دستگاه‌های محافظ ولتاژ DC و AC برای سیستم‌های خورشیدی و فتوولتائیک

من شاهد شکست پروژه‌های خورشیدی زیادی پس از یک رعد و برق بوده‌ام، بنابراین به ... تکیه می‌کنم. دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق برای جلوگیری از آسیب قبل از رسیدن به پنل‌ها و اینورترها.

الف دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق برای سیستم‌های خورشیدی و فتوولتائیک، مدارهای DC و AC را از صاعقه و نوسانات ولتاژ ناشی از کلیدزنی محافظت می‌کند و با هدایت ایمن ولتاژ اضافی به زمین، از خرابی و از کارافتادگی تجهیزات جلوگیری می‌کند.

اگر خروجی پایدار، هزینه‌های نگهداری قابل پیش‌بینی و عمر طولانی سیستم می‌خواهید، درک نحوه عملکرد SPD های DC و AC گام منطقی بعدی است.

چیست؟ دستگاه محافظ ولتاژ DC برای سیستم‌های خورشیدی

من اغلب با خریدارانی مواجه می‌شوم که نوسانات برق DC را دست کم می‌گیرند، تا زمانی که یک اتفاق باعث خرابی اینورتر شود. به همین دلیل است که من همیشه ابتدا با حفاظت DC شروع می‌کنم.

یک دستگاه محافظ ولتاژ DC در سیستم‌های خورشیدی، با مهار ولتاژهای گذرا و تخلیه آنها به زمین، اضافه ولتاژهای گذرا در مدارهای DC را محدود می‌کند و از پنل‌های PV، کابل‌ها و اینورترها محافظت می‌کند.

من حفاظت DC را با یک ایده ساده طراحی می‌کنم: آرایه‌های PV رساناهای بلند و در معرض دید هستند. آنها در هنگام رعد و برق مانند آنتن رفتار می‌کنند. حتی رعد و برق غیرمستقیم می‌تواند هزاران ولت را به رشته‌های DC القا کند. دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق نصب شده در نزدیکی ترکیب کننده آرایه یا ورودی DC اینورتر به عنوان یک شیر اطمینان با پاسخ سریع عمل می‌کند. این شیر جلوی رعد و برق را نمی‌گیرد، اما انرژی موج را از وسایل الکترونیکی حساس دور می‌کند.

در پروژه‌های واقعی، من همیشه سه مورد اساسی را بررسی می‌کنم. اول، حداکثر ولتاژ DC آرایه در شرایط سرد. دوم، کیفیت اتصال به زمین. سوم، طول مسیر کابل. SPD های DC فقط زمانی خوب کار می‌کنند که مقاومت اتصال به زمین کم و مسیرهای کابل کوتاه باشند. این برای محافظت در برابر نوسانات برق برای کارخانه‌ها و سیستم‌های بزرگ پشت بام که کابل‌ها طولانی هستند، بسیار مهم است.

بر اساس تجربه من، بسیاری از خرابی‌هایی که به «کیفیت پایین اینورتر» نسبت داده می‌شوند، در واقع به دلیل نبود یا اندازه کوچک SPDهای DC هستند. یک SPD صنعتی مناسب در سمت DC، هزینه‌های تعویض و خرابی را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد.

دستگاه‌های محافظ ولتاژ DC برای انرژی فتوولتائیک و خورشیدی

من معمولاً به مدیران تدارکات می‌گویم که SPD های DC لوازم جانبی اختیاری نیستند. آنها اجزای اصلی حفاظت هستند.

دستگاه‌های محافظ در برابر نوسانات برق DC برای سیستم‌های فتوولتائیک و خورشیدی محافظت از رشته‌ها و تجهیزات DC در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه و گذراهای سوئیچینگ در تاسیسات فضای باز.

وقتی من برای محافظت در برابر نوسانات برق DC برنامه‌ریزی می‌کنم، ابتدا به طرح سیستم نگاه می‌کنم. سیستم‌های فتوولتائیک پشت بامی، آرایه‌های زمینی و نیروگاه‌های مقیاس بزرگ، همگی در هنگام وقوع نوسانات برق، رفتار متفاوتی دارند. دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق نصب شده در جعبه کمباین DC، فشار روی قطعات الکترونیکی پایین‌دست را کاهش می‌دهد. در سیستم‌های بزرگتر، من اغلب از حفاظت هماهنگ با SPDها در آرایه و اینورتر استفاده می‌کنم.

در زیر یک مقایسه عملی که من هنگام انتخاب SPD های DC استفاده می کنم، آورده شده است:

این رویکرد برای پروژه‌های صنعتی SPD که زمان آماده به کار (Uptime) اهمیت دارد، به خوبی کار می‌کند. همچنین اختلافات مربوط به گارانتی را کاهش می‌دهد زیرا آسیب‌های ناشی از نوسانات برق به وضوح کاهش می‌یابد.

ولتاژ نامی دستگاه محافظ برق DC چیست؟

من همیشه به خریداران یادآوری می‌کنم که اشتباهات در تعیین ولتاژ یکی از پرهزینه‌ترین اشتباهات در حفاظت از نوسانات برق مستقیم (DC) است.

ولتاژ نامی دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق DC باید از حداکثر ولتاژ مدار باز سیستم PV بیشتر باشد تا از خرابی زودرس و از دست رفتن حفاظت جلوگیری شود.

در عمل، من هرگز یک SPD DC برابر با ولتاژ نامی انتخاب نمی‌کنم. دما به طور قابل توجهی بر ولتاژ PV تأثیر می‌گذارد. هوای سرد می‌تواند ولتاژ رشته را بسیار بالاتر از مقادیر پلاک نامی ببرد. به همین دلیل است که من حاشیه ایمنی حداقل 20٪ را ترجیح می‌دهم.

من معمولاً اینگونه ولتاژها را با هم تطبیق می‌دهم:

استفاده از رتبه‌بندی صحیح، عمر SPD را افزایش داده و عملکرد قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند. این موضوع برای خریدارانی مانند جف که خواهان کیفیت پایدار و هزینه کل مالکیت پایین هستند، اهمیت دارد.

محافظت در برابر نوسانات برق DC برای پنل‌های فتوولتائیک و اینورترها

من به شدت روی اینورتر تمرکز می‌کنم زیرا گران‌ترین و حساس‌ترین قطعه است.

محافظت در برابر نوسانات برق DC بین پنل‌های فتوولتائیک و اینورترها، انرژی گذرا را قبل از ورود به قطعات الکترونیکی اینورتر محدود می‌کند و از آسیب‌های فاجعه‌بار و خاموشی سیستم جلوگیری می‌کند.

از داده‌های میدانی، بیشتر خرابی‌های اینورتر در مرحله ورودی DC اتفاق می‌افتد. کابل‌های طولانی DC انرژی موج را جمع می‌کنند و بدون آن دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق، اینورتر ضربه را جذب می‌کند. من همیشه SPD های DC را تا حد امکان نزدیک به ترمینال‌های اینورتر نصب می‌کنم.

در سیستم‌های PV مدرن که از ۱۰۰۰ ولت یا بالاتر استفاده می‌کنند، حفاظت هماهنگ ضروری است. یک SPD در آرایه کافی نیست. حفاظت لایه‌ای ولتاژ باقیمانده را کاهش داده و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می‌بخشد. این رویکرد به طور گسترده در حفاظت از موج برای کارخانه‌هایی که خرابی غیرقابل قبول است، استفاده می‌شود.

پیکربندی قطب دستگاه‌های محافظ ولتاژ DC

من اغلب در مورد تیرها، به خصوص در سیستم‌های PV شناور در مقابل سیستم‌های PV زمینی، سردرگمی می‌بینم.

پیکربندی قطب دستگاه محافظ ولتاژ DC به اتصال زمین سیستم و چیدمان هادی بستگی دارد و محافظت کامل از مسیرهای مثبت، منفی و زمین را تضمین می‌کند.

برای اکثر سیستم‌های PV، SPD های DC 2P رایج هستند. آنها از خطوط مثبت و منفی به زمین محافظت می‌کنند. در سیستم‌های پیچیده‌تر، ممکن است پیکربندی‌های 3P مورد نیاز باشد. من همیشه قبل از انتخاب نهایی، توپولوژی اتصال زمین را بررسی می‌کنم. پیکربندی قطب اشتباه، اثربخشی حفاظت را کاهش داده و خطر خرابی را افزایش می‌دهد.

دستگاه‌های محافظ در برابر نوسانات برق AC مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی

من محافظت در برابر جریان متناوب (AC) را به عنوان دومین خط دفاعی پس از محافظت در برابر جریان مستقیم (DC) در نظر می‌گیرم.

دستگاه‌های محافظ ولتاژ AC، اینورترها، تابلوهای توزیع و بارها را در برابر ولتاژهای ناگهانی وارد شده از طریق شرکت برق یا سوئیچینگ داخلی محافظت می‌کنند.

SPD های AC بر اساس پیکربندی ولتاژ و فاز انتخاب می‌شوند. سیستم‌های مسکونی اغلب از SPD های ۱۱۰ ولت یا ۲۷۵ ولت استفاده می‌کنند، در حالی که سیستم‌های صنعتی از دستگاه‌های ۳۸۵ ولت استفاده می‌کنند. برای سیستم‌های سه فاز، پیکربندی‌های ۳P+NPE حفاظت متعادلی را فراهم می‌کنند.

یک SPD صنعتی در سمت AC نه تنها از تجهیزات خورشیدی، بلکه از بارهای متصل نیز محافظت می‌کند.

چگونه انتخاب کنیم دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق سمت راست برای انرژی خورشیدی

من انتخاب را ساده نگه می‌دارم زیرا پیچیدگی بیش از حد باعث اشتباه می‌شود.

انتخاب دستگاه محافظ ولتاژ مناسب به معنای تطبیق ولتاژ، نوع سیستم، محل نصب و سطح ریسک برای حفاظت طولانی مدت و قابل اعتماد است.

من همیشه استفاده از محصولات دارای گواهینامه با مقادیر مشخص ولتاژ و محافظت حرارتی را توصیه می‌کنم. از ترکیب نادرست SPD های AC و DC خودداری کنید. بسیاری از خرابی‌ها ناشی از نصب SPD های AC روی مدارهای DC است. همکاری با تأمین‌کننده‌ای که رفتار برقگیر را درک می‌کند، واقعاً تفاوت ایجاد می‌کند.

نتیجه‌گیری

درست انتخاب کن دستگاه محافظ در برابر نوسانات برق امروز برای محافظت از سرمایه‌گذاری خورشیدی شما و ادامه‌ی کار سیستم شما در فردا.

سوالات متداول

سوال ۱: آیا سیستم‌های خورشیدی واقعاً به محافظت در برابر نوسانات برق مستقیم نیاز دارند؟

بله. آرایه‌های PV بسیار در معرض نور هستند و نوسانات DC یکی از دلایل اصلی خرابی اینورتر است.

Q2: آیا یک SPD می‌تواند از مدارهای AC و DC محافظت کند؟

خیر. مدارهای AC و DC به طراحی‌ها و مقادیر نامی SPD متفاوتی نیاز دارند.

س ۳: دستگاه محافظ ولتاژ باید هر چند وقت یکبار تعویض شود؟

بستگی به میزان قرار گرفتن در معرض نوسانات برق دارد، اما بازرسی منظم هر ساله توصیه می‌شود.

سوال ۴: آیا همیشه رتبه kA بالاتر بهتر است؟

نه همیشه. باید با ریسک سیستم و محل نصب مطابقت داشته باشد.

سوال ۵: آیا اتصال زمین ضعیف می‌تواند عملکرد SPD را کاهش دهد؟

بله. کیفیت اتصال زمین مستقیماً بر راندمان انحراف ولتاژ ناگهانی تأثیر می‌گذارد.