Biztonsági eszközök kiválasztása és tervezése fotovoltaikus rendszerekben

Az erőműveket általában a vadonba vagy a tetőre telepítik, és az alkatrészeket a szabadban kell elhelyezni. A természeti környezet zord, a természeti és ember okozta katasztrófák elkerülhetetlenek. A természeti katasztrófák, például tájfunok, hóviharok, valamint homok és por károsíthatják a berendezést. Az erőmű biztonsága nagyon fontos. Legyen szó elosztott kiserőműről vagy központi nagyméretű földi erőműről, vannak bizonyos kockázatok. Ezért a berendezést speciális biztonsági berendezésekkel kell felszerelni, például biztosítékokkal és villámvédelmi eszközökkel. , Mindig ügyeljen az erőmű biztonságára.

1. Biztosíték
A CHYT biztosíték egy áramvédő, amely az áramkör megszakításának elve szerint készül, az ömledék megolvasztásával a saját maga által termelt hővel, miután az áram egy bizonyos ideig meghaladja a megadott értéket. A biztosítékokat széles körben használják kisfeszültségű áramelosztó rendszerekben, vezérlőrendszerekben és elektromos berendezésekben. Rövidzárlat- és túláramvédelemként a biztosítékok az egyik leggyakrabban használt védelmi eszköz. A fotovoltaikus erőművek biztosítékait egyenáramú és váltóáramú biztosítékokra osztják.
A fotovoltaikus erőmű egyenáramú oldala több húrt köt párhuzamosan a DC kombináló doboz egyenáramú sínjéhez (centralizált séma) vagy a sztring inverterhez (sztring inverter séma) a séma konfigurációjának megfelelően. Több fotovoltaikus húr párhuzamos csatlakoztatása esetén, ha egy bizonyos láncban rövidzárlati hiba lép fel, a DC buszon és a hálózaton lévő többi húr rövidzárlati áramot biztosít a zárlati pontnak. Ha a megfelelő védőintézkedések hiányoznak, az a berendezések, például a csatlakoztatott kábelek égéséhez vezethet. Ugyanakkor a berendezés közelében lévő tartozékok megégését okozhatja. Jelenleg Kínában sok hasonló tetőtéri napelemes tűzeset történik, ezért minden egyes szál párhuzamos áramkörébe védőberendezéseket kell beépíteni a fotovoltaikus erőművek biztonságának fokozása érdekében.

Jelenleg az egyenáramú biztosítékokat kombinálódobozokban és inverterekben használják túláramvédelemre. A főbb invertergyártók a biztosítékokat is az egyenáramú védelem alapvető összetevőinek tekintik. Ugyanakkor a biztosítékgyártók, például a Bussman és a Littelfuse is piacra dobták a fotovoltaikus specifikus egyenáramú biztosítékokat.
A fotovoltaikus iparban az egyenáramú biztosítékok iránti növekvő kereslet miatt a hatékony védelem érdekében az egyenáramú biztosítékok helyes kiválasztása olyan probléma, amelyre mind a felhasználóknak, mind a gyártóknak kiemelt figyelmet kell fordítaniuk. Az egyenáramú biztosítékok kiválasztásakor nem másolhatja egyszerűen az AC biztosítékokat. Az elektromos specifikációk és a szerkezeti méretek, mivel a kettő között sok különböző műszaki specifikáció és tervezési koncepció található, annak átfogó mérlegeléséhez kapcsolódnak, hogy a hibaáram biztonságosan és megbízhatóan, baleset nélkül megszakítható-e.
1) Mivel az egyenáramnak nincs áram nulla keresztezési pontja, a hibaáram megszakítása esetén az ív csak a kvarchomok töltőanyag kényszerhűtésének hatására tud gyorsan kialudni, ami sokkal nehezebb, mint az ív megszakítása. AC ív. A forgács ésszerű tervezése és hegesztési módja, a kvarchomok tisztasága és szemcseméret-aránya, az olvadáspont, a kikeményedés módja és egyéb tényezők mind meghatározzák az egyenáramú ív kényszeroltásának hatékonyságát és hatását.
2) Ugyanazon névleges feszültség mellett az egyenáramú ív által keltett ívenergia több mint kétszerese a váltakozó áramú ívenergiának. Annak érdekében, hogy az ív minden szakasza szabályozható távolságon belül korlátozható és egyidejűleg gyorsan kialudható legyen, nem jelenik meg szakasz. Az ív közvetlenül sorba van kötve, hogy hatalmas energiamedencét hozzon létre, ami balesetet okoz, hogy a biztosíték kitörések a folyamatos ívelés miatt túl hosszú. Az egyenáramú biztosíték csöves teste általában hosszabb, mint a váltakozó áramú biztosítéké, különben a mérete normál használat során nem látható. A hibaáram fellépésekor a különbség súlyos következményekkel jár.
3) A Nemzetközi Biztosítéktechnológiai Szervezet ajánlása szerint a biztosíték testének hosszát 10 mm-rel kell növelni minden 150 V-os egyenfeszültség-növekedés esetén, és így tovább. Ha az egyenfeszültség 1000 V, a test hosszának 70 mm-nek kell lennie.
4) Ha a biztosítékot az egyenáramú áramkörben használják, figyelembe kell venni az induktivitás és a kapacitás energia komplex hatását. Ezért az L/R időállandó fontos paraméter, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni. Az adott vezetékrendszer zárlati hibaáramának előfordulása és csillapítása alapján kell meghatározni. A pontos értékelés nem jelenti azt, hogy tetszés szerint választhat szakot vagy melléket. Mivel az egyenáramú biztosíték L/R időállandója határozza meg a megszakítási ívenergiát, a törési időt és az áteresztő feszültséget, a csőtest vastagságát és hosszát ésszerűen és biztonságosan kell megválasztani.
Váltóáramú biztosíték: A hálózaton kívüli inverter kimenetén vagy a központi inverter belső tápegységének bemeneti végén AC biztosítékot kell tervezni és beépíteni, hogy megakadályozza a terhelés túláramot vagy rövidzárlatát.

2. Villámvédő
A fotovoltaikus rendszer fő része a szabadban van telepítve, és az elosztási terület viszonylag nagy. Az alkatrészek és a támasztékok vezetők, amelyek nagyon vonzóak a villám számára, így fennáll a közvetlen és közvetett villámcsapás veszélye. Ugyanakkor a rendszer közvetlenül kapcsolódik a kapcsolódó elektromos berendezésekhez és épületekhez, így a fotovoltaikus rendszerbe történő villámcsapás a kapcsolódó berendezéseket, épületeket és elektromos terheléseket is érinti. A fotovoltaikus energiatermelő rendszer villámkárosulásának elkerülése érdekében villámvédelmi és földelési rendszert kell felállítani.
A villámlás elektromos kisülési jelenség a légkörben. A felhő és az eső kialakulása során egyes részei pozitív, másik része negatív töltéseket halmoz fel. Amikor ezek a töltések egy bizonyos mértékig felhalmozódnak, kisülési jelenség lép fel, amely villámlást hoz létre. A villámlást közvetlen villámra és indukciós villámra osztják. A közvetlen villámcsapás olyan villámcsapást jelent, amely közvetlenül a fotovoltaikus tömbökre, egyenáramú áramelosztó rendszerekre, elektromos berendezésekre és vezetékeikre, valamint a közeli területekre esik. A közvetlen villámcsapás behatolásának két módja van: az egyik a fotovoltaikus tömbök fent említett közvetlen kisülése stb., így a nagy energiájú villámáram nagy része az épületekbe vagy berendezésekbe, vezetékekbe kerül; a másik, hogy a villám közvetlenül áthaladhat villámhárítón stb. A villámáramot a földbe továbbító eszköz kisül, aminek következtében a földpotenciál azonnal megemelkedik, és a villámáram nagy része fordítottan kapcsolódik a berendezésekhez és vezetékekhez. a védőföldelő vezetéken keresztül.

Az induktív villámlás a kapcsolódó épületek, berendezések és vezetékek közelében és távolabb keletkező villámcsapásokra utal, amelyek túlfeszültséget okoznak a kapcsolódó épületekben, berendezésekben és vezetékekben. Ez a túlfeszültség elektrosztatikus indukción vagy elektromágneses indukción keresztül sorba van kötve. a kapcsolódó elektronikus berendezésekre és vezetékekre, ami kárt okoz a berendezésekben és vezetékekben.
A nyílt terepen és magas hegyekben telepített nagyméretű vagy fotovoltaikus áramtermelő rendszereknél, különösen villámveszélyes területeken, villámvédelmi földelő berendezéseket kell felszerelni.
A túlfeszültség-védelmi készülék (Surge protection Device) nélkülözhetetlen eszköz az elektronikus berendezések villámvédelmében. Régen "villámhárítónak" vagy "túlfeszültségvédőnek" hívták. Az angol rövidítés SPD. A túlfeszültség-védő funkciója, hogy a tápvezetékbe és a jelátviteli vezetékbe belépő pillanatnyi túlfeszültséget korlátozza a berendezés vagy rendszer által elviselhető feszültségtartományon belül, vagy az erős villámáramot a földbe szivárogtassa, így megvédi a védett készüléket. a berendezés vagy a rendszer károsodásától. Ütés következtében megsérült. Az alábbiakban a fotovoltaikus energiatermelő rendszerekben általánosan használt levezetők főbb műszaki paramétereit ismertetjük.

(1) Maximális folyamatos üzemi feszültség Ucpv: Ez a feszültségérték azt a maximális feszültséget jelzi, amely a levezetőn keresztül alkalmazható. Ennél a feszültségnél a levezetőnek normálisan, hiba nélkül kell működnie. Ugyanakkor a feszültség folyamatosan terhelődik a levezetőre anélkül, hogy a levezető működési jellemzői megváltoznának.
(2) Névleges kisülési áram (In): Névleges kisülési áramnak is nevezik, amely a 8/20μs villámáram hullámforma áramcsúcsértékére utal, amelyet a levezető képes ellenállni.
(3) Maximális kisülési áram Imax: Ha egy szabványos villámhullámot 8/20 ms hullámformával egyszer alkalmaznak a védőre, a lökésáram maximális csúcsértéke, amelyet a védő képes ellenállni.
(4) Feszültségvédelmi szint Up(In): A védő maximális értéke a következő vizsgálatokban: 1KV/ms meredekségű áttörési feszültség; a névleges kisülési áram maradékfeszültsége.
A túlfeszültségvédő kiváló nemlineáris karakterisztikával rendelkező varisztort használ. Normál körülmények között a túlfeszültség-védő rendkívül nagy ellenállású állapotban van, a szivárgóáram pedig szinte nulla, ami biztosítja az áramrendszer normál tápellátását. Ha az áramellátó rendszerben túlfeszültség lép fel, a túlfeszültség-védő nanoszekundumon belül azonnal bekapcsol, hogy korlátozza a túlfeszültség nagyságát a berendezés biztonságos működési tartományán belül. Ezzel egyidejűleg a túlfeszültség energiája felszabadul. Ezt követően a védő gyorsan nagy impedanciájú állapotba vált, így nem befolyásolja az energiarendszer normál tápellátását.

Amellett, hogy a villám túlfeszültséget és áramot generálhat, ez a nagy teljesítményű áramkör zárásakor és leválasztásakor, az induktív terhelés és a kapacitív terhelés be- és kikapcsolásakor, valamint a nagy teljesítményű rendszer, ill. transzformátor. A nagy kapcsolási túlfeszültség és áram szintén károsítja a kapcsolódó berendezéseket és vezetékeket. A villám indukció elkerülése érdekében a kis teljesítményű inverter egyenáramú bemeneti végéhez varisztort kell hozzáadni. A maximális kisülési áram elérheti a 10kVA-t, ami alapvetően a háztartási fotovoltaikus villámvédelmi rendszerek igényeit tudja kielégíteni.