S rychlým rozvojem globálního nového energetického průmyslu se fotovoltaika (PV) stala široce používaným řešením čisté energie pro podniky, průmyslové parky, komerční budovy a rezidenční zákazníky. Ve srovnání s tradičními distribučními systémy jsou však fotovoltaické systémy často instalovány na střechách budov, na otevřených prostranstvích nebo ve velkých fotovoltaických elektrárnách, čímž jsou vystaveny dlouhodobému vystavení přírodnímu prostředí, čímž jsou zranitelnější vůči úderům blesku a přepětí v síti.
Jako výrobce přepěťové ochrany (SPD) jsme zjistili, že mnoho poruch FV systému nepochází ze samotných modulů, ale z přechodných přepětí, která poškozují střídače, monitorovací zařízení nebo komunikační systémy. Proto v moderním projektování fotovoltaických projektů již nejsou přepěťové ochrany volitelné, ale důležitou součástí zajištění bezpečného provozu systému.
Proč tedy musí mít fotovoltaické systémy přepěťové ochrany? Tento článek to bude analyzovat z pohledu praktické aplikace.
1. Fotovoltaické systémy jsou náchylnější k úderům blesku
Na rozdíl od běžných vnitřních elektrických zařízení je většina zařízení ve FV systému instalována venku po dlouhou dobu.
Například:
Fotovoltaické moduly
Slučovač Box
Houpací systém
DC kabely
Střídač
Obvykle se nacházejí na velké ploše a poblíž nejvyššího bodu budovy.
Při úderu blesku může být elektromagnetickou indukcí generováno silné rázové napětí, i když přímo nezasáhne fotovoltaický systém.
Toto přechodné přepětí se rychle šíří po obvodu a vážně ovlivňuje zařízení systému.
Proto je FV systém typickým scénářem aplikace s vysokým rizikem blesku.
2. Ochrana základního vybavení, jako jsou invertory
Střídače jsou často jedním z nejcennějších a nejkritičtějších zařízení v celém FV systému.
Jeho hlavní funkcí je přeměnit stejnosměrný proud (DC generovaný FV sestavou na střídavý proud a připojit jej k elektrické síti.
Měnič však obsahuje velké množství sofistikovaných elektronických součástek.
Například:
IGBT moduly
Řídící obvod
Komunikační modul
Monitorovací systém
Tyto elektronické součástky jsou vysoce citlivé na přepětí.
Jakmile dojde k přepětí, může to vést k:
Vypnutí systému
Přerušení komunikace
Ztráta napájení
Poškození zařízení
Instalace přepěťových ochran může účinně snížit nárazová přechodná přepětí na měniči.
3. Zabraňte poškození FV modulů a slučovacích boxů
Mnoho lidí si myslí, že údery blesku ovlivňují pouze střídač.
Ve skutečnosti jsou ohroženy také fotovoltaické komponenty a slučovací boxy. Zejména ve velkých-zemských energetických projektech:
Velká plocha fotovoltaického pole;
Délka kabelu
Vysoké riziko spuštění blesku
Jak se přepětí pohybuje podél stejnosměrného vedení, může vést k:
Snížený výkon modulu
slučovací boxy
Spalovací terminály
Postranní přepěťové ochrany stejnosměrného proudu mohou rychle uvolnit energii před tím, než přepětí vstoupí do zařízení, čímž se sníží riziko poškození.
4. Snižte prostoje systému a ztráty při výrobě energie
Pro komerční a průmyslové fotovoltaické projekty znamená výpadek systému přímou ekonomickou ztrátu.
Například:
Snížený příjem z výroby elektřiny
Narušení výroby
Zvýšené náklady na údržbu
Pokud je kritické zařízení poškozeno přepětím, oprava a výměna často trvá dlouho.
Když dojde k přepětí, SPD rychle zareaguje, aby omezilo přepětí na bezpečný rozsah.
To pomáhá zlepšit kontinuitu systému a snížit riziko neočekávaných prostojů.
5. Fotovoltaické systémy jsou ohroženy v AC i DC
Ve srovnání s běžným energetickým systémem je fotovoltaický systém unikátnější ve struktuře.
Zahrnuje:
DC strana
Zahrnuje:
Fotovoltaické moduly
Fotovoltaické řetězce
Slučovač Box
Invertorový vstup
Komunikační strana
Zahrnuje:
Invertorový výstup
Rozvodné skříně
Systém generování připojené sítě
Bouřky mohou do systému vstupovat jak ze strany DC, tak ze strany AC.
Kompletní řešení fotovoltaické ochrany před bleskem proto obvykle vyžaduje:
DC SPD
AC SPD
Dvojitá ochrana.
Vzniká tak celý systém ochrany.
6. Soulad s průmyslovými a technickými specifikacemi
S rostoucí regulací fotovoltaického průmyslu stále více zemí a regionů vyžaduje, aby byly projekty vybaveny opatřeními na ochranu proti přepětí.
Zejména:
Komerční a průmyslové fotovoltaické projekty
Velké pozemní-elektrárny
Fotovoltaické systémy ve veřejných budovách
Ve fázi návrhu je obvykle nutné zvážit:
Hodnocení rizika blesku
Schéma konfigurace SPD
Návrh systému uzemnění
Standardní požadavky nejen pomáhají zlepšit bezpečnost systému, ale také zvyšují míru akceptace projektu.
7. Ochrana sledovacích a komunikačních systémů
Moderní fotovoltaické elektrárny se nespoléhají pouze na provoz zařízení na výrobu elektrické energie, ale vyžadují také velké množství inteligentních monitorovacích zařízení.
Například:
Zařízení pro sběr dat
Systémy monitorování životního prostředí
Komunikační modul
Vzdálené monitorovací platformy
Tato zařízení obvykle používají nízkonapěťovou elektroniku-.
Jsou náchylnější k přepětí než elektrická zařízení.
Přepěťová ochrana proto chrání nejen samotný systém výroby elektrické energie, ale chrání i stabilní provoz celé monitorovací sítě.
8. Zlepšení celkové návratnosti investic do systému
Z hlediska projektové investice tvoří náklady na přepěťové ochrany obvykle malý zlomek celkových investic do fotovoltaických systémů.
Hodnota, kterou přinášejí, je však obrovská.
Zahrnuje:
Snižte riziko poškození zařízení
Nižší náklady na údržbu
Zvyšte dostupnost systému
Prodloužení životnosti zařízení
Zlepšení stability příjmů z výroby elektřiny
Rozumná konfigurace SPD je nákladově-efektivní investice pro FV elektrárny s návrhovou životností více než 20 let.
Proč stále více fotovoltaických projektů klade důraz na konfigurace SPD?
Se zvyšující se úrovní inteligence střídače a rozšiřujícím se rozsahem fotovoltaických elektráren roste i hodnota zařízení a složitost systému.
V případě poškození přepětím způsobí nejen poruchu jediného zařízení, ale ovlivní i provoz celého závodu.
Výsledkem je, že stále více projektů začleňuje přepěťovou ochranu do svého celkového návrhu již od nejranějších fází výstavby.
Spořiče přepětí (SPD) se staly pro moderní fotovoltaické systémy stejně důležité jako jističe a pojistky.
Závěr:
FV systémy fungují dlouhou dobu venku a čelí rizikům, jako jsou údery blesku, kolísání sítě a indukovaná přepětí. Instalace přepěťových ochran nejen chrání střídače, fotovoltaické komponenty a monitorovací zařízení před poškozením přepětím, ale také snižuje prostoje, snižuje náklady na údržbu a zlepšuje dlouhodobou- spolehlivost systémů výroby energie. Správná konfigurace AC postranních přepěťových ochran se stala zásadním krokem pro vlastníky, kteří chtějí zajistit bezpečný provoz a návratnost investic do fotovoltaických projektů.
FAQ Potřebuje FV systém přepěťovou ochranu?
U většiny fotovoltaických projektů se doporučuje instalovat speciální výbojová zařízení, zejména ve venkovních systémech a oblastech s vysokou bleskovou aktivitou.
Kolik SPD vyžaduje FV systém?
Přepěťové ochrany je obvykle nutné instalovat na stejnosměrnou i střídavou stranu, aby vytvořily kompletní ochranný systém.
Mohou přepěťové ochrany zabránit přímému úderu blesku?
SPD (Sustained Voltage Detectors) se používá hlavně k omezení přepětí způsobeného údery blesku. Přímá ochrana před bleskem také vyžaduje použití hromosvodů a uzemňovacích systémů.
Proč jsou fotovoltaické střídače náchylné na velké vlny?
Střídače obsahují četné elektronické komponenty, které jsou vysoce citlivé na přechodná přepětí, a proto vyžadují centralizovanou ochranu.
Může SPD pokračovat v ochraně zařízení po selhání?
Ne. Systém by měl být vyměněn ihned po vypršení platnosti nebo poruše. V opačném případě systém ztratí svou účinnou schopnost přepěťové ochrany.