Výber a návrh bezpečnostných zariadení vo fotovoltaických systémoch

Elektrárne sú vo všeobecnosti inštalované v divočine alebo na streche a komponenty musia byť inštalované pod holým nebom. Prírodné prostredie je drsné a prírodné katastrofy a katastrofy spôsobené človekom sú nevyhnutné. Prírodné katastrofy, ako sú tajfúny, snehové búrky, piesok a prach, poškodia zariadenie. Bezpečnosť elektrárne je veľmi dôležitá. Či už ide o distribuovanú malú elektráreň alebo centralizovanú veľkú pozemnú elektráreň, existujú určité riziká. Preto musí byť zariadenie vybavené špeciálnymi bezpečnostnými zariadeniami, ako sú poistky a zariadenia na ochranu pred bleskom. , Vždy zaistite bezpečnosť elektrárne.

1. Poistka
Poistka CHYT je prúdový chránič vyrobený na princípe prerušenia obvodu roztavením taveniny teplom, ktoré sama vytvára po tom, ako prúd po určitú dobu prekročí stanovenú hodnotu. Poistky sú široko používané v nízkonapäťových distribučných systémoch, riadiacich systémoch a elektrických zariadeniach. Ako ochrana proti skratu a nadprúdu sú poistky jedným z najčastejšie používaných ochranných zariadení. Poistky fotovoltaických elektrární sa delia na poistky jednosmerné a striedavé.
Jednosmerná strana fotovoltaickej elektrárne pripája viacero reťazcov paralelne k jednosmernej zbernici zlučovača jednosmerného prúdu (centralizovaná schéma) alebo reťazcovému meniču (schéma reťazcového striedača) podľa konfigurácie schémy. Keď je paralelne zapojených niekoľko fotovoltaických reťazcov, ak v určitom reťazci dôjde ku skratovej poruche, ostatné reťazce na jednosmernej zbernici a sieti poskytnú skratový prúd do miesta skratu. Ak chýbajú zodpovedajúce ochranné opatrenia, povedie to k popáleniu zariadení, ako sú káble, ktoré sú k nemu pripojené. Zároveň môže spôsobiť popálenie príslušenstva v blízkosti zariadenia. V súčasnosti je v Číne veľa podobných nehôd spôsobených požiarmi na strechách fotovoltaických elektrární, preto je potrebné inštalovať ochranné zariadenia do paralelných obvodov každého reťazca, aby sa zvýšila bezpečnosť fotovoltaických elektrární.

V súčasnosti sa jednosmerné poistky používajú v zlučovacích skriniach a meničoch na nadprúdovú ochranu. Mainstreamoví výrobcovia meničov tiež považujú poistky za základné komponenty DC ochrany. Výrobcovia poistiek ako Bussman a Littelfuse zároveň uviedli na trh aj jednosmerné poistky špecifické pre fotovoltaiku.
So zvyšujúcim sa dopytom po poistkách jednosmerného prúdu vo fotovoltaickom priemysle je problém správneho výberu poistiek jednosmerného prúdu pre účinnú ochranu, ktorému by mali používatelia aj výrobcovia venovať veľkú pozornosť. Pri výbere jednosmerných poistiek nemôžete jednoducho skopírovať striedavé poistky. Elektrické špecifikácie a konštrukčné rozmery, pretože medzi nimi existuje veľa rôznych technických špecifikácií a koncepcií dizajnu, súvisia s komplexným zvážením toho, či je možné poruchový prúd bezpečne a spoľahlivo prerušiť bez nehôd.
1) Keďže jednosmerný prúd nemá žiadny prúdový nulový bod, pri prerušení poruchového prúdu môže byť oblúk rýchlo zhasnutý iba pôsobením núteného chladenia kremičitého piesku, čo je oveľa ťažšie ako prerušenie AC oblúk. Primeraná konštrukcia a metóda zvárania čipu, pomer čistoty a veľkosti častíc kremenného piesku, teplota topenia, metóda vytvrdzovania a ďalšie faktory určujú účinnosť a vplyv na nútené zhášanie jednosmerného oblúka.
2) Pri rovnakom menovitom napätí je energia oblúka generovaná jednosmerným oblúkom viac ako dvojnásobkom energie oblúka striedavého prúdu. Aby sa zabezpečilo, že každá časť oblúka môže byť obmedzená na kontrolovateľnú vzdialenosť a zároveň rýchlo zhasnutá, neobjaví sa žiadna časť Oblúk je priamo zapojený do série, aby spôsobil obrovský energetický bazén, čo má za následok nehodu, že poistka výbuchy v dôsledku nepretržitého času oblúka sú príliš dlhé. Telo rúrky DC poistky je spravidla dlhšie ako AC poistka, inak pri bežnom používaní nie je možné vidieť veľkosť. Rozdiel, keď sa vyskytne poruchový prúd, bude mať vážne následky.
3) Podľa odporúčaných údajov International Fuse Technology Organization by sa dĺžka tela poistky mala zväčšiť o 10 mm pri každom zvýšení jednosmerného napätia o 150 V atď. Keď je jednosmerné napätie 1000 V, dĺžka tela by mala byť 70 mm.
4) Pri použití poistky v obvode jednosmerného prúdu je potrebné zvážiť komplexný vplyv indukčnosti a kapacitnej energie. Preto je časová konštanta L/R dôležitým parametrom, ktorý nemožno ignorovať. Mala by sa určiť podľa výskytu a rýchlosti poklesu skratového poruchového prúdu konkrétneho systému vedenia. Presné vyhodnotenie neznamená, že si môžete ľubovoľne vybrať hlavný alebo vedľajší predmet. Keďže časová konštanta L/R jednosmernej poistky určuje energiu vypínacieho oblúka, dobu vypínania a prepúšťacie napätie, je potrebné voliť hrúbku a dĺžku telesa trubice rozumne a bezpečne.
Poistka striedavého prúdu: Na výstupnom konci invertora mimo siete alebo na vstupnom konci interného napájacieho zdroja centralizovaného meniča by mala byť navrhnutá a inštalovaná poistka striedavého prúdu, aby sa zabránilo nadprúdu alebo skratu záťaže.

2. Ochrana pred bleskom
Hlavná časť fotovoltaického systému je inštalovaná pod holým nebom a distribučná plocha je pomerne veľká. Komponenty a podpery sú zvody, ktoré sú pre blesk dosť atraktívne, takže existuje nebezpečenstvo priameho a nepriameho úderu blesku. Systém je zároveň priamo napojený na súvisiace elektrické zariadenia a budovy, takže zásah blesku do fotovoltaického systému zasiahne aj súvisiace zariadenia, budovy a elektrické záťaže. Aby sa predišlo poškodeniu fotovoltaického systému na výrobu elektriny bleskom, je potrebné zriadiť systém ochrany pred bleskom a uzemnenie na ochranu.
Blesk je jav elektrického výboja v atmosfére. Počas tvorby mrakov a dažďa sa v niektorých častiach hromadia kladné náboje a v druhej časti záporné. Keď sa tieto náboje nahromadia do určitej miery, dôjde k výbojovému javu, ktorý vytvorí blesk. Blesky sa delia na priame blesky a indukčné blesky. Priamymi údermi blesku sa rozumejú údery blesku, ktoré priamo dopadajú na fotovoltaické polia, rozvody jednosmerného prúdu, elektrické zariadenia a ich rozvody, ako aj blízke oblasti. Sú dva spôsoby vniknutia priameho blesku: jedným je už spomínaný priamy výboj fotovoltaických polí a pod., takže väčšina vysokoenergetického bleskového prúdu sa dostane do budov alebo zariadení, vedení; druhá je, že blesk môže priamo prechádzať cez bleskozvod atď. Zariadenie, ktoré prenáša bleskový prúd do zeme, sa vybíja, čo spôsobí okamžité zvýšenie zemného potenciálu a veľká časť bleskového prúdu je spätne pripojená k zariadeniam a vedeniam cez ochranný uzemňovací vodič.

Indukčný blesk označuje údery blesku generované blízko a ďalej od súvisiacich budov, zariadení a vedení, ktoré spôsobujú prepätie súvisiacich budov, zariadení a vedení. Toto prepätie je zapojené do série prostredníctvom elektrostatickej indukcie alebo elektromagnetickej indukcie. súvisiacim elektronickým zariadeniam a vedeniam, čo spôsobuje poškodenie zariadení a vedení.
Pre veľkokapacitné alebo fotovoltaické systémy na výrobu energie inštalované na otvorených poliach a vysokých horách, najmä v oblastiach náchylných na blesky, musia byť vybavené uzemňovacie zariadenia na ochranu pred bleskom.
Prepäťová ochrana (Surge protection Device) je nepostrádateľným zariadením v ochrane elektronických zariadení pred bleskom. Kedysi sa tomu hovorilo „bleskozvodič“ alebo „prepäťová ochrana“. Anglická skratka je SPD. Funkciou prepäťovej ochrany je obmedziť okamžité prepätie, ktoré sa dostane do elektrického vedenia a vedenia prenosu signálu v rozsahu napätia, ktorý zariadenie alebo systém znesie, alebo unikať silný bleskový prúd do zeme tak, aby chránil chránený zariadenia alebo systému pred poškodením. Poškodené nárazom. Nasleduje popis hlavných technických parametrov zvodičov bežne používaných vo fotovoltaických systémoch na výrobu elektriny.

(1) Maximálne trvalé prevádzkové napätie Ucpv: Táto hodnota napätia udáva maximálne napätie, ktoré možno použiť na zvodiči. Pod týmto napätím musí zvodič fungovať normálne bez poruchy. Súčasne je na zvodiči plynule zaťažované napätie bez zmeny pracovných charakteristík zvodiča.
(2) Menovitý výbojový prúd (In): Nazýva sa tiež nominálny výbojový prúd, ktorý sa vzťahuje na aktuálnu špičkovú hodnotu tvaru vlny bleskového prúdu 8/20 μs, ktorú zvodič vydrží.
(3) Maximálny výbojový prúd Imax: Keď sa na chránič raz aplikuje štandardná blesková vlna s priebehom 8/20 ms, maximálna špičková hodnota rázového prúdu, ktorú chránič vydrží.
(4) Úroveň ochrany napätia Up(In): Maximálna hodnota chrániča pri nasledujúcich testoch: napätie preskoku so sklonom 1KV/ms; zvyškové napätie menovitého vybíjacieho prúdu.
Prepäťová ochrana využíva varistor s vynikajúcou nelineárnou charakteristikou. Za normálnych okolností je prepäťová ochrana v stave extrémne vysokého odporu a zvodový prúd je takmer nulový, čo zabezpečuje normálne napájanie energetického systému. Keď sa v napájacom systéme vyskytne prepätie, prepäťová ochrana sa okamžite zapne v priebehu nanosekúnd, aby sa obmedzila veľkosť prepätia v rámci bezpečného pracovného rozsahu zariadenia. Súčasne sa uvoľňuje energia prepätia. Následne sa chránič rýchlo prepne do vysokoimpedančného stavu, čím neovplyvní normálne napájanie napájacieho systému.

Okrem toho, že blesk môže generovať rázové napätie a prúd, nastane aj v momente uzavretia a odpojenia vysokovýkonového okruhu, v momente zapnutia alebo vypnutia indukčnej záťaže a kapacitnej záťaže a pri odpojení veľkej elektrizačnej sústavy resp. transformátor. Veľké spínacie rázové napätie a prúd tiež poškodia súvisiace zariadenia a vedenia. Aby sa predišlo indukcii blesku, na vstupný koniec DC invertora s nízkym výkonom sa pridá varistor. Maximálny výbojový prúd môže dosiahnuť 10 kVA, čo môže v podstate uspokojiť potreby domácich fotovoltaických systémov ochrany pred bleskom.