محافظ ولتاژ: "محافظ نامرئی" برای عملکرد ایمن سیستمهای فتوولتائیک
۱.خطرات پنهان در پشت صنعت رو به رشد فتوولتائیک
در سالهای اخیر، بازار جهانی فتوولتائیک با سرعت شگفتآوری، بسیار شبیه به یک موشک، در حال رشد بوده است. من هنوز به یاد دارم که پنج سال پیش در نمایشگاه انرژی خورشیدی در آلمان شرکت کردم، توان ماژولهای رایج حدود ۳۰۰ وات بود. اکنون، دیدن ماژولهای دوطرفه ۶۰۰ وات به بالا غیرمعمول نیست. با این حال، در بحبوحه این رونق نصب، یک مسئله حیاتی اغلب نادیده گرفته میشود - حفاظت از سیستم.
سال گذشته، شرکت ما پروندهای از ترکیه را رسیدگی کرد: یک نیروگاه زمینی ۵ مگاواتی. سه ماه پس از اتصال به شبکه، چهار اینورتر به ترتیب سوختند. در طول تحقیقات میدانی، مشخص شد که مالک با حذف دستگاههای حفاظت در برابر نوسانات برق در سمت جریان مستقیم، در هزینهها صرفهجویی کرده است. ضرر نهایی به بیش از ۲۰۰۰۰۰ دلار آمریکا رسید که برای خرید صدها SPD پیشرفته کافی بود. چنین درسهایی در صنعت غیرمعمول نیستند.
۲.«قاتلان ولتاژ» که سیستمهای فتوولتائیک با آنها مواجه هستند
۲.۱برخورد صاعقه: خطرناکترین تهدید
من به یک پروژه مکمل انرژی تابشی شیلات در هاینان برخوردم. منطقه محلی بیش از ۹۰ روز در سال رعد و برق دارد. سرپرست عملیات آنها به من اطلاع داد که قبل از نصب SPD، آنها همیشه در طول فصل رعد و برق هر سال در حالت آماده باش بودند. جدیترین حادثه این بود که یک صاعقه القایی باعث شد که تمام اینورترهای رشتهای در کل آرایه به طور جمعی "به حالت اعتصاب" بروند.
جالب اینجاست که بسیاری از مردم فکر میکنند فقط برخورد مستقیم صاعقه خطرناک است. در واقع، دادههای ردیابی ما نشان میدهد که برخورد صاعقه در شعاع ۳ کیلومتری میتواند یک موج القایی به اندازه کافی قوی ایجاد کند که به تجهیزات آسیب برساند. زمانی یک پروژه برزیلی وجود داشت که نقطه برخورد صاعقه در مزرعه همسایه بود، اما باعث شد همه ماژولهای نظارتی سیستم فتوولتائیک از کار بیفتند.
۲.۲نوسان شبکه: قاتل نامرئی
وقتی سال گذشته درگیر راهاندازی یک پروژه پشت بام در ویتنام بودیم، دادههای شگفتانگیزی را ثبت کردیم: نوسان ولتاژ شبکه برق محلی در دورههای اوج مصرف برق اغلب از ۱۵٪ فراتر میرفت. این اعوجاج ولتاژ مداوم، برای طول عمر تجهیزات مضرتر از نوسانات آنی است.
مشکلسازتر، جریان ناگهانی تولید شده توسط خود سیستم فتوولتائیک است. به یاد داشته باشید، یک بار هنگام آزمایش یک برند خاص از اینورتر، افزایش ولتاژی که در هنگام خاموش شدن ایجاد کرد، در واقع چهار برابر ولتاژ نامی بود! این نوع جریان ناگهانی «خودتولید و خودمصرف» چیزی است که بسیاری از صاحبان املاک به سادگی متوجه آن نمیشوند.
۳.SPD چگونه از سیستم فتوولتائیک محافظت میکند؟
۳.۱محافظت چند لایه: برای سیستم یک "جلیقه ضد گلوله" بپوشید
یک سیستم حفاظتی خوب باید مانند پیازی با چندین لایه دفاعی باشد. ما معمولاً به مشتریان توصیه میکنیم که یکاستراتژی حفاظت سه سطحی:
سطح آرایه:برای محافظت در برابر اکثر صاعقههای القایی، SPD نوع ۲ را در جعبه کمباین نصب کنید.
سطح اینورتر: از SPD فتوولتائیک اختصاصی در سمت ورودی DC استفاده کنید. به انتخاب ولتاژ Uc توجه ویژه داشته باشید.
نقطه اتصال شبکه:SPD را که با مشخصات شبکه محلی در سمت AC سازگار است، نصب کنید.
۳.۲سوءتفاهم در انتخاب: هرچه پارامتر بالاتر باشد، بهتر است
اغلب مشاهده میشود که مشتریان کورکورانه مقادیر بالای Imax را دنبال میکنند. در واقع، برای اکثر پروژههای توزیعشده، ظرفیت تخلیه 20 کیلوآمپر کافی است. نکته کلیدی در موارد زیر نهفته است:
- قابلیت تطبیق ولتاژ (Uc ≥ 1.2 × حداکثر ولتاژ سیستم)
- سطح ولتاژ باقیمانده (این موضوع بسیار مهم است زیرا تعیین میکند که آیا تجهیزات واقعاً قابل محافظت هستند یا خیر)
- عملکرد نشانگر تخریب (این بسیار مهم است زیرا میتواند از "زامبی SPD" جلوگیری کند)
یک مشتری استرالیایی اصرار داشت که یک SPD با جریان نامی ۴۰ کیلوآمپر نصب کند. با این حال، به دلیل انتخاب ولتاژ UC بسیار پایین، SPD در زمانی که سیستم تحت بار سبک بود، دچار فرسودگی زودرس شد.
۳.۳اجازه ندهید کاستیهای حفاظتی، بازده سرمایهگذاری را کاهش دهد
من شاهد صاحبان خانههای بسیار دقیقی بودهام که حاضرند پول زیادی را صرف خرید قطعات درجه یک کنند، اما در مورد حفاظت از سیستم بیش از حد محتاط هستند. در واقع، یک راهکار SPD (دستگاه محافظ برق) که به خوبی طراحی شده باشد، معمولاً تنها 0.3 تا 0.5 درصد از کل هزینه پروژه را تشکیل میدهد، با این حال میتواند از بیش از 80 درصد از خرابیهای الکتریکی جلوگیری کند.
پیشنهاد میشود که همه در طول مرحله طراحی موارد زیر را در نظر بگیرند:
- دادههای محلی در مورد روزهای رعد و برق (که به راحتی میتوان از اداره هواشناسی دریافت کرد)
- گزارشهای کیفیت شبکه
- استانداردهای تحمل موج که توسط سازندگان تجهیزات تعیین شده است
نتیجهگیری
برای اینکه یک سیستم فتوولتائیک به مدت ۲۵ سال به طور پایدار کار کند، به محافظت در برابر نوسانات برق نیاز دارد. این مانند کار در ارتفاع بدون بستن کمربند ایمنی است - شاید شما بتوانید ۹۹ بار اول ایمن بمانید، اما بار صدم میتواند برای شما گران تمام شود.