Co to jest spd w Układzie Słonecznym?

Popularność systemów energii słonecznej

Obecnie panele słoneczne stają się coraz bardziej popularne jako alternatywne, a nawet podstawowe źródło energii dla gospodarstw domowych. W ostatnich latach różne badania koncentrują się na tym, jak poprawić wydajność, niezawodność, a nawet dostępność paneli fotowoltaicznych (PV) w ciągu wszystkich pór roku, a nawet w nocy. Co więcej, ponieważ instalacja systemu fotowoltaicznego odbywa się na zewnątrz, musi on również wytrzymać trudne warunki atmosferyczne, ingerencję zwierząt, a także zdarzenia elektryczne, takie jak przepięcia i wyładowania atmosferyczne.

Energia słoneczna staje się opcją dla ludzi na całym świecie, aby zaspokoić ich potrzeby energetyczne.

Zrozumienie Ochronników Przeciwprzepięciowych DC dla systemów solarnych

Ochronnik przeciwprzepięciowy DC zapobiega przepięciom w systemach solarnych PV. Jednak, aby być bardziej precyzyjnym, ochronnik przeciwprzepięciowy DC zawiera warystor metalowo-tlenkowy. Zatem, gdy w obwodzie występuje przepięcie, warystor metalowo-tlenkowy pochłania dodatkowe napięcie i pozwala na przepływ prądu. Ponieważ warystor metalowo-tlenkowy ma wysoką rezystancję, obwód nie zostaje uszkodzony przez przepływ prądu. Zamiast tego powraca do normalnego funkcjonowania po ustąpieniu przepięcia. Ponadto proces ten odbywa się w nanosekundach, dzięki czemu nie ma ryzyka przepięcia w systemie.

Dlaczego systemy solarne potrzebują ochronników przeciwprzepięciowych DC (SPD)?

Przepięcie napięcia może wystąpić z wielu powodów, takich jak wyładowania atmosferyczne lub wewnętrzne zmiany w zużyciu napięcia. Zatem, ponieważ systemy solarne PV są podatne na uszkodzenia, przepięcia niszczą komponenty systemu fotowoltaicznego (PV) energii słonecznej. To przepięcie napięcia tworzy również dziury w panelach PV i degraduje inwertery. Zatem ochronnik przeciwprzepięciowy DC może zapobiec przepełnieniu prądu w obwodzie i uratować te komponenty przed uszkodzeniem.

Kiedy występuje przepięcie, uniemożliwia to systemowi działanie na optymalnym poziomie. Czasami również poważnie uszkadza komponenty systemu PV. Zatem, gdy instalujesz ochronnik przeciwprzepięciowy w systemie PV, pomaga to systemowi działać płynnie bez nagłych przepięć. W rezultacie system zapewnia lepszą i bardziej spójną wydajność.

Nagłe przepięcia powodują z czasem degradację komponentów systemu PV. Stopniowo zmniejsza to oczekiwaną żywotność systemu energii słonecznej. Zatem ochronnik przeciwprzepięciowy zapewni dobre samopoczucie tych komponentów. Dodatkowo, to urządzenie zwiększy oczekiwaną żywotność systemu energii słonecznej na dłuższy okres.

Gdy piorun uderza w system PV energii słonecznej, może poważnie uszkodzić inwertery, kontrolery lub panele. Naprawa tych uszkodzeń może często sprawić, że zapłacisz więcej niż zainwestowałeś w dłuższej perspektywie. Czasami może być konieczna wymiana tych komponentów, co jest dość kosztowne. Zatem ochronnik przeciwprzepięciowy DC zapewni, że nie wydasz dodatkowych pieniędzy i pomoże Ci zaoszczędzić więcej w dłuższej perspektywie. Dlatego inwestycja w ochronnik przeciwprzepięciowy DC jest naprawdę warta zachodu.

Nawet najmniejszy skok napięcia może uszkodzić każde urządzenie elektroniczne pobierające energię z paneli słonecznych, jeśli nie ma ochrony przeciwprzepięciowej. Pomijając fakt, że każda inwestycja w oszczędność energii, którą poczynisz, byłaby bezużyteczna bez ochrony odgromowej, ponieważ pioruny są jednym z głównych powodów awarii paneli słonecznych.

Co się dzieje, gdy piorun uderza w system PV?

Pioruny stanowią znaczne ryzyko całkowitego lub częściowego zniszczenia farm słonecznych, natychmiastowo w wyniku bezpośredniego uderzenia lub powodują uszkodzenia degeneracyjne w wyniku uderzenia pośredniego.

Przepięcia mogą wpływać na instalację systemu paneli słonecznych na różne sposoby:

- Od bezpośrednich uderzeń w zewnętrzny system ochrony odgromowej konstrukcji, w jej pobliżu, a nawet w samą instalację PV
- Od prądów indukowanych przez pioruny rozprowadzanych do sieci elektrycznej
- Od przepięć transmitowanych z sieci elektrycznej pochodzenia atmosferycznego (pioruny) i/lub z powodu operacji
- Od zmian pola elektrycznego spowodowanych przez pioruny
- Z sieci, jeśli piorun uderza w przewody średniego lub niskiego napięcia
- Z ziemi, jeśli piorun uderza w pobliżu inwertera PV
- Od strony DC, jeśli piorun uderza w moduły PV

Kiedy piorun uderza w panele słoneczne, powoduje to indukowany prąd przejściowy w pętlach przewodów systemu, co prowadzi do uszkodzenia izolacji, paneli, inwertera i sprzętu komunikacyjnego. Inne komponenty w systemie energii słonecznej, takie jak skrzynka łączeniowa i MPPT (urządzenie do śledzenia punktu maksymalnej mocy), mają największe szanse na awarię.

Niektóre systemy solarne PV mogą wytrzymać uszkodzenia fizyczne lub obwodów paneli; jednak ich układy sterowania obwodami i urządzenia do magazynowania energii będą natychmiast bezużyteczne po uderzeniu pioruna.

Jak przepięcie zakłóca działanie systemu paneli słonecznych?

Uszkodzenie ogniw słonecznych:

Przeciążenie napięciowe w obwodzie wywiera nacisk na ogniwa słoneczne. W rezultacie zaczyna się przegrzewać. Ostatecznie prowadzi to do wypalenia materiałów lub uszkodzenia ogniwa. Czasami może to prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia ogniwa słonecznego. W rezultacie może być konieczna całkowita wymiana elektrowni słonecznej.

Tworzenie zagrożenia pożarowego:

Gdy napięcie ulega przeciążeniu, materiały zaczynają się przegrzewać. Czasami nadmierne przegrzanie może doprowadzić do eksplozji materiałów. W rezultacie stworzy to ogromne zagrożenie pożarowe w elektrowniach słonecznych. Ponadto, ponieważ te elektrownie są ze sobą połączone, może to zrujnować cały system instalacji paneli słonecznych. Może to również zagrażać życiu ludzi.

Przerwanie dostaw energii:

Przeciążenie napięciowe uniemożliwia obwodowi zapewnienie spójnej wydajności. Te regularne przepięcia stopniowo sprawiają, że elektrownia słoneczna nie jest w stanie działać płynnie. W rezultacie konsumenci otrzymują obniżoną wydajność systemu. Zatem, jeśli odpowiednie kroki nie zostaną podjęte we właściwym czasie, system wkrótce ulegnie uszkodzeniu.

Jak chronić system solarny za pomocą ochronnika przeciwprzepięciowego DC?

Ochronnik przeciwprzepięciowy DC chroni obwód sterowania i urządzenia do magazynowania energii, ograniczając przepięcie i wysyłając je do ziemi. Uderzenie pioruna w panele słoneczne powoduje indukowane prądy przejściowe w pętlach kabli systemu, uszkadzając izolatory, panele, inwertery i sprzęt komunikacyjny. Inne elementy elektroniczne w systemie fotowoltaicznym, takie jak skrzynka łączeniowa i MPPT (urządzenie do śledzenia punktu maksymalnej mocy), są najbardziej narażone na awarię. Ochronnik przeciwprzepięciowy DC zapewnia ochronę przeciwprzepięciową, ograniczając amplitudę przepięcia i kierując falę prądową do ziemi. Ten ogranicznik przepięć DC powinien być zainstalowany nie tylko w komponentach DC, ale także w komponentach AC. Całkowita liczba ochronników przeciwprzepięciowych DC dla systemu solarnego PV zależy od odległości między modułami a inwerterem, a także od liczby inwerterów i linii DC.

Jak wybrać odpowiedni ochronnik przeciwprzepięciowy DC dla systemów solarnych?

Gęstość błysków:

Gęstość błysków piorunów to liczba uderzeń piorunów w ziemię na kilometr kwadratowy. Jest mierzona na podstawie roku. Ta gęstość błysków pomaga dowiedzieć się, ile piorunów występuje na danym obszarze. Możesz więc wybrać ochronnik przeciwprzepięciowy DC w oparciu o to, ile błysków może przyjąć średnio.

Na przykład, możesz wybrać ochronnik przeciwprzepięciowy DC typu 1, jeśli pioruny występują zbyt często na danym obszarze, ponieważ to urządzenie jest specjalnie zaprojektowane do ochrony komponentów przed uderzeniami piorunów.

Temperatura pracy systemu:

Temperatura pracy systemu to limit pracy urządzenia, przy którym komponent fizyczny może ulec awarii. Powinieneś więc znać temperaturę pracy systemu ochronnika przeciwprzepięciowego DC, który wybierzesz. Lepszy zakres pracy systemu zapewni bezpieczne działanie ochronnika przeciwprzepięciowego DC.

Napięcie systemu:

Napięcie systemu to maksymalne napięcie znamionowe, przy którym będzie działał ochronnik przeciwprzepięciowy DC. Oznacza to, że jeśli prąd przekroczy prąd znamionowy, ochronnik przeciwprzepięciowy DC może ulec degradacji. Może to również spowodować trwałe uszkodzenie urządzenia. Upewnij się więc, że wybrany ochronnik przeciwprzepięciowy DC ma wysokie napięcie znamionowe.

Ile ochronników przeciwprzepięciowych potrzebujesz w farmie słonecznej?

Sieć ochrony przeciwprzepięciowej powinna być zainstalowana w całej sieci dystrybucji energii DC i AC systemu energii słonecznej, aby chronić krytyczne obwody. Całkowita liczba potrzebnych ochronników przeciwprzepięciowych w systemie solarnym PV zależy od odległości między panelami a inwerterem.

Zalecamy instalację ochronników przeciwprzepięciowych na wejściach DC i wyjściach AC inwerterów systemu solarnego PV, jednocześnie uziemiając zarówno dodatnie, jak i ujemne linie DC. Obwody łączeniowe, obwody sterowania, systemy monitorowania i systemy śledzenia również muszą być chronione, aby zapobiec zakłóceniom elektrycznym i utracie danych.

- W liniach AC ochrona przeciwprzepięciowa powinna być rozmieszczona na każdym przewodzie zasilającym do ziemi.
- Jeśli długość kabla między panelami słonecznymi wynosi poniżej 10 metrów, 1 ochronnik przeciwprzepięciowy powinien być zainstalowany przy inwerterze, skrzynkach łączeniowych lub bliżej paneli słonecznych.
- W instalacjach z okablowaniem DC o długości ponad 10 metrów, więcej ochronników przeciwprzepięciowych będzie potrzebnych zarówno na końcu inwertera, jak i modułów solarnych kabli.
- W domowym systemie energii słonecznej z mikroinwerterami, który ma krótkie okablowanie DC, ale dłuższe kable AC, ochronniki przeciwprzepięciowe powinny być zainstalowane w skrzynce łączeniowej, aby chronić dom przed przepięciami przejściowymi.

Jakie są komponenty ochronnika przeciwprzepięciowego DC dla energii słonecznej?

Różne rodzaje rezystorów zapobiegają uderzeniom przepięć w elektrowniach słonecznych. Zatem Twój ochronnik przeciwprzepięciowy DC może zawierać dowolny z tych rezystorów. Tutaj napisałem o ich wewnętrznym działaniu i o tym, jak zapobiegają przepięciom. Sprawdź to:

Warystory metalowo-tlenkowe:

Warystor metalowo-tlenkowy to rodzaj rezystora, który pomaga urządzeniom elektrycznym uniknąć przepięć lub skoków napięcia. Ten warystor jest umieszczony na wejściu obwodu. Ten rezystor zapewnia, że dodatkowe napięcie z obwodu pierwotnego może być łatwo przejściowe.

Jednak jego rezystancja zmienia się w zależności od napięcia. Oznacza to, że jeśli napięcie wzrasta, rezystancja maleje. W rezultacie przepływ prądu będzie wyższy w obwodzie ochronnika przeciwprzepięciowego DC, co pomoże zrównoważyć napięcie.

Rury wyładowcze gazowe:

Rury wyładowcze gazowe (GDT) to rury ochrony odgromowej. Kiedy ta rura wykryje wzrost napięcia, uwalnia gaz obojętny, który tworzy kanał o niskiej rezystancji dzięki jonizacji. Następnie przekazuje prąd do linii uziemiającej. W ten sposób rura wyładowcza gazowa unika przepięć w elektrowniach słonecznych.

Rezystory wrażliwe:

Istnieją pewne rezystory wrażliwe, takie jak tłumiki napięcia przejściowego (TVS). Te tłumiki napięcia mogą działać szybko, aby przejść napięcie. Na początku, gdy diody TVS wykrywają napięcie w obwodzie, przekształcają się w stan niskiego przejścia. Następnie przesyłają dodatkowe napięcie do ziemi. Czasami dodatkowe napięcie może również przechodzić przez diody TVS.

Czy farma słoneczna potrzebuje systemu ochrony odgromowej?

Ochrona przeciwprzepięciowa jest niezbędnym elementem każdej instalacji elektrycznej, ale w żaden sposób nie zastępuje odpowiedniego rozwiązania ochrony odgromowej.

Jeśli chcesz chronić swoją inwestycję, ochrona przeciwprzepięciowa nie jest opcją, jest koniecznością, ale jeśli chcesz pełnej ochrony i spokoju ducha, system ochrony odgromowej może stanowić różnicę między sukcesem a porażką instalacji solarnych na dużą skalę.

System ochrony odgromowej nie tylko chroni system solarny PV, ale także zapewnia niezawodną ochronę całej Twojej nieruchomości i aktywów, jednocześnie bezpiecznie kierując prądy przejściowe do ziemi.

Uproszczony sposób patrzenia na ochronę odgromową w porównaniu z ochroną przeciwprzepięciową polega na postrzeganiu ochrony przeciwprzepięciowej jako drugiej linii obrony przed pośrednimi uderzeniami piorunów.

Natomiast kompletny system ochrony odgromowej, który obejmuje zakończenia powietrzne (piorunochrony), przewody odprowadzające, ochronniki przeciwprzepięciowe, połączenia wyrównawcze i system uziemienia, jest pierwszą linią obrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna.

Wskazówki przed instalacją ochronnika przeciwprzepięciowego DC dla systemów solarnych

- Musisz upewnić się, że instalowany ochronnik przeciwprzepięciowy ma wyższe napięcie znamionowe niż oczekiwane napięcie znamionowe elektrowni słonecznej.
- Powinieneś upewnić się, że w obudowie ochronnika przeciwprzepięciowego DC jest wystarczająco dużo miejsca, aby sprzęt mógł być prawidłowo zainstalowany i nie działał nieprawidłowo z powodu zakłóceń w połączeniach.
- Jeśli zamierzasz zainstalować więcej niż jeden ochronnik przeciwprzepięciowy DC, upewnij się, że odległość między tymi urządzeniami ochrony przeciwprzepięciowej jest możliwa do zarządzania.

Jak zainstalować ochronnik przeciwprzepięciowy DC dla systemów solarnych?

Krok 1: Podłącz ochronnik przeciwprzepięciowy DC do systemu solarnego

Najpierw musisz umieścić ochronnik przeciwprzepięciowy DC w miejscu, gdzie istnieje możliwość przepięcia. Lokalizacja może być przy inwerterze lub modułach solarnych w oparciu o rozmiar kabla. Po znalezieniu lokalizacji wyłącz połączenia elektryczne systemu PV paneli słonecznych, aby zmniejszyć ryzyko porażenia prądem podczas pracy nad nim. Teraz musisz wziąć kable z modułów systemu fotowoltaicznego elektrowni słonecznej i podłączyć je do zacisków ochronnika przeciwprzepięciowego DC. Zaciski te mogą zawierać piny jednofazowe do pinów trójfazowych. Aby było bardziej precyzyjnie, jeśli jest to połączenie jednofazowe, musisz podłączyć kabel oznaczony plusem do zacisku dodatniego, a kabel oznaczony minusem do zacisku ujemnego. Ostatni kabel oznaczony PE zostanie podłączony do linii uziemiającej. Teraz upewnij się, że kable są prawidłowo podłączone do zacisków, aby nie było luźnych połączeń.

Krok 2: Wybierz obudowę

Najpierw wybierz obudowę, w której możesz umieścić ochronnik przeciwprzepięciowy DC. Możesz jednak również dostosować obudowę do umieszczenia sprzętu. Upewnij się, że w skrzynce obudowy znajdują się otwory wentylacyjne, aby ciepło mogło wydostać się z pudełka.

Krok 3: Przymocuj ochronnik przeciwprzepięciowy DC

Umieść ochronnik przeciwprzepięciowy DC w obudowie. Upewnij się, że zaciski są prawidłowo przymocowane do środka. Ponadto możesz umieścić te zaciski do tyłu, aby nie gromadził się kurz w połączeniach.

Krok 4: Poprowadź kable

Teraz możesz poprowadzić kable modułu PV do obudowy. Poza tym musisz użyć zacisków kablowych, aby zabezpieczyć krawędź obwodu, aby nie stykała się z innymi komponentami i nie stwarzała żadnego potencjalnego zagrożenia. Następnie możesz zamknąć obudowę.

Krok 5: Przetestuj system PV

Teraz możesz uruchomić system PV i sprawdzić, czy ochronnik przeciwprzepięciowy DC zapewnia odpowiednią ochronę przed przepięciami i czy elektrownia słoneczna działa dobrze.

Jak konserwować ochronnik przeciwprzepięciowy DC dla systemów solarnych?

Regularna kontrola: Powinieneś regularnie monitorować ochronnik przeciwprzepięciowy DC i sprawdzać, czy nie ma luźnych połączeń. Jeśli znajdziesz jakieś luźne połączenie, zabezpiecz je mocno z powrotem. Poza tym sprawdź, czy na kablach nie gromadzi się kurz. Czasami gromadzenie się kurzu może pogorszyć stan przewodów i ostatecznie je uszkodzić.

Rutynowa wymiana: Kiedy sprawdzasz ochronnik przeciwprzepięciowy DC, upewnij się, że wszystkie komponenty są świeże i nienaruszone. Jeśli jednak zauważysz jakiekolwiek uszkodzenia kabla lub komponentu, natychmiast go wymień.