Вибір пристроїв захисту від перенапруги для фотоелектричних систем - встановлення SPD

1. Фактори, що впливають на встановлення SPD

Перенапруги в дахових фотоелектричних (ФЕ) системах в основному спричинені прямими ударами блискавки (на будівлю або фотоелектричне обладнання з LPS або поблизу них), індукованою напругою від змін електричного поля, пов'язаних з блискавкою, або комутаційними операціями в мережах розподілу змінного/постійного струму. Для оцінки необхідності захисту від перенапруг та визначення відповідної захисної стратегії слід використовувати номінальну імпульсну витримувану напругу (Uw) обладнання як орієнтир. Якщо інше не зазначено в оцінці ризиків, SPD слід встановлювати як на стороні постійного, так і на стороні змінного струму ФЕ системи.

Пристрої в фотоелектричній системі, які можуть потребувати захисту, включають:

Інвертори, включаючи інтерфейси як до низьковольтної системи змінного струму, так і до системи постійного струму, фотоелектричні панелі, внутрішня проводка фотоелектричної системи, компоненти, встановлені між інвертором та фотоелектричними панелями, такі як об'єднувальні коробки; обладнання, що використовується для моніторингу та керування фотоелектричною системою.

Згідно з IEC 61643-12 та відповідними розділами GB/T 21714, вибір та встановлення пристроїв захисту від блискавки (SPD) для фотоелектричних систем залежить від кількох факторів. До них належать щільність наземних спалахів (NG) [1/км²·рік] або середня кількість грозових днів на рік (T), характеристики низьковольтної системи електропостачання (наприклад, повітряні лінії або підземні кабелі) та характер обладнання, що захищається, чи встановлено зовнішню систему блискавкозахисту (LPS) для захисту фотоелектричної системи від прямих ударів блискавки.

Якщо присутній зовнішній LPS, вимоги до SPD залежать від рівня захисту (класу) LPS та того, чи дотримується необхідна безпечна відстань (S) між LPS та фотоелектричною системою (ізольований чи неізольований LPS).

2. Вплив різних конфігурацій зовнішніх LPS на блискавкозахист фотоелектричних систем

Встановлення SPD для дахових фотоелектричних систем зазвичай поділяється на три категорії залежно від наявності та типу зовнішнього LPS:

(1) Фотоелектричні системи без зовнішньої LPS

Як показано на схемі (сюди не включено), якщо будівля не обладнана зовнішньою системою блискавкозахисту, слід встановити пристрої захисту від перенапруг (SPD) на основі результатів оцінки ризику блискавки. Рекомендується встановлювати пристрої захисту від перенапруги як на стороні змінного, так і на стороні постійного струму для захисту критично важливих фотоелектричних компонентів.

Для сторони постійного струму, SPD типу 2 постійного струму (позначений як DC1) слід встановити поблизу коробки об'єднувача фотоелектричних систем або фотоелектричного масиву (якщо коробка об'єднувача не використовується). Цей SPD захищає будівлю від зовнішніх перенапруг, що передаються через фотоелектричні кабелі, і зазвичай встановлюється одразу після входу фотоелектричних кабелів у будівлю. Інший SPD типу 2 постійного струму (позначений як DC2) слід встановити поблизу входу постійного струму інвертора. Якщо довжина кабелю між DC1 та інвертором менше 10 метрів, DC1 можна не встановлювати.

Для сторони змінного струму рекомендується використовувати ЗРП типу 2 AC (позначений як AC1) на вході мережі змінного струму, зазвичай розташованому на головному розподільному щиті. Цей пристрій захищає від перенапруги, що надходить з комунальної мережі. Необхідність AC1 у системі без зовнішнього захисту від блискавки залежить від результатів оцінки ризику блискавки. Для захисту дорогого інвертора ЗРП типу 2 AC (позначений як AC2) зазвичай встановлюється поблизу виходу змінного струму інвертора. Якщо довжина кабелю між AC1 та AC2 менше 10 метрів, AC2 можна не встановлювати. Будь ласка, зверніться до таблиці конфігурації для отримання детальних інструкцій.

(2) Фотоелектричні системи із зовнішньою LPS, що відповідають необхідній відстані розділення (ізольована LPS)

Як показано на схемі, коли будівля має зовнішню систему блискавкозахисту (наприклад, стрижні або стрічки блискавкозахисту), і фотоелектрична установка на даху захищена цією системою з дотриманням належної безпечної відстані, фотоелектрична система вважається обладнаною ізольованим блискавкозахистом. Навіть у цьому випадку встановлення пристроїв захисту від блискавки все ще необхідне.

Для систем з ізольованим блоком захисту від блискавки (LPS) налаштування SPD аналогічне системам без зовнішнього блискавкозахисту. Пристрій SPD постійного струму типу 2 слід встановити поблизу розподільчої коробки або поблизу фотоелектричної панелі, якщо розподільча коробка не використовується. Інший SPD постійного струму типу 2 слід розмістити поблизу сторони постійного струму інвертора, а SPD змінного струму типу 2 – поблизу сторони змінного струму інвертора. Однак, оскільки фотоелектрична система підключається до будівлі та за її межі, SPD змінного струму типу 1 також потрібен на головному розподільчому щиті змінного струму, де електромережева мережа входить до будівлі. Докладні інструкції щодо розміщення див. у таблиці конфігурації.

(3) Фотоелектричні системи із зовнішньою LPS, які не відповідають необхідній відстані розділення (неізольована LPS)

У дахових фотоелектричних системах, де панелі розташовані занадто близько до зовнішньої системи блискавкозахисту (ЗСБ) і не можуть забезпечити необхідну безпечну відстань, усі металеві частини фотоелектричної системи необхідно підключити до ЗСБ, щоб забезпечити належне вирівнювання потенціалів блискавки. Це поширений підхід, який використовується для блискавкозахисту на даху. У цій конфігурації кабелі змінного та постійного струму розглядаються як паралельні провідники в системі вирівнювання, що означає, що на них може безпосередньо впливати струм блискавки. Саме тому IEC рекомендує використовувати пристрої захисту від перенапруги типу 1 (SPD) — зазвичай разом із SPD типу 2 — у ключових точках системи: де фотоелектричні кабелі входять у будівлю, а також на сторонах змінного та постійного струму важливих пристроїв, таких як інвертор, так і інвертор.

Як показано на схемі, DC1 слід встановити якомога ближче до розподільчої коробки або біля фотоелектричного масиву, якщо розподільчої коробки немає. DC2 та AC2 слід розмістити біля інвертора для кращого захисту. У більшості випадків потрібні як AC1 (на головній панелі), так і AC2 (біля інвертора). Але якщо інвертор встановлено всередині головної панелі, і вони мають спільне заземлення, а довжина кабелю менше або дорівнює 0,5 метра, то AC2 може не знадобитися. Ви можете переглянути таблицю для отримання детальних інструкцій з встановлення.

1：DC1 можна пропустити за таких умов: якщо довжина кабелю між DC1 та інвертором менше 10 метрів, а рівень захисту напруги (Up) AC2 менше або дорівнює 0,8 номінальної імпульсної витримуваної напруги фотоелектричного масиву (Uw); або якщо Up AC2 менше або дорівнює 0,5 Uw, а провідник PE (захисного заземлення) прокладено поблизу кабелів постійного струму.

2：AC2 можна пропустити за таких умов: якщо довжина кабелю між AC1 та AC2 менше 10 метрів; або якщо інвертор та головний розподільний щит мають один і той самий заземлювальний електрод, а кабелі підключення SPD не довші за 0,5 метра, наприклад, якщо інвертор встановлено всередині головної панелі.

3: Мінімальна площа поперечного перерізу заземлювальних провідників SPD: для SPD типу 2 мідний заземлювальний провідник повинен бути не менше 6 мм²; для SPD типу 1 він повинен бути не менше 16 мм².

Вибір пристроїв захисту від перенапруги (SPD) на стороні постійного струму в дахових фотоелектричних системах головним чином залежить від того, як будівля захищена від блискавки та як система підключена. Згідно з таблицею конфігурації та стандартами IEC, на стороні постійного струму інвертора завжди має бути мережевий фільтр. Але додаткові SPD поблизу розподільчої коробки — або поблизу фотоелектричних панелей, якщо розподільчої коробки немає — потрібні лише в тому випадку, якщо кабель між панелями та інвертором перевищує 10 метрів.

Однак, це не скрізь так робиться. У деяких країнах, наприклад, у Німеччині, правила принципово протилежні. Там захист від перенапруги постійного струму завжди встановлюється безпосередньо поруч із фотоелектричними панелями, і вам потрібно додати його біля інвертора, лише якщо довжина кабелю перевищує 10 метрів.