфигурациите на слънчеви фотоволтаични системи, свързани с мрежата, така и тези, които не са свързани с мрежата, трябва да включват правилно номинални SPD от страната на постоянен и променлив ток, за да се предпазят от мълнии и пренапрежения.

Как да избера правилното устройство за защита от пренапрежение на слънчевата енергия?

Изборът зависи от системното напрежение, типа на инвертора, конфигурацията на заземяването и максималното напрежение на отворена верига, определено по време на оразмеряването на слънчевата фотоволтаична система.

Къде трябва да се инсталират SPD устройства в хибридна слънчева фотоволтаична система?

В хибридните системи, SPD устройствата трябва да бъдат инсталирани на DC страната на фотоволтаичния панел, AC изхода на инвертора и DC шината на батерията, за да се осигури защита по целия път.

Защитата от пренапрежение част ли е от баланса на слънчевата фотоволтаична система (BOS)?

Да. Устройствата за защита от пренапрежение са класифицирани като част от баланса на слънчевата фотоволтаична система (BOS), заедно с разединителите, окабеляването и оборудването за комбиниране.