راهنمای کامل SPD برای سیستمهای فتوولتائیک و محافظت در برابر نوسانات برق خورشیدی
من اغلب وقتی میبینم پروژههای خورشیدی در اثر نوسانات ناگهانی آسیب دیدهاند، احساس استرس میکنم، بنابراین به ... تکیه میکنم. دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق برای پایدار نگه داشتن هر سیستم.
الف دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق با منحرف کردن نوسانات خطرناک ولتاژ از پنلها، اینورترها و مدارهای الکتریکی، از سیستمهای فتوولتائیک محافظت میکند. این امر باعث کاهش زمان از کارافتادگی، جلوگیری از خرابی تجهیزات و تضمین ایمنی طولانی مدت برای هر دو طرف AC و DC یک نصب خورشیدی میشود.
در این راهنما، شما را با تمام بخشهای محافظت در برابر نوسانات برق خورشیدی آشنا خواهم کرد تا بتوانید برای هر پروژه فتوولتائیک (PV) تصمیمات فنی مطمئنی بگیرید.
SPD چیست و چرا سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی به آن نیاز دارند؟
من قبلاً شاهد خرابی سیستمهای فتوولتائیک به دلیل اضافه ولتاژ غیرمنتظره بودم، بنابراین اکنون هرگز بدون برنامهریزی صحیح، پروژهای را طراحی نمیکنم. دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق در جای خود.
یک SPD خورشیدی با جذب یا منحرف کردن موجهای صاعقه، سوئیچینگ گذراها و اختلالات برق شهری قبل از رسیدن به اجزای حساس، از سیستمهای PV محافظت میکند. این امر به جلوگیری از آسیب اینورتر، کاهش هزینههای نگهداری و تضمین زمان پایدار کارکرد سیستم کمک میکند.
تأسیسات خورشیدی فتوولتائیک (PV) در فضای باز کار میکنند، بنابراین با خطرات الکتریکی مداوم ناشی از رعد و برق، خطاهای شبکه و وقایع سوئیچینگ مواجه هستند. از آنجا که پنلها و اینورترها مبتنی بر نیمههادی هستند، حتی به اضافه ولتاژهای کوچک نیز بسیار حساس هستند. در کار من با کارخانهها و شرکتهای EPC مختلف، دیدهام که خرابی اولیه تقریباً همیشه ناشی از قرار گرفتن در معرض موج است تا تخریب معمول. به همین دلیل است که من حفاظت از موج را به عنوان یک الزام اصلی طراحی در نظر میگیرم، نه یک لوازم جانبی اختیاری.
تعریف SPD در سیستمهای الکتریکی و خورشیدی
SPD وسیلهای است که اضافه ولتاژ گذرا را به سیستم اتصال زمین هدایت میکند. در سیستمهای PV، از رشتههای DC، اینورترها، جعبههای ترکیبی، توزیع AC و خطوط ارتباطی محافظت میکند.
علل شایع نوسانات ولتاژ در تاسیسات فتوولتائیک
سیستمهای PV با نوسانات ولتاژ ناشی از موارد زیر مواجه هستند:
• رعد و برق (مستقیم یا القایی)
• عملیات سوئیچینگ
• اختلالات شبکه برق
• کابلهای بلند که ولتاژهای گذرا را تقویت میکنند
چرا محافظت در برابر نوسانات برق برای پنلهای خورشیدی و اینورترها حیاتی است؟
پنلها و اینورترها به راحتی توسط نوسانات گذرا آسیب میبینند. وقتی از کارخانهها بازدید میکنم، بیشتر اینورترهای آسیبدیده علائم واضحی از افزایش ولتاژ را در طبقه ورودی نشان میدهند. SPD های مناسب این خطر را به شدت کاهش میدهند.
چگونه فناوری MOV در داخل دستگاههای محافظت در برابر نوسانات برق کار میکند
اولین باری که یک SPD خراب را باز کردم را به یاد دارم؛ بلوک MOV تمام داستان چگونگی مواجهه سیستم با یک موج عظیم را روایت میکرد.
فناوری MOV اجازه میدهد تا دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق برای مهار ولتاژ بالا با تغییر از مقاومت بالا به مقاومت پایین در عرض چند میکروثانیه. این دستگاه انرژی اضافی را جذب کرده و قبل از اینکه به تجهیزات آسیبی برسد، آن را با خیال راحت به زمین میفرستد.
MOV قلب اکثر طرحهای SPD صنعتی است. من اغلب به تیمهای تدارکات توضیح میدهم که کیفیت MOV پایداری بلندمدت را تعیین میکند. یک MOV ضعیف به معنای تخریب زودهنگام و سطوح محافظت غیرقابل پیشبینی است. به همین دلیل است که کارخانههایی که به قطعات قابل اعتماد نیاز دارند. محافظت در برابر نوسانات برق برای کارخانهها همیشه قبل از تأیید تأمینکننده، رفتار MOV را تحت چرخههای تنش مکرر آزمایش کنید.
MOV چیست و چگونه کار میکند؟
یک MOV (وریستیور اکسید فلزی) مانند یک مقاومت وابسته به ولتاژ رفتار میکند. وقتی ولتاژ نرمال است، جریان را مسدود میکند. وقتی ولتاژ از آستانه خود بالاتر میرود، فوراً موج را به زمین هدایت میکند.
رفتار MOV در هنگام افزایش ناگهانی ولتاژ
در طول یک جهش ناگهانی، مقاومت MOV به شدت کاهش مییابد و مسیری امن برای جریان سرج ایجاد میکند. پس از مهار، به مقاومت بالا برمیگردد.
حالتهای خرابی MOV و ملاحظات ایمنی
حالتهای رایج خرابی MOV شامل گرمای بیش از حد، فرسودگی و فرار حرارتی است. به همین دلیل است که من همیشه ماژولهای قطع اتصال حرارتی را برای SPD های PV توصیه میکنم.
انواع دستگاههای حفاظت در برابر نوسانات برق مورد استفاده در سیستمهای خورشیدی
پس از سالها کار در زمینه ممیزی کارخانهها و پروژههای خورشیدی، دریافتم که انتخاب نوع صحیح SPD تعیین میکند که آیا یک سیستم فتوولتائیک در فصل رعد و برق دوام میآورد یا خیر.
نوع ۱، نوع ۲و SPD های نوع ۳ سطوح مختلفی از حفاظت در برابر صاعقه و اضافه ولتاژهای ناشی از کلیدزنی را ارائه میدهند. نوع ۱، صاعقه مستقیم را مدیریت میکند، نوع ۲ اضافه ولتاژ را مدیریت میکند و نوع ۳ از دستگاههای انتهایی و قطعات الکترونیکی حساس محافظت میکند.
بسیاری از تیمهای تدارکات بر تفاوت قیمت بین انواع SPD تمرکز میکنند، اما من همیشه توضیح میدهم که هر نوع نقش متفاوتی ایفا میکند. این سیستم زمانی بهترین عملکرد را دارد که آنها به عنوان یک زنجیره حفاظت کامل هماهنگ شوند. شرکتهای EPC خورشیدی که یک نوع را نادیده میگیرند، اغلب در طول طوفانها با خرابیهای مکرر اینورتر مواجه میشوند. در زیر یک مقایسه سریع آمده است:
جدول 1 – انواع SPD و عملکرد آنها
| نوع SPD | حفاظت اصلی | مکان معمولی | سطح سرج |
|---|---|---|---|
| نوع ۱ | جریان صاعقه | پنل اصلی تهویه مطبوع | بسیار بالا |
| نوع ۲ | اضافه ولتاژ | ورودیهای DC/AC اینورتر | متوسط |
| نوع ۳ | دستگاههای ترمینال | پنلهای کنترل | کم |
نوع ۱ SPD برای حفاظت در برابر صاعقه
در ورودیهای سرویس برای تخلیه جریانهای رعد و برق بزرگ استفاده میشود.
SPD نوع 2 برای محافظت در برابر اضافه ولتاژ
برای محافظت در برابر سوئیچینگ و اضافه ولتاژهای القایی، در نزدیکی اینورترها نصب میشوند.
نوع ۳ SPD برای حفاظت از دستگاه ترمینال
در مدارهای کنترل حساس استفاده میشود.
انتخاب SPD مناسب برای کاربردهای PV
من همیشه نوع SPD را با سطح صاعقه، ولتاژ نصب، حساسیت تجهیزات و شرایط اتصال به زمین مطابقت میدهم.
راهنمای نصب SPD برای پنلهای فتوولتائیک و اینورترها
من پروژههای زیادی را دیدهام که صرفاً به دلیل نصب SPD در مکان اشتباه، حتی اگر خود دستگاه از کیفیت بالایی برخوردار بوده باشد، شکست خوردهاند.
SPDها باید نزدیک به تجهیزات حفاظتشده، با کابلهای کوتاه، قطب صحیح، اتصال زمین مناسب و نوع SPD مناسب در هر دو طرف AC و DC سیستم PV نصب شوند.
نصب صحیح از برند مهمتر است. حتی بهترین SPD صنعتی هم اگر کابل خیلی طولانی باشد، بیاثر میشود. من اغلب به تکنسینها نشان میدهم که چگونه یک کابل اضافی ۲۰ سانتیمتری میتواند ولتاژ باقیمانده را دو برابر کند، که میتواند برد ورودی اینورتر را خراب کند.
محل نصب SPD در سیستم فتوولتائیک
SPD ها باید در جعبههای ترکیبی DC، ورودیهای DC اینورتر، خروجیهای AC اینورتر، و توزیع اصلی AC.
مراحل نصب SPD سمت DC
• به هر ورودی رشته متصل شوید
• اطمینان از تطابق قطبیت
• طول کابل را کمتر از 0.5 متر نگه دارید
مراحل نصب SPD سمت AC
• نزدیک ترمینالهای خروجی اینورتر نصب شود
• به زمین PE وصل شوید
• قوانین سیمکشی سیستم TN/TT را رعایت کنید
خطاهای نصب رایج که باید از آنها اجتناب کرد
بزرگترین اشتباهات شامل سیمهای بلند، عدم اتصال به زمین، نوع SPD اشتباه و ولتاژ نامی نادرست است.
الزامات حفاظت در برابر نوسانات برق DC و AC برای سیستمهای خورشیدی
من اغلب سایتهای PV را بررسی میکنم که در آنها مقدار SPD با ولتاژ مدار باز آرایه مطابقت ندارد، که این امر خطر پنهانی را برای کل سیستم ایجاد میکند.
SPD های PV باید با ولتاژ DC، ولتاژ AC، سیستم اتصال به زمین، قوانین هماهنگی و دسته بندی نصب مطابقت داشته باشند تا از حفاظت پایدار در کل سیستم PV اطمینان حاصل شود.
در زیر جدول مقایسه رتبهبندی آمده است که بسیاری از تیمهای تدارکات آن را مفید میدانند:
جدول 2 – الزامات رتبهبندی SPD برای تاسیسات PV
| پارامتر | سمت دی سی | سمت AC |
|---|---|---|
| رتبهبندی ولتاژ | ولتاژ × ۱.۲ | ۲۳۰/۴۰۰ ولت معمولی |
| رتبه فعلی | ۲۰–۴۰ کیلوآمپر | ۲۰–۶۵ کیلوآمپر |
| نوع | نوع ۲ | نوع ۱/۲ |
ولتاژ و جریان نامی برای PV SPD
همیشه Ucpv مربوط به SPD را با حداکثر Voc آرایه در دماهای پایین مطابقت دهید.
الزامات اتصال به زمین و ارتینگ
اتصال زمین خوب، انرژی ناشی از نوسانات برق را به طرز چشمگیری کاهش میدهد. من همیشه قبل از نصب SPD، مقاومت اتصال زمین را بررسی میکنم.
هماهنگی SPD بین طرفهای AC و DC
برای هماهنگی مؤثر، از نوع ۱ در پنل اصلی AC و نوع ۲ نزدیک اینورتر استفاده کنید.
SPD در مقابل برقگیر: تفاوتهای کلیدی برای حفاظت از PV
بسیاری از خریداران از من میپرسند که آیا باید از SPD یا برقگیر استفاده کنند، و پاسخ من همیشه این است: آنها نقشهای متفاوتی ایفا میکنند.
یک برقگیر، صاعقههای خارجی بزرگ را مدیریت میکند، در حالی که یک SPD از تجهیزات در برابر اضافه ولتاژهای خارجی و داخلی محافظت میکند. اکثر سیستمهای PV از استفاده از هر دو مزیت برخوردارند.
جدول ۳ – SPD در مقابل برقگیر
| ویژگی | اس پی دی | برقگیر |
|---|---|---|
| حفاظت | نوسانات داخلی + خارجی | عمدتاً رعد و برق |
| سرعت | سریعتر | کندتر |
| استفاده از PV | اینورترها، رشتههای DC | ورودی سرویس |
نحوه عملکرد برقگیرها در مقایسه با SPDها
برقگیرها انرژی رعد و برق زیادی را تخلیه میکنند اما کندتر از SPDها پاسخ میدهند.
کدام یک برای محافظت در برابر صاعقه PV بهتر است؟
SPD ها از قطعات الکترونیکی حساس بهتر محافظت میکنند، در حالی که برقگیرها از سازه ساختمان محافظت میکنند.
چه زمانی از هر دو در نصب سیستم خورشیدی استفاده کنیم
من همیشه از هر دو برای پروژههای فتوولتائیک در مقیاس بزرگ یا پرخطر استفاده میکنم.
نتیجهگیری
از یک با کیفیت بالا استفاده کنید دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق برای ایمن، پایدار و آماده نگه داشتن هر سیستم فتوولتائیک خورشیدی برای عملکرد طولانی مدت.
سوالات متداول درباره SPD، MOV و حفاظت از صاعقه برای سیستمهای خورشیدی
آیا میتوانم از دو SPD به صورت سری استفاده کنم؟
بله، به شرطی که قوانین هماهنگی رعایت شود.
آیا پنلهای خورشیدی به SPD AC یا DC نیاز دارند؟
هر دو طرف AC و DC نیاز به حفاظت دارند.
SPD چقدر دوام میآورد؟
معمولاً ۵ تا ۱۰ سال، بسته به میزان قرار گرفتن در معرض نوسانات برق.
چه اتفاقی میافتد وقتی SPD از کار میافتد؟
برای جلوگیری از خطر آتشسوزی، از داخل جدا میشود.