Výběr a návrh bezpečnostních zařízení ve fotovoltaických systémech

Elektrárny jsou obecně instalovány v divočině nebo na střeše a komponenty musí být instalovány pod širým nebem. Přírodní prostředí je drsné a přírodní katastrofy a katastrofy způsobené člověkem jsou nevyhnutelné. Přírodní katastrofy, jako jsou tajfuny, sněhové bouře, písek a prach, zařízení poškodí. Bezpečnost elektrárny je velmi důležitá. Ať už se jedná o distribuovanou malou elektrárnu nebo centralizovanou velkou pozemní elektrárnu, existují určitá rizika. Proto musí být zařízení vybaveno speciálními bezpečnostními zařízeními, jako jsou pojistky a zařízení na ochranu před bleskem. , Vždy zajistěte bezpečnost elektrárny.

1. Pojistka
Pojistka CHYT je proudový chránič vyrobený na principu přerušení obvodu roztavením taveniny teplem, které sama vytváří poté, co proud po určitou dobu překročí stanovenou hodnotu. Pojistky jsou široce používány v nízkonapěťových rozvodných systémech, řídicích systémech a elektrických zařízeních. Jako ochrana proti zkratu a nadproudu jsou pojistky jedním z nejčastěji používaných ochranných zařízení. Pojistky fotovoltaických elektráren se dělí na stejnosměrné a střídavé.
Stejnosměrná strana fotovoltaické elektrárny připojuje více stringů paralelně k DC sběrnici stejnosměrného slučovače (centralizované schéma) nebo stringovému střídači (schéma stringového střídače) podle konfigurace schématu. Pokud je paralelně zapojeno několik fotovoltaických řetězců, dojde-li v určitém řetězci ke zkratové poruše, ostatní řetězce na stejnosměrné sběrnici a síti poskytnou zkratový proud do místa zkratu. Pokud chybí odpovídající ochranná opatření, povede to k popálení zařízení, jako jsou k němu připojené kabely. Zároveň může způsobit spálení nástavců v blízkosti zařízení. V současné době dochází v Číně k mnoha podobným haváriím střešních fotovoltaických požárů, proto je nutné instalovat ochranná zařízení do paralelních obvodů každého stringu pro zvýšení bezpečnosti fotovoltaických elektráren.

V současné době se stejnosměrné pojistky používají ve slučovacích skříních a ve střídačích pro nadproudovou ochranu. Hlavní výrobci střídačů také považují pojistky za základní součást stejnosměrné ochrany. Výrobci pojistek jako Bussman a Littelfuse zároveň uvedli na trh stejnosměrné pojistky specifické pro fotovoltaiku.
S rostoucí poptávkou po stejnosměrných pojistkách ve fotovoltaickém průmyslu je otázka, jak správně vybrat stejnosměrné pojistky pro účinnou ochranu, problémem, kterému by měli uživatelé i výrobci věnovat velkou pozornost. Při výběru DC pojistek nemůžete jednoduše kopírovat AC pojistky. Elektrické specifikace a konstrukční rozměry, protože mezi nimi existuje mnoho různých technických specifikací a konstrukčních koncepcí, souvisejí s komplexním zvážením toho, zda lze poruchový proud přerušit bezpečně a spolehlivě bez nehod.
1) Protože stejnosměrný proud nemá žádný proudový nulový bod, při přerušení poruchového proudu může být oblouk sám rychle uhašen pouze působením nuceného chlazení plniva z křemenného písku, což je mnohem obtížnější než přerušení proudu. AC oblouk. Přiměřená konstrukce a metoda svařování čipu, poměr čistoty a velikosti částic křemenného písku, bod tání, způsob vytvrzování a další faktory určují účinnost a účinek na nucené zhášení stejnosměrného oblouku.
2) Při stejném jmenovitém napětí je energie oblouku generovaná stejnosměrným obloukem více než dvojnásobkem energie střídavého oblouku. Aby bylo zajištěno, že každá část oblouku může být omezena na ovladatelnou vzdálenost a zároveň rychle zhasnuta, neobjeví se žádná část Oblouk je přímo zapojen do série, což způsobuje obrovskou energetickou zásobu, což má za následek nehodu, že pojistka výbuchy v důsledku nepřetržitého oblouku jsou příliš dlouhé. Trubkové tělo DC pojistky je obecně delší než AC pojistka, jinak není velikost při běžném používání vidět. Rozdíl, kdy dojde k poruchovému proudu, bude mít vážné důsledky.
3) Podle doporučených údajů International Fuse Technology Organization by se délka těla pojistky měla prodloužit o 10 mm při každém zvýšení stejnosměrného napětí o 150 V atd. Když je stejnosměrné napětí 1000 V, délka těla by měla být 70 mm.
4) Při použití pojistky ve stejnosměrném obvodu je třeba vzít v úvahu komplexní vliv indukčnosti a kapacitní energie. Proto je časová konstanta L/R důležitým parametrem, který nelze ignorovat. Měl by být stanoven podle výskytu a rychlosti útlumu zkratového poruchového proudu konkrétního systému vedení. Přesné hodnocení neznamená, že si můžete libovolně vybrat hlavní nebo vedlejší obor. Protože časová konstanta L/R stejnosměrné pojistky určuje energii vypínacího oblouku, dobu vypínání a propustné napětí, musí být tloušťka a délka těla trubice zvolena rozumně a bezpečně.
AC pojistka: Na výstupním konci off-grid střídače nebo na vstupním konci interního napájecího zdroje centralizovaného střídače by měla být navržena a instalována AC pojistka, aby se zabránilo nadproudu nebo zkratu zátěže.

2. Ochrana před bleskem
Hlavní část fotovoltaického systému je instalována pod širým nebem a distribuční plocha je poměrně velká. Součásti a podpěry jsou vodiče, které jsou pro blesky poměrně atraktivní, takže hrozí nebezpečí přímého i nepřímého úderu blesku. Systém je zároveň přímo napojen na související elektrická zařízení a budovy, takže zásahy blesku do fotovoltaického systému budou zahrnovat i související zařízení, budovy a elektrické zátěže. Aby nedošlo k poškození fotovoltaického systému výroby elektřiny bleskem, je nutné zřídit systém ochrany před bleskem a uzemnění pro ochranu.
Blesk je jev elektrického výboje v atmosféře. Během tvorby mraků a deště se v některých jeho částech hromadí kladné náboje a ve druhé části záporné náboje. Když se tyto náboje do určité míry nahromadí, dojde k výbojovému jevu tvořícímu blesk. Blesk se dělí na přímý blesk a indukční blesk. Přímým úderem blesku se rozumí úder blesku, který přímo dopadá na fotovoltaická pole, stejnosměrné rozvody elektrické energie, elektrická zařízení a jejich elektroinstalace a také blízké oblasti. Existují dva způsoby průniku přímých úderů blesku: jedním je výše zmíněný přímý výboj fotovoltaických polí apod., takže většina vysokoenergetického bleskového proudu je zavedena do budov nebo zařízení, vedení; druhá je, že blesk může přímo procházet hromosvody atd. Zařízení, které přenáší bleskový proud do země, se vybije, což způsobí okamžité zvýšení zemního potenciálu a velká část bleskového proudu je obráceně připojena k zařízení a vedení přes ochranný zemnící vodič.

Indukční blesk označuje údery blesku generované blízko a dále od souvisejících budov, zařízení a vedení, které způsobují přepětí souvisejících budov, zařízení a vedení. Toto přepětí je zapojeno do série prostřednictvím elektrostatické indukce nebo elektromagnetické indukce. na související elektronická zařízení a vedení, což způsobuje poškození zařízení a vedení.
Pro velkokapacitní nebo fotovoltaické systémy na výrobu energie instalované na otevřených polích a ve vysokých horách, zejména v oblastech ohrožených bleskem, musí být vybavena uzemňovacími zařízeními ochrany před bleskem.
Přepěťová ochrana (Surge protection Device) je nepostradatelným zařízením v ochraně elektronických zařízení před bleskem. Dříve se tomu říkalo „bleskojistka“ nebo „přepěťová ochrana“. Anglická zkratka je SPD. Funkcí přepěťové ochrany je omezit okamžité přepětí, které se dostane do elektrického vedení a vedení přenosu signálu v rozsahu napětí, který zařízení nebo systém vydrží, nebo svod silného bleskového proudu do země tak, aby byl chráněn chráněný zařízení nebo systému před poškozením. Poškozeno nárazem. Následuje popis hlavních technických parametrů svodičů běžně používaných ve fotovoltaických systémech výroby elektřiny.

(1) Maximální trvalé provozní napětí Ucpv: Tato hodnota napětí udává maximální napětí, které lze přivést na svodič. Pod tímto napětím musí být svodič schopen normálně pracovat bez poruchy. Napětí je přitom na svodič plynule zatěžováno, aniž by se měnily pracovní charakteristiky svodiče.
(2) Jmenovitý výbojový proud (In): Nazývá se také jmenovitý výbojový proud, který se vztahuje na proudovou špičkovou hodnotu křivky bleskového proudu 8/20 μs, kterou svodič vydrží.
(3) Maximální výbojový proud Imax: Když je na chránič jednou aplikována standardní blesková vlna s průběhem 8/20 ms, maximální špičková hodnota rázového proudu, kterou chránič vydrží.
(4) Úroveň ochrany napětí Up(In): Maximální hodnota chrániče v následujících testech: napětí přeskoku se strmostí 1KV/ms; zbytkové napětí jmenovitého vybíjecího proudu.
Přepěťová ochrana využívá varistor s vynikající nelineární charakteristikou. Za normálních okolností je přepěťová ochrana ve stavu extrémně vysokého odporu a svodový proud je téměř nulový, což zajišťuje normální napájení energetického systému. Když se v energetickém systému objeví přepětí, přepěťová ochrana se okamžitě zapne během nanosekund, aby se omezila velikost přepětí v bezpečném pracovním rozsahu zařízení. Současně se uvolňuje energie přepětí. Následně se chránič rychle přepne do vysokoimpedančního stavu, čímž neovlivní normální napájení napájecího systému.

Kromě toho, že blesk může generovat rázové napětí a proud, dojde k němu také v okamžiku sepnutí a odpojení vysokovýkonového obvodu, v okamžiku zapnutí nebo vypnutí indukční zátěže a kapacitní zátěže a odpojení velkého energetického systému popř. transformátor. Velké spínací rázové napětí a proud také poškodí související zařízení a vedení. Aby se zabránilo indukci blesku, je na vstupní stejnosměrný konec nízkopříkonového měniče přidán varistor. Maximální výbojový proud může dosáhnout 10 kVA, což může v zásadě pokrýt potřeby domácích fotovoltaických systémů ochrany před bleskem.