Ylijännitesuojalaitteiden valinta aurinkosähköjärjestelmiin - ylijännitesuojainten asennus

1. Ylijännitesuojan asennukseen vaikuttavat tekijät

Kattoasennettujen aurinkosähköjärjestelmien (PV) ylijännitteet johtuvat pääasiassa suorista salamaniskuista (rakennuksen päällä tai lähellä tai LPS-suojatulla aurinkosähkölaitteella), salaman aiheuttamista sähkökentän muutoksista johtuvasta indusoituneesta jännitteestä tai vaihto-/tasavirtajakeluverkkojen kytkentätoiminnoista. Ylijännitesuojauksen tarpeen arvioimiseksi ja sopivan suojausstrategian määrittämiseksi laitteen nimellisjännitekestoa (Uw) tulisi käyttää viitteenä. Ellei riskinarvioinnissa toisin määrätä, ylijännitesuojat tulisi asentaa sekä aurinkosähköjärjestelmän tasavirta- että vaihtovirtapuolelle.

Aurinkosähköjärjestelmän laitteita, jotka saattavat vaatia suojausta, ovat muun muassa:

Invertterit, mukaan lukien liitännät sekä pienjännitteiseen vaihtovirtajärjestelmään että tasavirtajärjestelmään, aurinkopaneelit, aurinkosähköjärjestelmän sisäinen johdotus, invertterin ja aurinkopaneelien väliin asennetut komponentit, kuten liitäntälaatikot; aurinkosähköjärjestelmän valvontaan ja ohjaukseen käytettävät laitteet.

Standardin IEC 61643-12 ja asiaankuuluvien GB/T 21714 -standardin osien mukaan aurinkosähköjärjestelmien ylijännitesuojainten valinta ja asennus riippuvat useista tekijöistä. Näitä ovat maanpinnan salamaniskutiheys (NG) [1/km²·vuosi] tai keskimääräinen ukkospäivien määrä vuodessa (T), pienjänniteverkon ominaisuudet (esim. ilmajohdot tai maakaapelit) ja suojattavien laitteiden luonne sekä se, onko aurinkosähköjärjestelmää suojattu ulkoisella salamaniskuilta.

Jos järjestelmässä on ulkoinen suojausjärjestelmä (LPS), ylijännitesuojausvaatimuksiin vaikuttavat LPS:n suojaustaso (luokka) ja se, säilytetäänkö LPS:n ja aurinkosähköjärjestelmän välinen vaadittu etäisyys (S) (eristetty vs. eristämätön LPS).

2. Erilaisten ulkoisten LPS-konfiguraatioiden vaikutus aurinkosähköjärjestelmien ukkossuojaukseen

Kattoasennettavien aurinkosähköjärjestelmien SPD-asennukset jaetaan yleensä kolmeen luokkaan ulkoisen LPS:n olemassaolon ja tyypin perusteella:

(1) Aurinkosähköjärjestelmät ilman ulkoista LPS:ää

Kuten kaaviossa (ei sisälly tähän) on esitetty, jos rakennuksessa ei ole ulkoista ukkossuojausjärjestelmää, ylijännitesuojakytkimet tulisi asentaa ukkosriskin arvioinnin tulosten perusteella. On suositeltavaa asentaa ylijännitesuojalaitteet sekä AC- että DC-puolelle kriittisten aurinkosähkökomponenttien suojaamiseksi.

Tasavirtapuolella aurinkosähköjakolaatikon tai aurinkopaneelijärjestelmän (jos jakolaatikkoa ei käytetä) lähelle tulee asentaa tyypin 2 tasavirtasuoja (DC1). Tämä suoja suojaa rakennusta aurinkosähkökaapeleiden kautta välittyviltä ulkoisilta jännitepiikeiltä, ​​ja se asennetaan tyypillisesti heti aurinkosähkökaapeleiden tultua sisään rakennukseen. Toinen tyypin 2 tasavirtasuoja (DC2) tulee asentaa invertterin tasavirtatulon lähelle. Jos DC1:n ja invertterin välisen kaapelin pituus on alle 10 metriä, DC1 voidaan jättää pois.

Vaihtovirtapuolella suositellaan tyypin 2 vaihtovirran ylijännitesuojaa (AC1) vaihtovirran tuloon, joka yleensä sijaitsee pääjakelupaneelissa. Tämä laite suojaa sähköverkosta tulevilta piikeiltä. Tarvitaanko AC1:tä järjestelmässä, jossa ei ole ulkoista ukkossuojausta, riippuu ukkosriskin arvioinnin tuloksista. Kalliin invertterin suojaamiseksi tyypin 2 vaihtovirran ylijännitesuoja (AC2) asennetaan yleensä invertterin vaihtovirran lähdön lähelle. Jos AC1:n ja AC2:n välinen kaapelin pituus on alle 10 metriä, AC2 voidaan jättää pois. Katso tarkemmat ohjeet konfigurointitaulukosta.

(2) Aurinkosähköjärjestelmät, joissa on ulkoinen LPS, joka täyttää vaaditun etäisyyden (eristetty LPS)

Kuten kaaviosta näkyy, kun rakennuksessa on ulkoinen ukkossuojausjärjestelmä (kuten päätetangot tai -nauhat) ja katon aurinkosähköjärjestelmä on suojattu tällä järjestelmällä asianmukaisella etäisyydellä, aurinkosähköjärjestelmän katsotaan olevan varustettu eristetyllä salamasuojausjärjestelmällä. Tässäkin tapauksessa ylijännitesuojainten asentaminen on silti tarpeen.

Eristetyllä salamasuojauksella varustetuissa järjestelmissä ylijännitesuojan (LPS) kokoonpano on samanlainen kuin järjestelmissä, joissa ei ole ulkoista ukkossuojausta. Tyypin 2 tasavirtasuojan (SPD) tulisi asentaa yhdistelmärasian lähelle tai aurinkopaneelijärjestelmän lähelle, jos yhdistelmärasiaa ei käytetä. Toinen tyypin 2 tasavirtasuojan (SPD) tulisi sijoittaa invertterin tasavirtapuolen lähelle ja tyypin 2 vaihtovirtasuojan (SPD) invertterin vaihtovirtapuolen lähelle. Koska aurinkosähköjärjestelmä kytketään rakennukseen sisään ja ulos, päävaihtovirtajakokeskuksessa, josta verkkovirta tulee rakennukseen, tarvitaan myös tyypin 1 vaihtovirtasuojan (SPD). Katso yksityiskohtaiset asetteluohjeet kokoonpanotaulukosta.

(3) Aurinkosähköjärjestelmät, joissa on ulkoinen LPS, jotka eivät täytä vaadittua erotusetäisyyttä (ei-eristetty LPS)

Kattoasennettavissa aurinkosähköjärjestelmissä, joissa paneelit ovat liian lähellä ulkoista ukkossuojausjärjestelmää (LPS) eivätkä pysty täyttämään vaadittua turvaetäisyyttä, kaikki aurinkosähköjärjestelmän metalliosat on liitettävä LPS:ään asianmukaisen ukkossuojausjärjestelmän varmistamiseksi. Tämä on yleinen lähestymistapa kattojen ukkossuojauksessa. Tässä kokoonpanossa sekä vaihto- että tasavirtakaapeleita käsitellään rinnakkaisjohtimina liitäntäjärjestelmässä, mikä tarkoittaa, että salamavirta voi vaikuttaa niihin suoraan. Siksi IEC suosittelee tyypin 1 ylijännitesuojien (SPD) käyttöä – yleensä yhdessä tyypin 2 ylijännitesuojien kanssa – järjestelmän keskeisissä kohdissa: kohdissa, joissa aurinkosähkökaapelit tulevat rakennukseen, ja tärkeiden laitteiden, kuten invertterin, sekä vaihto- että tasavirtapuolella.

Kuten kaaviossa näkyy, DC1 tulisi asentaa mahdollisimman lähelle yhdistelmärasiaa tai aurinkopaneelijärjestelmän lähelle, jos yhdistelmärasiaa ei ole. DC2 ja AC2 tulisi sijoittaa invertterin lähelle paremman suojan takaamiseksi. Useimmissa tapauksissa tarvitaan sekä AC1 (pääpaneelissa) että AC2 (invertterin lähellä). Mutta jos invertteri on asennettu pääpaneelin sisään ja ne jakavat saman maadoituksen, kaapelien pituudet ovat alle 0,5 metriä, AC2:ta ei välttämättä tarvita. Voit tarkistaa taulukosta yksityiskohtaiset asennusohjeet.

1: DC1 voidaan jättää pois seuraavissa olosuhteissa: Jos DC1:n ja invertterin välisen kaapelin pituus on alle 10 metriä ja AC2:n jännitesuojaustaso (Up) on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,8 kertaa aurinkopaneelijärjestelmän nimellinen syöksyjännitekestoisuus (Uw); tai jos AC2:n Up on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5 kertaa Uw ja PE (suojamaadoitus) -johdin on reititetty lähelle tasavirtakaapeleita.

2：AC2 voidaan jättää pois seuraavissa olosuhteissa: Jos AC1:n ja AC2:n välinen kaapelin pituus on alle 10 metriä; tai jos invertteri ja pääjakokeskus jakavat saman maadoituselektrodin ja ylijännitesuojan liitäntäkaapelit ovat enintään 0,5 metriä pitkiä – esimerkiksi jos invertteri on asennettu pääpaneelin sisään.

3：Ylikuormitussuojainten maadoitusjohtimien vähimmäispoikkileikkauspinta-ala: Tyypin 2 ylikuormitussuojaimissa kuparisen maadoitusjohtimen on oltava vähintään 6 mm² ja tyypin 1 ylikuormitussuojaimissa vähintään 16 mm².

Katolle asennettavien aurinkosähköjärjestelmien tasavirtapuolen ylijännitesuojainten valinta riippuu pääasiassa siitä, miten rakennus on suojattu salamalta ja miten järjestelmä on kytketty. Konfiguraatiotaulukon ja IEC-standardien mukaan invertterin tasavirtapuolella tulisi aina olla ylijännitesuoja. Mutta ylimääräisiä ylijännitesuojaimia yhdistelmärasian lähellä – tai aurinkopaneelien lähellä, jos yhdistelmärasiaa ei ole – tarvitaan vain, jos paneelien ja invertterin välinen kaapeli on yli 10 metriä pitkä.

Tämä ei kuitenkaan ole tapana kaikkialla. Joissakin maissa – esimerkiksi Saksassa – säännöt ovat periaatteessa päinvastaiset. Siellä tasavirtaylijännitesuoja asennetaan aina aurinkopaneelien viereen, ja sellainen tarvitsee lisätä invertterin lähelle vain, jos kaapelin pituus on yli 10 metriä.