S rýchlym rozvojom globálneho nového energetického priemyslu sa fotovoltika (PV) stala široko používaným riešením čistej energie pre podniky, priemyselné parky, komerčné budovy a rezidenčných zákazníkov. V porovnaní s tradičnými distribučnými systémami sú však fotovoltaické systémy často inštalované na strechách budov, na otvorených priestranstvách alebo vo veľkých fotovoltaických elektrárňach, čím sú vystavené dlhodobému vystaveniu prírodnému prostrediu, čím sú zraniteľnejšie voči úderom blesku a prepätiu siete.
Ako výrobca prepäťovej ochrany (SPD) sme zistili, že mnohé poruchy FV systému nepochádzajú zo samotných modulov, ale z prechodných prepätí, ktoré poškodzujú meniče, monitorovacie zariadenia alebo komunikačné systémy. Preto v modernom projektovaní FV projektov už nie sú prepäťové ochrany voliteľné, ale sú dôležitou súčasťou zabezpečenia bezpečnej prevádzky systému.
Prečo teda musia mať fotovoltické systémy prepäťové ochrany? Tento článok to bude analyzovať z hľadiska praktickej aplikácie.
1. Fotovoltaické systémy sú náchylnejšie na údery blesku
Na rozdiel od konvenčných vnútorných elektrických zariadení je väčšina zariadení vo FV systéme inštalovaná vonku na dlhú dobu.
Napríklad:
Fotovoltaické moduly
Kombinátor Box
Hojdací systém
DC káble
Invertor
Zvyčajne sa nachádzajú na veľkej ploche a blízko najvyššieho bodu budovy.
Pri údere blesku môže byť elektromagnetickou indukciou generované silné nárazové napätie, aj keď priamo nezasiahne fotovoltaický systém.
Toto prechodné prepätie sa rýchlo šíri pozdĺž obvodu a vážne ovplyvňuje zariadenie systému.
Preto je FV systém typickým scenárom aplikácie s vysokým rizikom blesku.
2. Ochrana základných zariadení, ako sú invertory
Invertory sú často jedným z najcennejších a najkritickejších zariadení v celom FV systéme.
Jeho hlavnou funkciou je premena jednosmerného prúdu (DC generovaného FV zostavou na striedavý prúd a jeho pripojenie k elektrickej sieti.
Menič však obsahuje veľké množstvo sofistikovaných elektronických komponentov.
Napríklad:
IGBT moduly
Riadiaci obvod
Komunikačný modul
Monitorovací systém
Tieto elektronické súčiastky sú vysoko citlivé na prepätie.
Po ovplyvnení náporom môže viesť k:
Vypnutie systému
Prerušenie komunikácie
Strata energie
Poškodenie zariadenia
Inštalácia prepäťových ochrán môže účinne znížiť nárazové prechodné prepätia na striedači.
3. Zabráňte poškodeniu fotovoltaických modulov a kombinačných skríň
Mnoho ľudí si myslí, že údery blesku ovplyvňujú iba menič.
V skutočnosti sú ohrozené aj PV komponenty a zlučovacie boxy. Najmä vo veľkých-projektoch pozemnej energetiky:
Veľká plocha fotovoltaického poľa;
Dĺžka kábla
Vysoké riziko spustenia úderu blesku
Keď sa nárast pohybuje pozdĺž línie DC, môže to viesť k:
Zhoršený výkon modulu
zlučovacie boxy
Spaľovne
Bočné prepäťové ochrany jednosmerného prúdu dokážu rýchlo uvoľniť energiu skôr, ako prepätie vstúpi do zariadenia, čím sa zníži riziko poškodenia.
4. Znížte prestoje systému a straty pri výrobe energie
Pre komerčné a priemyselné fotovoltaické projekty znamená výpadok systému priamu ekonomickú stratu.
Napríklad:
Znížený príjem z výroby elektriny
Prerušenie výroby
Zvýšené náklady na údržbu
Ak je kritické zariadenie poškodené prepätím, oprava a výmena často trvá dlho.
Keď dôjde k prepätiu, SPD rýchlo reaguje, aby obmedzil prepätie na bezpečný rozsah.
Pomáha to zlepšiť kontinuitu systému a znížiť riziko neočakávaných výpadkov.
5. Fotovoltické systémy sú ohrozené v AC aj DC
V porovnaní s bežným energetickým systémom je fotovoltaický systém jedinečnejší v štruktúre.
Zahŕňa:
Strana DC
Zahŕňa:
Fotovoltaické moduly
Fotovoltaické struny
Kombinátor Box
Invertorový vstup
Komunikujúca strana
Zahŕňa:
Invertorový výstup
Rozvodné skrine
Systém generovania pripojenej siete
Búrky sa môžu dostať do systému zo strany jednosmerného aj striedavého prúdu.
Preto kompletné riešenie fotovoltaickej ochrany pred bleskom zvyčajne vyžaduje:
DC SPD
AC SPD
Dvojitá ochrana.
Vzniká tak celý systém ochrany.
6. Súlad s priemyselnými a technickými špecifikáciami
S rastúcou reguláciou fotovoltaického priemyslu stále viac krajín a regiónov vyžaduje, aby boli projekty vybavené opatreniami na ochranu proti prepätiu.
Konkrétne:
Komerčné a priemyselné fotovoltaické projekty
Veľké pozemné-elektrárne
Fotovoltické systémy vo verejných budovách
Vo fáze návrhu je zvyčajne potrebné zvážiť:
Hodnotenie rizika blesku
Konfiguračná schéma SPD
Návrh uzemňovacieho systému
Štandardné požiadavky pomáhajú nielen zlepšiť bezpečnosť systému, ale aj zlepšiť mieru akceptácie projektu.
7. Ochrana sledovacích a komunikačných systémov
Moderné fotovoltaické elektrárne sa spoliehajú nielen na prevádzku zariadení na výrobu elektrickej energie, ale vyžadujú aj veľké množstvo inteligentných monitorovacích zariadení.
Napríklad:
Zariadenia na zber údajov
Systémy monitorovania životného prostredia
Komunikačný modul
Vzdialené monitorovacie platformy
Tieto zariadenia zvyčajne používajú-nízkonapäťovú elektroniku.
Sú náchylnejšie na prepätia ako elektrické zariadenia.
Preto prepäťová ochrana chráni nielen samotný systém výroby elektrickej energie, ale chráni aj stabilnú prevádzku celej monitorovacej siete.
8. Zlepšenie celkovej návratnosti investície do systému
Z hľadiska projektovej investície sú náklady na prepäťové ochrany zvyčajne malým zlomkom celkovej investície do fotovoltických systémov.
Hodnota, ktorú prinášajú, je však obrovská.
Zahŕňa:
Znížte riziko poškodenia zariadenia
Nižšie náklady na údržbu
Zvýšte dostupnosť systému
Predĺženie životnosti zariadenia
Zlepšenie stability príjmov z výroby elektriny
Rozumná konfigurácia SPD je nákladovo{0}}efektívna investícia pre FV elektrárne s projektovou životnosťou viac ako 20 rokov.
Prečo stále viac fotovoltických projektov kladie dôraz na konfigurácie SPD?
So zvyšujúcou sa úrovňou inteligencie meniča a rozširujúcim sa rozsahom fotovoltických elektrární sa zvyšuje aj hodnota vybavenia a zložitosť systému.
V prípade poškodenia prepätím nespôsobí len poruchu jedného zariadenia, ale ovplyvní aj chod celého závodu.
Výsledkom je, že čoraz viac projektov začleňuje ochranu proti prepätiu do svojho celkového dizajnu už od najskorších fáz výstavby.
Šetriče prepätia (SPD) sa stali pre moderné fotovoltaické systémy rovnako dôležité ako ističe a poistky.
záver:
FV systémy fungujú dlho vonku a čelia rizikám, ako sú údery blesku, kolísanie siete a indukované prepätia. Inštalácia prepäťovej ochrany nielenže chráni meniče, FV komponenty a monitorovacie zariadenia pred poškodením prepätím, ale tiež znižuje prestoje, znižuje náklady na údržbu a zlepšuje dlhodobú-spoľahlivosť systémov na výrobu energie. Správna konfigurácia prepäťovej ochrany na strane AC sa stala kritickým krokom pre majiteľov, ktorí chcú zabezpečiť bezpečnú prevádzku a návratnosť investícií do fotovoltaických projektov.
FAQ Potrebuje FV systém prepäťovú ochranu?
Pre väčšinu fotovoltaických projektov sa odporúča inštalovať špeciálne výbojové zariadenia, najmä vo vonkajších systémoch a oblastiach s vysokou bleskovou aktivitou.
Koľko SPD potrebuje FV systém?
Prepäťové ochrany zvyčajne musia byť inštalované na strane DC aj AC, aby vytvorili kompletný ochranný systém.
Môžu prepäťové ochrany zabrániť priamemu úderu blesku?
SPD (Sustained Voltage Detectors) sa používa hlavne na obmedzenie prepätia spôsobeného údermi blesku. Priama ochrana pred bleskom tiež vyžaduje použitie bleskozvodov a uzemňovacích systémov.
Prečo sú fotovoltaické invertory náchylné na veľké vlny?
Meniče obsahujú množstvo elektronických komponentov, ktoré sú vysoko citlivé na prechodné prepätia, a preto vyžadujú centralizovanú ochranu.
Môže SPD pokračovať v ochrane zariadenia po poruche?
Nie. Systém by mal byť vymenený ihneď po uplynutí doby použiteľnosti alebo poruche. V opačnom prípade systém stratí svoju účinnú schopnosť ochrany proti prepätiu.