Պաշտպանիչ սարքեր արևային էներգիայի համակարգերի համար

Պաշտպանիչ սարքեր արևային էներգիայի համակարգերի համար

Արևային էներգիայի համակարգերը (PLTS) ավելի ու ավելի հաճախ են օգտագործվում տներում, առևտրային շենքերում, արդյունաբերություններում և հանրային հաստատություններում: Բացի մաքուր և առատ էներգիայի աղբյուր լինելուց, PLTS-ը կարող է նաև նվազեցնել էլեկտրաէներգիայի վճարները և բարձրացնել էներգետիկ անվտանգությունը: Այնուամենայնիվ, ինչպես մյուս էլեկտրական համակարգերը, PLTS-ը նույնպես բախվում է տարբեր ռիսկերի՝ լարման տատանումների, գերհոսանքների, կարճ միացումների, անուղղակի կայծակի հարվածների, տեղադրման սխալների և բաղադրիչների քայքայման՝ ջերմության և շրջակա միջավայրի պատճառով: Հետևաբար, պաշտպանիչ սարքերը կարևոր են համակարգի անվտանգ, կայուն և երկարատև աշխատանքի համար:

Այս հոդվածում քննարկվում են արևային էներգիայի համակարգերի հիմնական պաշտպանիչ սարքերը, դրանց համապատասխան գործառույթները և սովորաբար կիրառվող տեղադրման սկզբունքները։

Ինչո՞ւ են արևային էներգիայի համակարգերը պաշտպանության կարիք ունենում։

Արևային էլեկտրակայանը (PLTS) բաղկացած է մի քանի բաղադրիչներից՝ արևային (PV) մոդուլներ, հաստատուն հոսանքի մալուխներ և միակցիչներ, կոմբինատորային տուփ, ինվերտոր, մարտկոցներ (եթե հիբրիդային/ցանցից դուրս համակարգ է) և փոփոխական հոսանքի բաշխիչ վահանակ, որը միացված է բեռին կամ PLN ցանցին: Յուրաքանչյուր բաղադրիչ ունի տարբեր բնութագրեր և վտանգներ: Հաստատուն հոսանքի կողմը կարող է ունենալ բարձր լարումներ և մեծ հոսանքներ, որոնք շարունակում են հոսել լույսի դեպքում, ուստի հոսանքի ընդհատումը և խափանումների կարգավորումը տարբերվում են փոփոխական հոսանքի կողմի համեմատ: Միևնույն ժամանակ, փոփոխական հոսանքի կողմը ենթարկվում է էլեկտրական տեղադրման տարածված ռիսկերի, ինչպիսիք են գերհոսանքը, մեկուսացման խափանումը և հոսանքի արտահոսքը:

Առանց պատշաճ պաշտպանության, աննշան խանգարումը կարող է հանգեցնել ինվերտորի վնասման, կարճ միացման, հրդեհի կամ նույնիսկ վտանգի ենթարկել տեխնիկների և շենքի բնակիչների անվտանգությունը: Պատշաճ պաշտպանությունը նաև պարզեցնում է սպասարկումը. համակարգը կարող է մեկուսացվել հատված առ հատված, անսարքությունը կարող է տեղայնացվել, և բաղադրիչները կարող են անվտանգ փոխարինվել:

1) հաստատուն հոսանքի և փոփոխական հոսանքի ապահովիչներ

Ապահովիչները ամենապարզ և ամենատարածված պաշտպանիչ սարքերն են: Դրանց գործառույթը գերհոսանքի կամ կարճ միացման դեպքում հոսանքի հոսքը ընդհատելն է: Արևային էլեկտրակայաններում (PLTS) հաստատուն հոսանքի ապահովիչները հաճախ տեղադրվում են յուրաքանչյուր վահանակային շարքի (մոդուլների շարք) վրա՝ նախքան կոմբինատորի տուփի կամ ինվերտորի մեջ մտնելը: Սա կարևոր է, քանի որ եթե մեկ շարքը խափանվի, մյուս շարքերից հակադարձ հոսանքը կարող է հոսել վնասված շարքին և տաքացնել մալուխները կամ միակցիչները:

Փոխարկիչի ելքային կողմում տեղադրված է փոփոխական հոսանքի ապահովիչ՝ փոփոխական հոսանքի շղթան գերհոսանքից պաշտպանելու համար: Ապահովիչի ընտրության ժամանակ պետք է հաշվի առնվեն հոսանքի անվանական արժեքը, անջատման հզորությունը և հաստատուն կամ փոփոխական հոսանքի համար պիտանիությունը: Հաստատուն հոսանքի ապահովիչները չեն կարող պարզապես փոխարինվել փոփոխական հոսանքի ապահովիչներով, քանի որ հաստատուն աղեղային հոսանքի մարումն ավելի դժվար է:

2) MCB և MCCB (Շրջանակի անջատիչ)

Փոքրիկ և ձուլված պատյանով անջատիչները (MCB) ծառայում են որպես գերհոսանքային և կարճ միացման պաշտպանություն, և կարող են օգտագործվել նաև որպես ձեռքով անջատիչներ: AC կողմից MCB-ները սովորաբար օգտագործվում են բեռնման շղթաների և բաշխման գծերի համար: DC կողմից կան հատուկ DC MCB-ներ, որոնք նախատեսված են DC լարումների և աղեղային բնութագրերի համար:

Ապահովիչների նկատմամբ անջատիչների առավելությունն այն է, որ դրանք կարող են վերագործարկվել անջատվելուց հետո (եթե խափանման պատճառը վերացված է): Այնուամենայնիվ, արևային ֆոտովոլտային տեղադրումները հաճախ համատեղում են ապահովիչներն ու անջատիչները՝ կախված նախագծային պահանջներից, հոսանքի վարկանիշից և լարերի կոնֆիգուրացիայից:

3) SPD (Ավելացումից պաշտպանության սարք) կամ լարման ալիքներից պաշտպանող սարք

Արևային էլեկտրակայանները (SPD) պաշտպանում են սարքավորումները անուղղակի կայծակի, մեծ բեռի անջատման կամ ցանցի խափանումների հետևանքով առաջացած անցողիկ լարման տատանումներից: Լարման տատանումները կարող են վնասել ինվերտորները, MPPT-ները, մոնիտորինգի համակարգերը և կապի սարքերը: Արևային էլեկտրակայաններում (PLTS) SPD-ները սովորաբար տեղադրվում են հետևյալի վրա.

– Հաստատուն հոսանքի կողմ՝ կոմբայնատորի տուփի կամ ինվերտորի մուտքի մոտ (SPD DC):
– AC կողմ՝ ինվերտորի ելքային բաշխիչ վահանակի վրա (SPD AC):
– Հաղորդակցման ուղի՝ ethernet/RS485, եթե կա խոցելի մոնիտորինգի սարքավորում։

SPD-ի ընտրությունը հաշվի է առնում դասը (Տիպ 1/Տիպ 2), համակարգի լարումը և ալիքային հոսանքի հզորությունը: Բարձր կայծակնային ռիսկ ունեցող վայրերի կամ կայծակնային պաշտպանության համակարգեր ունեցող շենքերի համար SPD-ի և հողանցման համակարգի միջև համակարգումը կարևոր է:

4) RCD/ELCB/RCCB (Հոսանքի արտահոսքի պաշտպանություն)

RCD-ն (մնացորդային հոսանքի սարք) կամ ELCB/RCCB-ն հայտնաբերում է գետնին հոսանքի արտահոսքը, որը կարող է առաջացնել էլեկտրական հարված կամ հրդեհ: AC համակարգերում RCD-ները սովորաբար օգտագործվում են մարդկանց անուղղակի շփումից պաշտպանելու համար: Արևային էլեկտրակայաններում դրանց կիրառումը պահանջում է հաշվի առնել ինվերտորի տեսակը (անտրանսֆորմատոր կամ անտրանսֆորմատոր) և RCD-ի աշխատանքի վրա ազդող բաղադրիչների DC արտահոսքի հնարավորությունը:

Որոշ համակարգերում օգտագործվում է RCD-ի որոշակի տեսակ (օրինակ՝ A կամ B տիպ)՝ համաձայն ինվերտորի արտադրողի առաջարկությունների և տեղադրման ստանդարտների: Սա ապահովում է, որ RCD-ն կեղծ անջատում չանի, բայց մնա արդյունավետ վտանգավոր հոսանքի արտահոսքի դեպքում:

5) Հաստատուն հոսանքի մեկուսիչ (Հաստատուն հոսանքի անջատիչ)

Հաստատուն հոսանքի մեկուսիչը անջատիչ է, որը թույլ է տալիս տեխնիկներին անվտանգ կերպով անջատել արևային վահանակների և ինվերտորի միջև միացումը: Սա կարևոր է ինվերտորի սպասարկման, բաղադրիչների փոխարինման կամ ստուգման ժամանակ: Քանի որ արևային ֆոտովոլտային կողմը կշարունակի էլեկտրաէներգիա արտադրել լույսի ազդեցության տակ, անվտանգ և հստակ նշված անջատումը կանխում է էլեկտրական հարվածի և հաստատուն հոսանքի աղեղների առաջացման ռիսկը:

Հաստատուն հոսանքի մեկուսիչները պետք է ունենան համապատասխան լարման և հոսանքի վարկանիշներ և հատուկ նախագծված լինեն հաստատուն հոսանքի համար՝ աղեղը մարելու համար։ Դրանք սովորաբար տեղակայված են ինվերտորի մոտ, իսկ որոշ նախագծերում դրանք նաև տեղակայված են համակցիչի տուփում։

6) Մարտկոցի պաշտպանություն. BMS, ապահովիչներ և անջատիչներ

Մարտկոցներով աշխատող համակարգերում (ցանցից անջատված կամ հիբրիդային) մարտկոցի պաշտպանությունը կարևորագույն նշանակություն ունի, քանի որ մարտկոցները կուտակում են մեծ քանակությամբ էներգիա և կարող են շատ բարձր հոսանքներ արձակել կարճ միացման ժամանակ: Տարածված պաշտպանիչ սարքերն են՝

– BMS (մարտկոցի կառավարման համակարգ). վերահսկում է յուրաքանչյուր մարտկոցի լարումը, ջերմաստիճանը, լիցքավորման/լիցքաթափման հոսանքը և անջատվում է, եթե պարամետրերը գերազանցում են անվտանգ սահմանները։
– Մարտկոցի գծի վրա տեղադրված ապահովիչ կամ հաստատուն հոսանքի անջատիչ. պաշտպանում է մալուխները և սարքավորումները կարճ միացման հոսանքներից։
– Կոնտակտոր կամ ռելե. թույլ է տալիս ավտոմատ անջատում աննորմալ պայմաններում։

Այս պաշտպանությունը օգնում է կանխել գերտաքացումը, բջիջների վնասումը և որոշակի տեսակի մարտկոցների ջերմային արտահոսքի ռիսկը։

7) Հողանցում (հողանցում/հողանցում) և միացում

Հողանցումը միայն «մալուխը գետնին միացնելը» չէ, այլ համակարգ, որը նախատեսված է խափանման և ալիքային հոսանքները անվտանգ կերպով ուղղորդելու, շփման լարումները նվազեցնելու, ինչպես նաև SPD-ների և արտահոսքի հոսանքից պաշտպանության արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Արևային էլեկտրակայաններում հողանցումը ներառում է.

– Մոդուլի շրջանակի և ամրացման կառուցվածքի հողանցում
– Ինվերտորի և էլեկտրական վահանակի հողանցում
- Մետաղական մասերի միջև կապում՝ պոտենցիալ տարբերությունները կանխելու համար

Հողանցման նախագծումը կախված է համակարգի տեսակից (ցանցային կապ, հիբրիդ), ինվերտորի տեսակից և տեղական ստանդարտներից: Վատ հողանցումը կարող է SPD-ն անարդյունավետ դարձնել և մեծացնել վնասման ռիսկը լարման կտրուկ տատանումների ժամանակ:

8) Ջերմային պաշտպանություն և մալուխների կառավարում

Բացի էլեկտրական սարքերից, մեխանիկական և ջերմային գործոնները նույնպես կարևոր դեր են խաղում: Արևի տակ գտնվող հաստատուն հոսանքի մալուխները, թույլ միակցիչները կամ վատ տեղադրված մալուխները կարող են հանգեցնել տաք կետերի, մեկուսացման քայքայման և հրդեհների: Հետևաբար, որոշ կարևոր պաշտպանիչ միջոցառումներ ներառում են.

– Արևային ֆոտովոլտային մալուխների ընտրություն՝ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմանը և բարձր ջերմաստիճանին դիմացկուն մեկուսացմամբ
– Խոցելի տարածքներում խողովակների կամ մալուխների պաշտպանիչների օգտագործումը
– Դասավորեք մալուխները այնպես, որ դրանք չսեղմեն, չկպչեն սուր եզրերին և ունենան լարվածության նվազեցում։
– Ստուգեք, որ MC4 (կամ նմանատիպ) միակցիչը համատեղելի է և տեղադրված է պտտող մոմենտին համապատասխան։

Թեև դա կարող է պարզ թվալ, այս պրակտիկան հաճախ երկարաժամկետ անվտանգության բանալին է։

Լավ պաշտպանության տեղադրման սկզբունքները

Ընդհանուր առմամբ, պաշտպանությունը տեղադրվում է խափանման կամ էներգիայի աղբյուրի հնարավոր աղբյուրին հնարավորինս մոտ՝ լարային ապահովիչներ կոմբայնի մոտ, SPD-ներ՝ ինվերտորի/վահանակի մոտ, մարտկոցի անջատիչներ՝ մարտկոցի մոտ, իսկ մեկուսիչներ՝ արտակարգ իրավիճակներում հեշտությամբ հասանելի կետերում: Ավելին, սարքերի միջև համակարգումը կարևոր է. MCB-ի, ապահովիչների և մալուխների անվանական արժեքները պետք է համապատասխանեցվեն այնպես, որ խափանմանը ամենամոտ գտնվող սարքը միանա, այլ ոչ թե անջատի ամբողջ համակարգը:

Փաստաթղթավորումը նույնպես պաշտպանության մաս է կազմում. պիտակները, միագիծ դիագրամները և արտակարգ իրավիճակներում անջատման ընթացակարգերը օգնում են տեխնիկներին և օգտագործողներին արագ և անվտանգ գործել։

Penutup

Արևային էներգիայի համակարգի պաշտպանիչ սարքավորումները ներդրում են, որոնք որոշում են սարքավորումների անվտանգությունը, հուսալիությունը և կյանքի տևողությունը: Հալիչները, բազմաֆունկցիոնալ լարման միակցիչները (MCB/MCCB), արտանետիչ միակցիչները (SPD), RCD-ները, մշտական ​​հոսանքի մեկուսիչները, մարտկոցի պաշտպանությունը BMS-ի միջոցով և պատշաճ հողանցումը հիմնական տարրեր են, որոնք պետք է պլանավորվեն նախագծման սկզբից: Պատշաճ պաշտպանության և ստանդարտ տեղադրման դեպքում արևային էներգիայի համակարգը ոչ միայն կարտադրի մաքուր էներգիա, այլև կաշխատի անվտանգ և երկարաժամկետ հեռանկարում նվազագույն խափանումներով:

Եթե ​​ցանկանում եք, կարող եմ այս հոդվածը հարմարեցնել ավելի տեխնիկական տարբերակի (պաշտպանության սխեմաների օրինակներով և ընդհանուր գնահատման առաջարկություններով) կամ ավելի պարզ տարբերակի՝ ոչ պրոֆեսիոնալ ընթերցողի համար։