Hvorfor skal enhver solcelleinstallation inkludere en solspændingsafleder?

Solcelleanlæg (PV) er udsat for elektriske overspændinger, der kan forårsage dyre skader og strømafbrydelser. Denne artikel forklarer, hvorfor enhver solcelleinstallation har brug for en Solar Surge-afleder - en enhed, der beskytter kritisk udstyr mod forbigående overspændinger.

1. Hvad er enSoloverspændingsafbryder?

En overspændingsafleder, også kendt som en overspændingsbeskyttelsesanordning (SPD), er en elektrisk komponent, der beskytter systemer mod overspændinger. Overspændingsafledere stopper eller absorberer ikke overspændinger forårsaget af lynnedslag. I stedet omgår de eller aflader de overspændinger for at begrænse skader på elektrisk udstyr inde i en ejendom. Disse enheder forhindrer fortsat strøm af højspændingsstrømme ved at lede dem til jorden.

Når en overspænding passerer gennem en leder, afbryder aflederen sin isolering, så overspændingen kan rejse til jorden. Når spændingsniveauet vender tilbage til det normale, genoprettes isoleringen mellem lederen og jorden. Strømmen af ​​strømmen mod jorden stopper derefter.

En Solar Surge-afleder er en SPD specielt designet til solcelleanlæg. Det beskytter solcelleanlæg mod forbigående overspændinger og permanente overspændinger forårsaget af defekter i lederen eller fejl i transformere.

Transiente overspændinger er midlertidige stigninger i spændingen til mere end 10 procent over distributionsnettets nominelle værdi i flere cyklusser. Ved permanente overspændinger forbliver spændingsniveauet permanent højt.

Et komplet lynbeskyttelsessystem omfatter luftterminaler (lynafledere), nedledere, overspændingsbeskyttere, potentialudligning og et jordingssystem. Dette er den første forsvarslinje mod et direkte lynnedslag.

2. Hvorfor har solsystemer brug for en overspændingsbeskytter?

Solcelleanlæg er modtagelige for elektriske overspændinger, som kan forårsage dyre skader på udstyr og resultere i midlertidige strømafbrydelser. Elektriske overspændinger kan være forårsaget af eksterne faktorer som lynnedslag, interne fejlfunktioner eller udsving i det elektriske net.

Fysisk eksponering gør solsystemer sårbare

Solcellepaneler er typisk installeret i åbne områder, på tage eller på tværs af store marker, hvor de kan blive udsat for miljømæssige forhold. De store overfladearealer og udsatte placeringer, såsom på hustage eller på jorden i åbne rum, gør solpaneler udsat for lynnedslag, der kan forkorte deres levetid.

Selv når et solcellepanel ikke bliver direkte ramt af lynet, kan lynaktivitet i nærheden inducere farlige spændinger, der kan beskadige kritiske komponenter. Når lynet rammer nærliggende strukturer, forsyningsledninger eller jorden, kan de resulterende elektromagnetiske felter inducere transiente spændinger i solsystemets ledninger. Disse inducerede overspændinger kan bevæge sig gennem installationen og beskadige udstyr langt fra det oprindelige angrebssted.

Omfattende kabling skaber veje til overspændinger

Fordi fotovoltaiske systemer ofte omfatter omfattende DC-kabler og indbyrdes forbundet elektrisk udstyr, giver de flere veje til overspændingsstrømme til at udbrede sig. Deres omfattende ledningsnetværk kan fungere som ledere og indføre transiente spændinger i systemet.

Både DC og AC sider har brug for beskyttelse

Et unikt kendetegn ved fotovoltaiske systemer er, at de fungerer på både DC og AC elektriske kredsløb. Overspændinger kan trænge ind gennem begge sider af systemet. Effektive soloverspændingsbeskyttelsesstrategier adresserer både DC- og AC-kredsløb for at give omfattende dækning.

DC-siden inkluderer: solcellemoduler, strengledninger, kombinerbokse, DC-afbrydere og inverterindgange. AC-siden inkluderer: inverterudgange, distributionsudstyr, transformere, forsyningsforbindelser og anlægs elektriske systemer.

Beskyttelse af kun én del af systemet kan efterlade andet kritisk udstyr sårbart over for beskadigelse.

Overspændingsbeskyttelse bliver ofte overset

Mange solcelleejere fokuserer på paneleffektivitet, invertervalg og energiproduktionsprognoser. Elektrisk beskyttelse overses ofte, indtil der opstår en kostbar fejl. Overspændingshændelser kan opstå uventet og forårsage omfattende skader på solcelleudstyr, hvilket fører til nedetid, reparationsomkostninger og tabt energiproduktion.

En stigningshændelse kan resultere i udgifter til udskiftning af udstyr, arbejdsomkostninger, systemnedetid, reduceret energiproduktion, mistede indtægtsmuligheder, øgede vedligeholdelseskrav og forsikringskrav.

Nogle udviklere vælger måske ikke at inkludere overspændingsbeskyttelsesenheder for at holde de oprindelige omkostninger ved et projekt nede. Dette kan dog resultere i højere vedligeholdelsesomkostninger senere, hvis udstyret er beskadiget af en bølge og skal repareres eller udskiftes.

Den økonomiske sag for overspændingsbeskyttelse

Investering i soloverspændingsbeskyttelse er ofte en lille brøkdel af de samlede projektomkostninger. Alligevel kan det hjælpe med at forhindre tab, der langt overstiger omkostningerne ved selve beskyttelsesanordningerne. For kommercielle installationer og installationer i brugsskala kan nedetid hurtigt omsættes til betydelige indtægtstab. Selv en kort afbrydelse i driften kan påvirke produktionsmål og økonomiske resultater.

3. Hvad sker der, når lynet rammer et solcelleanlæg?

Lyn udgør betydelige risici for fuldstændig eller delvis ødelæggelse af solcelleanlæg enten umiddelbart fra et direkte nedslag eller gennem degenerativ skade fra et indirekte nedslag.

Direkte lynnedslag

Direkte lynnedslag kan producere enorme mængder energi, der er i stand til at forårsage katastrofale skader. Når lynet rammer et solpanel, forårsager det en induceret transient strøm i systemets ledningsløkker. Dette fører til svigt af isolering, paneler, inverter og kommunikationsudstyr.

Indirekte lyneffekter

Indirekte lyneffekter er ofte mere almindelige og kan være lige så problematiske. Overspændinger kan påvirke installationen af ​​et solpanelsystem på flere måder:

• Fra direkte nedslag til det eksterne lynbeskyttelsessystem i en struktur, i nærheden af ​​den, og endda til selve PV-installationen

• Fra lyninducerede strømme fordelt på det elektriske netværk

• Fra overspændinger transmitteret fra det elektriske netværk af atmosfærisk oprindelse (lyn) eller på grund af operationer

• Fra variationer i det elektriske felt på grund af lynnedslag

• Fra nettet, hvis lynet rammer mellem- eller lavspændingsledere

• Fra jorden, hvis lynet rammer tæt på PV’ens inverter

• Fra DC-siden, hvis lynet rammer PV-modulerne

Skader på nøglekomponenter

Hvis et solcelleanlæg oplever en overspænding og ikke er beskyttet med lyn- eller overspændingsafledere, kan det lide skader på udstyr lige fra lynnedbrændingshuller i panelerne til nedbrydning af moduler og invertere eller sekundære systemer såsom overvågningsudstyr og trackerstyringer.

Specifikke komponenter med de største chancer for fejl inkluderer kombinationsboksen og MPPT (maksimal power point tracker-enhed). Nogle solcelleanlæg kan modstå fysiske eller kredsløbsskader på deres paneler. Deres kredsløbsstyringer og energilagringsenheder vil dog øjeblikkeligt være ubrugelige efter et lynnedslag.

Skjulte langsigtede effekter

Selvom der ikke er nogen indledende strømafbrydelser, kan installationen stadig lide under sekundære effekter fra skader på udstyret. Disse kan reducere mængden af ​​strøm, systemet kan generere. Disse virkninger tilskrives nogle gange fejlagtigt udstyrsfejl eller fabrikationsfejl, hvis det ikke umiddelbart er tydeligt, at de var forårsaget af en stigning.

Hvis et PV-modul er beskadiget, resulterer det i tab af udgangseffekt fra en streng. Beskadigelse af en inverter kan skære eller begrænse output fra en stor del af installationen.

Vigtigheden af ​​korrekt SPD-placering

Et overspændingsbeskyttelsesnetværk bør installeres i et solenergisystems jævnstrøms- og vekselstrømsdistributionsnetværk for at beskytte kritiske kredsløb. Det samlede antal SPD'er, der er nødvendige i et solcelleanlæg, varierer afhængigt af afstanden mellem paneler og inverter.

Generelle installationsvejledninger omfatter:

• I AC-ledninger bør overspændingsbeskyttelse udløses på hver strømleder til jorden.

• Hvis kabellængden mellem solpaneler er under 10 meter, bør en SPD installeres ved inverteren, kombinationsbokse eller tættere på solpanelerne.

• I installationer med DC-kabler over 10 meter vil der være behov for flere overspændingsbeskyttere i både inverter- og solcellemodulets ende af kablerne.

• I et solcelleanlæg til boliger med mikroinvertere, der har korte DC-kabler, men længere AC-kabler, bør SPD'er installeres ved kombinationsboksen for at beskytte hjemmet mod forbigående overspændinger.

SPD'er bør installeres på invertere for at beskytte DC-indgangene og AC-udgangene med jording på både de positive og negative DC-ledninger. Kombiner- og styrekredsløb samt overvågnings- og sporingssystemer bør beskyttes for at forhindre interferens med elektricitetsstrømme og tab af data.

4. Resumé

Enhver solcelleinstallation bør omfatte en solenergiafleder. Solcelleanlæg er udsat for elektriske overspændinger fra lynnedslag, netudsving og interne fejlfunktioner.

En overspændingshændelse kan beskadige invertere, paneler, kombinationsbokse, overvågningsudstyr og energilagringsenheder. Skader kan resultere i omkostninger til udskiftning af udstyr, nedetid i systemet, reduceret energiproduktion og tabt omsætning.

Selvom ingen umiddelbar skade er synlig, kan overspændinger forårsage skjult forringelse, der reducerer strømudgangen over tid. Disse effekter forveksles ofte med fabrikationsfejl.

Soloverspændingsbeskyttelse er ikke en mulighed - det er en nødvendighed. Installation af SPD'er på både DC- og AC-siden af ​​systemet med korrekt jordforbindelse hjælper med at beskytte kritisk udstyr og opretholde pålidelig energiproduktion.

Overspændingsbeskyttelse er en nødvendig komponent i enhver elektrisk installation, men den erstatter ikke en ordentlig lynbeskyttelsesløsning. Et komplet lynbeskyttelsessystem, der inkluderer luftterminaler, nedledere, overspændingsbeskyttere, potentialudligning og et jordingssystem er den første forsvarslinje mod et direkte lynnedslag.

YRO er forpligtet til at levere pålidelige overspændingsbeskyttelsesanordninger til solcelleanlæg. For optimal beskyttelse skal du altid konsultere lokale regler, se producentens specifikationer og arbejde med certificerede komponenter.

At vælge den rigtige overspændingsbeskyttelse sikrer din solenergiinvestering. Det forhindrer dyre skader og sikrer pålidelig, langsigtet energiproduktion.