Apsaugokite savo saulės baterijų sistemą nuo žaibo
Saulės baterijų (PLTS) naudojimas vis labiau populiarėja namuose, komerciniuose pastatuose ir pramonės objektuose. Saulės baterijų įrengimas ne tik taupo elektros energijos sąnaudas ir palaiko švarią energiją, bet ir padidina turto vertę. Tačiau yra viena rizika, kuri dažnai nepastebima: žaibo smūgiai ir įtampos šuoliai, kuriuos sukelia netoliese esantis žaibas. Be tinkamos apsaugos žaibas gali pažeisti baterijas, keitiklius, baterijas ir net elektroninius prietaisus pastate. Būtent čia žaibolaidžiai ir žaibosaugos sistemos atlieka lemiamą vaidmenį užtikrinant saulės baterijų sistemos saugumą ir patikimumą.
Kodėl saulės baterijos yra pažeidžiamos žaibo?
Saulės baterijos paprastai įrengiamos atvirose vietose ir ant pakeltų konstrukcijų, tokių kaip stogai, stogeliai arba ant sausumos esančių konstrukcijų. Šiose vietose jos yra labiau veikiamos atmosferos elektrinių laukų audrų metu. Be to, saulės fotovoltinių sistemų laidumas yra ilgas – nuolatinės srovės kabeliai nuo modulių iki keitiklio, kintamosios srovės kabeliai iki elektros skydinės, metaliniai rėmai ir įžeminimo linijos. Žaibui trenkus tiesiai arba esant žaibo indukcijai netoliese, didelė energija gali „išsilieti“ per kabelius ir rėmus, sukeldama įtampos šuolius, kurie pažeidžia jautrius elektroninius komponentus.
Svarbu suprasti, kad žala ne visada atsiranda dėl tiesioginio smūgio į saulės elektrinę. Žaibas, trenkiantis į medžius, bokštus ar žemę šalia namų, taip pat gali sukelti įtampą saulės elektrinės kabeliuose. Inverteriai ir stebėjimo įrenginiai paprastai yra labiausiai pažeidžiami, nes juose yra puslaidininkinių komponentų, kurie yra jautrūs viršįtampiams.
Žaibolaidžiai: ne tik apie žaibo „gaudymą“
Terminas „žaibolaidis“ dažnai klaidingai suprantamas kaip įtaisas, apsaugantis nuo žaibo trenksmo. Iš tikrųjų žaibosaugos sistema (ŽS) nesustabdo žaibo, o suteikia saugų kelią žaibo srovei tekėti į žemę. Jos paskirtis – sumažinti gaisro, konstrukcijų pažeidimų ir elektros įrangos, įskaitant saulės baterijų sistemas, pažeidimų riziką.
Gera žaibosaugos sistema paprastai apima:
1. Oro terminalas (antgalis/strypas) arba gaudyklė tam tikrame taške.
2. Žaibo srovę nukreipiantis laidininkas (nuleidžiantis kabelis).
3. Įžeminimo sistema, skirta saugiai nuleisti srovę į žemę.
4. Apsaugos nuo viršįtampių įtaisas (SPD), skirtas atlaikyti įtampos šuolius nuolatinės ir kintamosios srovės linijose.
PLTS atveju vien žaibolaidžių nepakanka, jei jie nėra derinami su SPD ir tinkamu sujungimu / įžeminimu.
Žaibo rizika saulės energijos sistemose: realūs nuostoliai
Žaibo poveikis saulės baterijų sistemoms gali būti toks:
– Inverterio pažeidimai: vienas brangiausių komponentų, kurį dažniausiai paveikia viršįtampiai.
– Skydo modulio pažeidimai: karštosios vietos, mikroįtrūkimai arba jungiamųjų dėžučių pažeidimai.
– Akumuliatoriaus ir įkrovimo valdiklio pažeidimai: hibridinėse / autonominėse sistemose įtampos šuoliai gali pažeisti BMS arba valdiklį.
– Stebėjimo ir ryšio sutrikimai: gali sugesti duomenų kaupimo įrenginiai, maršrutizatoriai ir net išmanieji skaitikliai.
– Gaisras: didelės žaibo srovės gali sukelti kibirkštis, išlydyti laidus arba pažeisti izoliaciją.
Be remonto išlaidų, saulės elektrinės prastovos reiškia ir energijos gamybos bei sutaupymo nuostolius.
Kada jums reikia žaibolaidžio?
Apskritai žaibo apsauga tampa svarbesnė, jei:
– Pastatas yra vietovėje, kurioje žaibuoja daug (daug dienų su perkūnija).
– Saulės baterijos įrengiamos ant aukštų pastatų arba stovi atskirai atvirose erdvėse.
– Netoliese yra aukštesnių statinių (bokštų, aukštų medžių), į kuriuos smūgio metu gali pasikeisti žemės potencialas.
– Aukštos kokybės saulės energijos sistema (didelė talpa, aukščiausios kokybės inverteris, akumuliatorius).
– Jautri namų įranga (serveriai, automatikos įrenginiai, medicinos prietaisai ir kt.).
Siekiant tikrumo, idealiu atveju reikėtų atlikti rizikos analizę, remiantis taikomais žaibosaugos standartais.
Svarbūs saulės elektrinių žaibosaugos komponentai
1. Išorinė žaibosaugos sistema (ŽS)
Išorinės ŽAI sistemos (ŽAI) skirtos apsaugoti pastatų konstrukcijas nuo tiesioginių žaibo smūgių. Vandens gnybtų ir lietvamzdžių išdėstymas turi būti atliekamas atsižvelgiant į saugomą teritoriją, siekiant užtikrinti, kad saulės baterijos būtų „saugioje zonoje“. Daugeliu atvejų ant stogo montuojamos saulės baterijos turi būti išdėstytos apsauginėje zonoje arba ŽAI sistema turi būti sureguliuota taip, kad būtų apsaugota baterijų sritis.
Į ką atkreipti dėmesį:
– Žemyn nukreipto laidininko kelias turi būti kuo trumpesnis ir tiesesnis.
– Venkite staigių lenkimų, kurie padidina varžą.
– Naudokite standartinių dydžių laidininkus.
– Užtikrinkite, kad mechaninės jungtys būtų tvirtos ir atsparios korozijai.
2. Tinkamas įžeminimas ir sujungimas
Įžeminimas yra labai svarbus. Be tinkamo įžeminimo žaibo srovės gali rasti alternatyvius kelius per elektros instaliacijas ir elektroninius prietaisus.
Svarbūs principai:
– Visos svarbios metalinės dalys (skydo rėmas, tvirtinimo konstrukcija, jungimo dėžutė, keitiklio korpusas) turi būti prijungtos prie įžeminimo sistemos.
– Stenkitės turėti integruotą įžeminimo sistemą: saulės baterijų įžeminimas ir žaibolaidžio įžeminimas negali būti „atskirai“ be planavimo, nes potencialų skirtumas gali būti pavojingas.
– Geros dirvožemio varžos vertės padeda saugiau išsklaidyti energiją (tikslinės vertės skiriasi priklausomai nuo standartų ir dirvožemio sąlygų).
3. Viršįtampių apsaugos įtaisas (SPD) Nuolatinės srovės linija
Nuolatinės srovės apsaugos įtaisas (SPD) yra įrengtas siekiant apsaugoti kelią nuo modulio iki keitiklio / jungimo dėžutės. Šis SPD yra labai svarbus, nes skydo gija gali veikti kaip „antena“, kuri fiksuoja žaibo indukciją.
Bendros rekomendacijos:
– Priklausomai nuo sistemos konstrukcijos, nuolatinės srovės SPD sumontuokite šalia keitiklio ir (arba) jungimo dėžutėje.
– Pasirinkite SPD, kurio vardinė vertė atitiktų nuolatinės srovės grandinės įtampą ir konfigūraciją (pvz., 600 V / 1000 V / 1500 V nuolatinė srovė).
– Įsitikinkite, kad yra būsenos indikatorius ir jį būtų lengva pakeisti, kai jis „baigia“ veikti.
4. Kintamosios srovės linijos SPD ir apsauga pagrindiniame skydelyje
Be nuolatinės srovės pusės, taip pat turi būti apsaugota kintamosios srovės pusė:
– Kintamosios srovės SPD įrengiamas skirstomojoje skydinėje šalia keitiklio ir (arba) pagrindinio pastato skydo.
– Jei yra PLN tinklas, viršįtampiai gali atsirasti ir iš elektros tinklų, o ne tik iš saulės baterijų.
Siekiant maksimalios apsaugos, dažnai naudojama sluoksniuotos apsaugos (kaskados) koncepcija: SPD prie įvado ir papildomas SPD šalia svarbios įrangos.
5. Duomenų / ryšio kelio apsauga
Daugelyje saulės fotovoltinių sistemų naudojamos RS485, Ethernet arba kitos ryšio linijos. Šiose linijose taip pat gali būti viršįtampių. Naudokite:
– SPD, skirtas Ethernet/RS485, jei kabelis yra už patalpos ribų arba ilgas.
– Ryšio kabelius tieskite atokiau nuo indukcijai jautrių elektros linijų.
Įrengimo praktika, padedanti sumažinti riziką
Be įrangos, labai svarbu ir montavimo praktika:
– Laikykite laidus trumpus ir tvarkingus, venkite didelių kilpų, kurios padidina indukciją.
– Atskirti nuolatinės ir kintamosios srovės linijas nuo žaibolaidžio žemyn jungiamosios linijos.
– Naudokite gerus vamzdžius / kabelių kanalus ir kabelių tvarkymą, kad sumažintumėte mechaninius pažeidimus.
– Įsitikinkite, kad MC4 jungtis ir skirstomoji dėžutė yra sandariai sujungti, kad išvengtumėte drėgmės ir korozijos, kurios gali pabloginti gedimą viršįtampio metu.
Reguliarus techninis aptarnavimas ir apžiūra
Žaibosaugos sistemos nėra „įrengiamos ir pamirštamos“. Jas reikia patikrinti bent kartą per metus arba po didelės audros:
– Patikrinkite SPD indikatorių (daugelis SPD turi žalią/raudoną langelį).
– Įsitikinkite, kad įžeminimo jungtis nėra atsilaisvinusi arba pažeista korozijos.
– Patikrinkite žemyn nukreiptą laidininką ir jo spaustukus.
– Periodiškai matuokite įžeminimo varžą, ypač jei pasikeičia grunto sąlygos (sausasis sezonas, statybos, žemės darbai).
Jei pastebėsite, kad SPD nebeveikia, nedelsdami jį pakeiskite, nes apsauga nuo viršįtampių tampa neveiksminga.
Išvada
Saulės baterijų sistemos apsaugai nuo žaibo reikalingas visapusiškas požiūris: išorinė žaibo apsauga nuo tiesioginių smūgių, tinkamas įžeminimas ir sujungimas energijai valdyti bei žaibo viršįtampių apsaugos įtaisai (SPD) nuolatinės, kintamosios ir ryšio pusėse, kad būtų atlaikyti įtampos šuoliai. Saulės baterijos yra ilgalaikė investicija, todėl žaibo apsaugos sistema yra būtina siekiant užtikrinti, kad jos išliktų saugios, stabilios ir gamintų optimalią energiją ateinančius metus.
Jei planuojate įrengti arba jau turite saulės fotovoltinę sistemą, apsvarstykite galimybę pasikonsultuoti su techniku, kuris išmano žaibosaugos ir įrengimo standartus. Tinkamai suprojektavę ir įrengę sistemą, galėsite mėgautis saulės energijos teikiama nauda nesijaudindami dėl žaibų padarytos žalos rizikos.
