Maailmanlaajuinen siirtyminen uusiutuvaan energiaan on asettanut aurinkosähköjärjestelmät kestävän sähköntuotannon kulmakiveksi. Nämä järjestelmät, jotka asennetaan usein ulkotiloihin ja liitetään laajoihin sähköverkkoihin, ovat luonnostaan herkkiä ohimeneville ylijännitteille, jotka tunnetaan yleisesti nimellä ylijännitteet tai piikit. Nämä jännitteet, jotka ovat peräisin sekä ulkoisista lähteistä, kuten salamaniskuista, että sisäisistä lähteistä, kuten verkon tai inverttereiden kytkentätoiminnoista, muodostavat merkittävän uhan järjestelmän eheydelle ja pitkäikäisyydelle. Näin ollen ylijännitesuojalaitteiden (SPD) integrointi ei ole vain parannus vaan kriittinen välttämättömyys minkä tahansa aurinkosähköasennuksen luotettavuuden, turvallisuuden ja taloudellisen elinkelpoisuuden varmistamiseksi.
Ylijänniteuhkien lähteet aurinkosähköjärjestelmissä
Ylijännitteiden alkuperän ymmärtäminen on avain tehokkaan suojan toteuttamiseen. Uhkaukset ovat kaksijakoisia:
Ulkoiset jännitteet (salama): Suora salamanisku PV-järjestelmään tai ympäröivään maahan voi aiheuttaa katastrofaalisia vahinkoja. Yleisemmin epäsuorat iskut aiheuttavat valtavia ylijännitteitä järjestelmän sähköjohtimissa ja metalliosissa. Jopa kaukaiset iskut voivat liittää sähkömagneettisia pulsseja aurinkosähköasennuksen laajaan johdotukseen.
Sisäiset jännitteet (kytkentätransientit): Nämä syntyvät itse sähköjärjestelmässä. Katkaisijoiden, kontaktorien toiminta tai invertterin tehoelektroniikan nopea kytkeminen voi aiheuttaa korkean taajuuden jännitepiikkejä. Lisäksi sähköverkon vaihtelut, kuten kondensaattoripankin kytkentä, voivat myös levitä aurinkosähköjärjestelmään.
Ilman suojaa nämä ohimenevät ylijännitteet voivat johtaa herkkien ja kalliiden komponenttien, erityisesti aurinkosähkömoduulien ja invertterin, välittömään ja peruuttamattomaan tuhoutumiseen. Ne voivat myös aiheuttaa eristyksen ja elektronisten komponenttien kumulatiivista heikkenemistä, mikä johtaa ennenaikaiseen vikaan ja lyhentää järjestelmän käyttöikää.
SPD:n rooli ja sijoitus aurinkosähköjärjestelmässä
SPD toimii paineenalennusventtiilinä sähköjärjestelmissä. Se rajoittaa ohimeneviä ylijännitteitä ohjaamalla aaltovirran turvallisesti maahan ja siten puristaa jännitteen tasolle, joka on turvallinen liitetylle laitteelle. Kattava aurinkosähköjärjestelmän SPD-strategia sisältää koordinoidun monivaiheisen lähestymistavan, jota kutsutaan usein kaavoitukseksi:
DC-puolen suojaus (PV-ryhmä invertteriin): Järjestelmän tasavirtapuoli, joka koostuu aurinkopaneeleista ja invertteriin menevistä kaapeleista, on erittäin herkkä salaman aiheuttamille{0}}piikeille.
Tyypin 1 SPD:t asennetaan yleensä DC-yhdistimen päärasiaan. Ne on suunniteltu kestämään erittäin suuria impulssivirtoja suorista tai lähellä olevista salamaniskuista, mikä tarjoaa ensimmäisen puolustuslinjan.
Nämä SPD:t suojaavat DC-kaapeleita ja invertterin DC-tuloastetta, joka on yksi haavoittuvimmista ja kalleimmista vaihdettavista komponenteista.
AC-sivusuojaus (Invertterin verkkoliitäntä): Invertterin AC-lähtö ja liitäntäpiste pääverkkoon vaativat myös vahvan suojauksen.
Tyypin 2 SPD:t asennetaan AC-jakokeskukseen, usein lähelle invertterin lähtöä. Niiden ensisijainen tehtävä on suojata verkosta peräisin olevilta kytkentätransienteilta ja ylijännitteiltä, jotta ne eivät vahingoittaisi invertterin vaihtovirtalähtöpiiriä.
Tyypin 1 SPD voidaan vaatia myös päähuollon sisäänkäynnissä, jos aurinkosähköjärjestelmä on asennettu rakennukseen, mikä tarjoaa koordinoidun suojan koko sähköasennukselle.
Tietojen/tietoliikennelinjan suojaus: Nykyaikaiset aurinkosähköjärjestelmät sisältävät usein valvonta- ja viestintälaitteita. Datalinjojen (esim. Ethernet, RS485) SPD:t ovat välttämättömiä näiden herkkien signaaliporttien suojaamiseksi tietoliikennekaapeleihin aiheutuvilta ylijännitteiltä.
Tärkeimmät seikat SPD:n valinnassa
Oikean SPD:n valintaan liittyy useita teknisiä parametreja:
Suurin jatkuva käyttöjännite (Uc): On oltava suurempi kuin järjestelmän enimmäisjännite (sekä tasa- että vaihtovirta).
Jännitteen suojaustaso (ylös): Tämä on suurin jännite, joka päästään laitteeseen. Alempi Up tarjoaa paremman suojan, mutta sen on oltava yhteensopiva laitteen kestojännitteen kanssa.
Nimellinen purkausvirta (In) ja impulssivirta (Iimp): Nämä arvot osoittavat SPD:n kyvyn purkaa aaltovirtoja. Tyypin 1 SPD:lle on tunnusomaista Iimp, kun taas tyypin 2 SPD:lle on tunnusomaista In, mikä kuvastaa niiden erilaisia suojarooleja.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kun aurinkosähköjärjestelmistä tulee entistä kiinteämpi osa energiainfrastruktuuriamme, tämän investoinnin turvaaminen on ensiarvoisen tärkeää. Ylijännitesuojalaitteet tarjoavat vankan ja kustannustehokkaan{1}}ratkaisun ohimenevien ylijännitteiden aiheuttamien riskien vähentämiseen. Ottamalla käyttöön hyvin -suunnitellun SPD-järjestelmän, joka kattaa sekä järjestelmän tasa- että vaihtovirtapuolen, asentajat ja omistajat voivat parantaa merkittävästi järjestelmän käytettävyyttä, suojata arvokasta omaisuutta ja varmistaa pitkällä-luotettavalla puhtaan aurinkoenergian tuotannon. Tämä kritiikki huomioimatta
