С бързото развитие на глобалната нова енергийна индустрия фотоволтаиците (PV) се превърнаха в широко използвано решение за чиста енергия за предприятия, индустриални паркове, търговски сгради и жилищни клиенти. Въпреки това, в сравнение с традиционните разпределителни системи, фотоволтаичните системи често се инсталират на покриви на сгради, на открити пространства или в големи фотоволтаични електроцентрали, излагайки ги на продължително излагане на естествената среда, което ги прави по-уязвими на удари от мълнии и пренапрежения в мрежата.
Като производител на устройства за защита от пренапрежение (SPD), ние открихме, че много повреди на фотоволтаичните системи не произлизат от самите модули, а от преходни пренапрежения, които увреждат инвертори, устройства за наблюдение или комуникационни системи. Следователно, в съвременния дизайн на фотоволтаични проекти, предпазителите от пренапрежение вече не са незадължителни, а важен компонент за осигуряване на безопасна работа на системата.
Тогава защо фотоволтаичните системи трябва да имат предпазители от пренапрежение? Този документ ще анализира това от гледна точка на практическото приложение.
1. Фотоволтаичните системи са по-податливи на удари от мълния
За разлика от конвенционалното вътрешно електрическо оборудване, по-голямата част от оборудването във фотоволтаичната система се инсталира на открито за дълги периоди от време.
Например:
Фотоволтаични модули
Комбинираща кутия
Люлееща система
DC кабели
Инвертор
Те обикновено са разположени на голяма площ и близо до най-високата точка на сградата.
Когато удари мълния, може да се генерира мощен удар на напрежение чрез електромагнитна индукция, дори и да не удря директно фотоволтаичната система.
Това преходно пренапрежение се разпространява бързо по веригата и сериозно засяга системното оборудване.
Следователно фотоволтаичната система е типичен сценарий на приложение с висок риск от мълния.
2. Защита на основното оборудване като инвертори
Инверторите често са едни от най-ценните и критични устройства в цялата PV система.
Основната му функция е да преобразува постоянния ток (постоянен ток, генериран от фотоволтаичния блок в променлив ток и да го свързва към електрическата мрежа.
Въпреки това, инверторът включва голям брой сложни електронни компоненти.
Например:
IGBT модули
Контролна верига
Комуникационен модул
Система за наблюдение
Тези електронни компоненти са силно чувствителни към пренапрежение.
Веднъж засегнат от вълната, той може да доведе до:
Изключване на системата
Прекъсване на комуникацията
Загуба на мощност
Повреда на оборудването
Инсталирането на предпазители от пренапрежение може ефективно да намали ударните преходни пренапрежения на инвертора.
3. Предотвратете повреда на PV модули и комбиниращи кутии
Много хора смятат, че ударите на мълния засягат само инвертора.
Всъщност фотоволтаичните компоненти и комбинираните кутии също са изложени на риск. По-специално, в мащабни-проекти за наземна енергия:
Голяма площ на фотоволтаичния масив;
Дължина на кабела
Висок риск от задействане на мълнии
Тъй като пренапрежението преминава по DC линия, това може да доведе до:
Влошена производителност на модула
комбинаторни кутии
Терминали за изгаряне
DC страничните предпазители от пренапрежение могат бързо да освободят енергия, преди пренапрежение да влезе в устройството, намалявайки риска от повреда.
4.Намалете времето за престой на системата и загубите при генериране на електроенергия
За търговски и индустриални фотоволтаични проекти прекъсването на системата означава пряка икономическа загуба.
Например:
Намалени приходи от производство на електроенергия
Прекъсване на производството
Повишени разходи за поддръжка
Ако критично оборудване е повредено от пренапрежение, ремонтът и подмяната често отнемат много време.
Когато възникне пренапрежение, SPD реагира бързо, за да ограничи пренапрежението до безопасен диапазон.
Това помага да се подобри непрекъснатостта на системата и да се намали рискът от неочаквани прекъсвания.
5. Фотоволтаичните системи са изложени на риск както при AC, така и при DC
В сравнение с обикновената енергийна система, фотоволтаичната система е по-уникална по структура.
Тя включва:
DC страна
Включва:
Фотоволтаични модули
Фотоволтаични струни
Комбинираща кутия
Инверторен вход
Комуникационна страна
Включва:
Инверторен изход
Разпределителни шкафове
Система за генериране на свързана мрежа
Гръмотевични бури могат да навлязат в системата както от страна на DC, така и от страна на AC.
Следователно цялостното решение за фотоволтаична мълниезащита обикновено изисква:
DC SPD
AC SPD
Двойна защита.
Това създава цяла система за защита.
6. Съответствие с индустриалните и инженерните спецификации
С нарастващото регулиране на фотоволтаичната индустрия все повече страни и региони изискват проектите да бъдат оборудвани с мерки за защита от пренапрежение.
По-специално:
Търговски и промишлени фотоволтаични проекти
Големи наземни електроцентрали-
Фотоволтаични системи в обществени сгради
На етапа на проектиране обикновено е необходимо да се вземе предвид:
Оценка на риска от мълнии
Конфигурационна схема на SPD
Проектиране на заземителната система
Стандартните изисквания не само помагат за подобряване на безопасността на системата, но също така подобряват степента на приемане на проекта.
7. Защита на системите за наблюдение и комуникации
Съвременните фотоволтаични централи не само разчитат на работата на оборудване за производство на електроенергия, но също така изискват голям брой интелигентно оборудване за наблюдение.
Например:
Устройства за събиране на данни
Системи за мониторинг на околната среда
Комуникационен модул
Платформи за отдалечено наблюдение
Тези устройства обикновено използват ниско{0}}електроника.
Те са по-уязвими от пренапрежения, отколкото електрическото оборудване.
Следователно защитата от пренапрежение не само защитава самата система за генериране на електроенергия, но също така защитава стабилната работа на цялата мрежа за наблюдение.
8. Подобряване на общата възвръщаемост на инвестицията на системата
От гледна точка на инвестицията в проекта, цената на предпазителите от пренапрежение обикновено е малка част от общата инвестиция във фотоволтаични системи.
Но стойността, която носят, е огромна.
Включва:
Намалете риска от повреда на оборудването
По-ниски разходи за поддръжка
Увеличете наличността на системата
Удължаване на живота на оборудването
Подобряване на стабилността на приходите от производство на електроенергия
Разумната SPD конфигурация е разходно{0}}ефективна инвестиция за фотоволтаични инсталации с проектен живот над 20 години.
Защо все повече фотоволтаични проекти наблягат на SPD конфигурации?
С нарастващото ниво на интелигентност на инвертора и разширяващия се мащаб на фотоволтаичната електроцентрала, стойността на оборудването и сложността на системата също се увеличават.
В случай на повреда от пренапрежение, това не само ще причини повреда на едно оборудване, но и ще засегне работата на цялата инсталация.
В резултат на това все повече и повече проекти включват защита от пренапрежение в цялостния си дизайн от най-ранните етапи на строителството.
Предпазителите от пренапрежение (SPD) са станали толкова важни за съвременните фотоволтаични системи, колкото прекъсвачите и предпазителите.
Заключение:
Фотоволтаичните системи работят на открито за дълго време и са изправени пред рискове като удари от мълнии, колебания в мрежата и индуцирани пренапрежения. Инсталирането на предпазители от пренапрежение не само предпазва инверторите, фотоволтаичните компоненти и оборудването за наблюдение от повреда от пренапрежение, но също така намалява времето за престой, намалява разходите за поддръжка и подобрява-дългосрочната надеждност на системите за производство на електроенергия. Правилното конфигуриране на AC странични предпазители от пренапрежение се превърна в критична стъпка за собствениците, които искат да осигурят безопасна работа и възвръщаемост на инвестициите за фотоволтаични проекти.
ЧЗВ Нуждаят ли се фотоволтаичните системи от предпазители от пренапрежение?
За повечето фотоволтаични проекти се препоръчва инсталирането на разрядни устройства със специално предназначение, особено във външни системи и зони с висока светкавична активност.
Колко SPDs изисква една PV система?
Защитите от пренапрежение обикновено трябва да се инсталират както от страна на DC, така и от AC, за да се образува пълна защитна система.
Могат ли предпазителите от пренапрежение да предотвратят директни удари на мълния?
SPD (Sustaining Voltage Detectors) се използва главно за ограничаване на пренапреженията, причинени от удари на мълния. Директната мълниезащита също изисква използването на гръмоотводи и заземителни системи.
Защо фотоволтаичните инвертори са податливи на големи вълни?
Инверторите съдържат множество електронни компоненти, които са силно чувствителни към преходни пренапрежения и следователно изискват централизирана защита.
Може ли SPD да продължи да защитава оборудването след повреда?
Не. Системата трябва да се смени незабавно след изтичане на срока на годност или неизправност. В противен случай системата ще загуби ефективната си способност за защита от пренапрежение.