Выбор устройств защиты от перенапряжения. Выбор устройств защиты от перенапряжения для фотоэлектрических систем - установка устройств защиты от перенапряжения.
1. Факторы, влияющие на установку СПД
Перенапряжения в фотоэлектрических (ФЭ) системах на крышах в основном вызваны прямыми ударами молнии (на здание или вблизи него, а также в ФЭ-оборудовании с системой защиты от перенапряжений), наведенным напряжением от изменений электрического поля, связанных с молнией, или коммутационными операциями в сетях распределения переменного/постоянного тока. Для оценки необходимости защиты от перенапряжений и определения соответствующей стратегии защиты следует использовать номинальное импульсное выдерживаемое напряжение (Uw) оборудования в качестве эталона. Если иное не указано в оценке риска, устройства защиты от перенапряжений (SPD) следует устанавливать как на стороне постоянного, так и на стороне переменного тока ФЭ-системы.
К устройствам в составе фотоэлектрической системы, которые могут нуждаться в защите, относятся:
Инверторы, включая интерфейсы как для низковольтной системы переменного тока, так и для системы постоянного тока, фотоэлектрические батареи, внутренняя проводка фотоэлектрической системы, компоненты, установленные между инвертором и фотоэлектрическими батареями, такие как распределительные коробки; оборудование, используемое для мониторинга и управления фотоэлектрической системой.
В соответствии со стандартом IEC 61643-12 и соответствующими разделами GB/T 21714, выбор и установка устройств защиты от разряда молнии (SPD) для фотоэлектрических систем зависят от множества факторов. К ним относятся плотность разрядов молнии в землю (NG) [1/км²·год] или среднее количество грозовых дней в году (T), характеристики низковольтной системы электроснабжения (например, воздушные линии или подземные кабели) и характер защищаемого оборудования, а также наличие внешней системы молниезащиты (LPS) для защиты фотоэлектрической системы от прямых ударов молнии.
При наличии внешнего LPS требования к SPD зависят от уровня защиты (класса) LPS и от того, соблюдается ли требуемое расстояние (S) между LPS и фотоэлектрической системой (изолированный или неизолированный LPS).
2. Влияние различных конфигураций внешних источников молниезащиты на защиту фотоэлектрических систем от молнии.
Установка устройств защиты от перенапряжения (SPD) для солнечных батарей на крышах обычно подразделяется на три категории в зависимости от наличия и типа внешних источников питания (LPS):
(1) Фотоэлектрические системы без внешнего источника питания
Как показано на схеме (здесь не приводится), если здание не оборудовано внешней системой молниезащиты, следует установить устройства защиты от перенапряжения (SPD) в соответствии с результатами оценки риска воздействия молнии. Рекомендуется установить устройства защиты от перенапряжения как на стороне переменного, так и постоянного тока для защиты критически важных фотоэлектрических компонентов.
Для защиты от постоянного тока (DC) рядом с распределительной коробкой фотоэлектрической системы или самой фотоэлектрической батареей (если распределительная коробка не используется) следует установить устройство защиты от перенапряжения постоянного тока типа 2 (обозначаемое как DC1). Это устройство защищает здание от внешних скачков напряжения, передаваемых по кабелям фотоэлектрической системы, и обычно устанавливается сразу после того, как кабели фотоэлектрической системы входят в здание. Еще одно устройство защиты от перенапряжения постоянного тока типа 2 (обозначаемое как DC2) следует установить рядом с входом постоянного тока инвертора. Если длина кабеля между DC1 и инвертором составляет менее 10 метров, DC1 можно не устанавливать.
Для защиты от перенапряжения на стороне переменного тока рекомендуется использовать устройство защиты от перенапряжения типа 2 (обозначаемое как AC1) на входе в сеть переменного тока, обычно расположенное в главном распределительном щите. Это устройство защищает от скачков напряжения, исходящих из сети электроснабжения. Необходимость установки AC1 в системе без внешней молниезащиты зависит от результатов оценки риска воздействия молнии. Для защиты дорогостоящего инвертора устройство защиты от перенапряжения типа 2 (обозначаемое как AC2) обычно устанавливается рядом с выходом переменного тока инвертора. Если длина кабеля между AC1 и AC2 составляет менее 10 метров, AC2 можно не устанавливать. Подробные инструкции см. в таблице конфигураций.
(2) Фотоэлектрические системы с внешними LPS, которые соответствуют требуемому расстоянию разделения (изолированные LPS)
Как показано на схеме, если здание имеет внешнюю систему молниезащиты (например, воздушные стержни или ленты), и расположенная на крыше фотоэлектрическая батарея защищена этой системой с соблюдением надлежащего расстояния, то фотоэлектрическая система считается оборудованной изолированной системой молниезащиты. Даже в этом случае установка устройств защиты от перенапряжения все равно необходима.
Для систем с изолированной системой молниезащиты схема защиты от перенапряжения аналогична системам без внешней молниезащиты. Устройство защиты от перенапряжения постоянного тока типа 2 следует установить рядом с распределительной коробкой или рядом с фотоэлектрической батареей, если распределительная коробка не используется. Еще одно устройство защиты от перенапряжения постоянного тока типа 2 следует разместить рядом с стороной постоянного тока инвертора, а устройство защиты от перенапряжения переменного тока типа 2 — рядом с стороной переменного тока инвертора. Однако, поскольку фотоэлектрическая система подключается к зданию и от него, на главном распределительном щите переменного тока, где в здание поступает электроэнергия из сети, также требуется устройство защиты от перенапряжения переменного тока типа 1. Подробные рекомендации по компоновке см. в таблице конфигураций.
(3) Фотоэлектрические системы с внешними LPS, которые не соответствуют требуемому расстоянию разделения (неизолированные LPS)
В системах солнечной энергии на крыше, где панели расположены слишком близко к внешней системе молниезащиты (СЗ) и не могут обеспечить требуемое безопасное расстояние, все металлические части системы должны быть подключены к СЗ для обеспечения надлежащего выравнивания потенциалов при ударе молнии. Это распространенный подход, используемый для молниезащиты на крыше. В этой конфигурации кабели переменного и постоянного тока рассматриваются как параллельные проводники в системе выравнивания потенциалов, что означает, что они могут непосредственно подвергаться воздействию тока молнии. Именно поэтому IEC рекомендует использовать устройства защиты от перенапряжения типа 1 (УЗП) — обычно вместе с УЗП типа 2 — в ключевых точках системы: в местах ввода кабелей солнечной энергии в здание, а также на сторонах переменного и постоянного тока важных устройств, таких как инвертор.
Как показано на схеме, DC1 следует устанавливать как можно ближе к распределительной коробке или рядом с фотоэлектрической батареей, если распределительной коробки нет. DC2 и AC2 следует размещать рядом с инвертором для обеспечения лучшей защиты. В большинстве случаев необходимы как AC1 (на главном распределительном щите), так и AC2 (рядом с инвертором). Но если инвертор установлен внутри главного распределительного щита и они имеют общее заземление, а длина кабелей составляет менее или равна 0,5 метра, то AC2 может не потребоваться. Подробные инструкции по установке см. в таблице.
1: DC1 можно опустить при следующих условиях: если длина кабеля между DC1 и инвертором составляет менее 10 метров, а уровень защиты от перенапряжения (Up) AC2 меньше или равен 0,8 от номинального импульсного выдерживаемого напряжения (Uw) фотоэлектрической батареи; или если Up AC2 меньше или равен 0,5 от Uw, а защитный заземляющий проводник (PE) проложен близко к кабелям постоянного тока.
2: AC2 можно опустить при следующих условиях: если длина кабеля между AC1 и AC2 составляет менее 10 метров; или если инвертор и главный распределительный щит используют один и тот же заземляющий электрод, а длина соединительных кабелей SPD не превышает 0,5 метра — например, если инвертор установлен внутри главного щита.
3: Минимальная площадь поперечного сечения заземляющих проводников устройств защиты от перенапряжения (SPD): для устройств SPD типа 2 медный заземляющий проводник должен быть не менее 6 мм²; для устройств SPD типа 1 — не менее 16 мм².
Выбор устройств защиты от перенапряжения (SPD) на стороне постоянного тока в солнечных системах на крыше в основном зависит от того, как здание защищено от молнии и как выполнена проводка системы. Согласно конфигурационной таблице и стандартам IEC, на стороне постоянного тока инвертора всегда должно быть устройство защиты от перенапряжения. Однако дополнительные устройства защиты от перенапряжения рядом с распределительной коробкой — или рядом с солнечными панелями, если распределительной коробки нет — необходимы только в том случае, если кабель между панелями и инвертором имеет длину более 10 метров.
Однако, это делается не везде. В некоторых странах — например, в Германии — правила прямо противоположные. Там защита от скачков постоянного тока всегда устанавливается непосредственно рядом с солнечными панелями, и дополнительную защиту рядом с инвертором нужно устанавливать только в том случае, если длина кабеля превышает 10 метров.