ภาพรวม
สายฟ้าฟาดโดยอ้อมเป็นอันตรายการสังเกตโดยสังเขปเกี่ยวกับกิจกรรมฟ้าผ่ามักจะเป็นตัวบ่งชี้ระดับแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากฟ้าผ่าในอาร์เรย์ PV ที่ไม่ดีฟ้าผ่าโดยอ้อมสามารถสร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนภายในอุปกรณ์ PV ซึ่งมักจะมีค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนส่วนประกอบที่เสียหายสูง และส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของระบบ PVแรงดันไฟเกินขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการตั้งค่าของแต่ละระบบ PV และสายไฟ
ระบบ PV ถูกเปิดเผยในพื้นที่เปิดโล่งขนาดใหญ่ โดยทั่วไปจะอยู่ในทุ่งนาหรือบนยอดอาคารเมฆฝนที่สะสมอยู่เหนือทุ่งโล่งมีแนวโน้มที่จะปล่อยประจุในรูปของฟ้าผ่าเมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น แรงดันไฟกระชากอาจเกิดขึ้นได้ยิ่งทุ่งกว้างมากเท่าไร ก็ยิ่งมีโอกาสทำลายล้างมากขึ้นเท่านั้น
เมื่อระบบ PV ตั้งอยู่บนพื้นที่อุตสาหกรรม การดำเนินธุรกิจและอุปกรณ์ก็ตกอยู่ในอันตรายเช่นกันอินเวอร์เตอร์มีราคาแพง แต่สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม ความล้มเหลวที่แพงกว่านั้นก็คือค่าใช้จ่ายในการหยุดทำงาน
เมื่อฟ้าผ่ากระทบระบบเซลล์แสงอาทิตย์ จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าชั่วขณะและแรงดันไฟฟ้าภายในวงจรลวดของระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์กระแสและแรงดันไฟชั่วขณะเหล่านี้จะปรากฏที่ขั้วอุปกรณ์ และมีแนวโน้มว่าจะทำให้ฉนวนและไดอิเล็กตริกขัดข้องภายในส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ เช่น แผงเซลล์แสงอาทิตย์ อินเวอร์เตอร์ อุปกรณ์ควบคุมและสื่อสาร ตลอดจนอุปกรณ์ในการติดตั้งอาคารกล่องอาร์เรย์ อินเวอร์เตอร์ และอุปกรณ์ MPPT (ตัวติดตามจุดไฟสูงสุด) มีจุดบกพร่องสูงสุด
เพื่อป้องกันไม่ให้พลังงานสูงไหลผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทำให้ระบบ PV เสียหายจากไฟฟ้าแรงสูง ไฟกระชากจะต้องมีเส้นทางลงกราวด์ในการทำเช่นนี้ พื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดควรต่อสายดินโดยตรง และสายไฟทั้งหมดที่เข้าและออกจากระบบ (เช่น สายเคเบิลอีเทอร์เน็ตและไฟ ac) จะต้องต่อกับกราวด์ผ่าน SPD
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสตริงแต่ละกลุ่มภายในกล่องอาร์เรย์ กล่องรีคอมไบเนอร์ และตัวตัดการเชื่อมต่อกระแสตรง
การเลือกและติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับระบบ PV
ระบบ PV มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งต้องใช้ SPD ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับระบบ PV
ระบบ PV มีแรงดันไฟฟ้าระบบ DC สูงถึง 1500 โวลต์จุดไฟสูงสุดของพวกเขาทำงานเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นไทล์ที่ต่ำกว่ากระแสลัดวงจรของระบบ
ในการพิจารณาโมดูล SPD ที่เหมาะสมสำหรับระบบ PV และการติดตั้ง คุณต้องทราบ:
ความหนาแน่นของแฟลชกลมฟ้าผ่า
อุณหภูมิการทำงานของระบบ
แรงดันไฟฟ้าของระบบ
พิกัดกระแสลัดวงจรของระบบ
ระดับของรูปคลื่นที่จะป้องกัน (ฟ้าผ่าทางอ้อมหรือทางตรง)
กระแสไฟออกเล็กน้อย
ข้อกำหนด SPD สำหรับการติดตั้งที่ได้รับการป้องกันโดยระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) ขึ้นอยู่กับคลาสที่เลือกของ LPS และระยะห่างระหว่าง LPS และการติดตั้ง PV แยกออกหรือไม่แยกจากกันIEC 62305-3 ให้รายละเอียดข้อกำหนดระยะการแยกสำหรับ LPS ภายนอก
เพื่อให้มีผลในการป้องกัน ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของ SPD (ขึ้น) ควรต่ำกว่าค่าความเป็นฉนวนของอุปกรณ์ปลายทางของระบบ 20%
สิ่งสำคัญคือต้องใช้ SPD ที่มีกระแสไฟลัดวงจรมากกว่ากระแสลัดวงจรของสตริงอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ SPD เชื่อมต่ออยู่SPD ที่ให้มาบนเอาต์พุต dc ต้องมี dc MCOV เท่ากับหรือมากกว่าแรงดันระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สูงสุดของแผง
SPDs สำหรับด้าน Dc ของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
แหล่ง PV มีลักษณะกระแสและแรงดันที่แตกต่างกันมากจากแหล่ง DC แบบดั้งเดิม: พวกมันมีลักษณะไม่เชิงเส้นและทำให้เกิดการคงอยู่ของส่วนโค้งที่ถูกจุดไฟในระยะยาวดังนั้นแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้า PV ไม่เพียงแต่ต้องการสวิตช์ PV และฟิวส์ PV ขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังต้องการตัวตัดการเชื่อมต่อสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากซึ่งปรับให้เข้ากับลักษณะเฉพาะนี้และสามารถรับมือกับกระแส PV ได้
SPD ที่ติดตั้งทางฝั่ง DC ต้องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชัน DC เสมอการใช้ SPD ด้าน ac หรือ dc ที่ไม่ถูกต้องเป็นอันตรายภายใต้สภาวะความผิดปกติ
การติดตั้ง
ควรติดตั้ง SPD ที่ต้นทางของอุปกรณ์ที่จะป้องกันเสมอNFPA 780 12.4.2.1 กล่าวว่าต้องมีการป้องกันไฟกระชากบนเอาต์พุต dc ของแผงโซลาร์เซลล์จากขั้วบวกสู่กราวด์และลบลงกราวด์ ที่กล่องรวมและรีคอมไบเนอร์สำหรับแผงโซลาร์หลายแผง และที่เอาต์พุต ac ของอินเวอร์เตอร์
การติดตั้ง SPD ที่เหมาะสมต้องอาศัยค่าสามค่า ซึ่งได้แก่:
แรงดันไฟทำงานต่อเนื่องสูงสุด: แรงดันไฟที่ SPD จะเปิดใช้งาน
ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า: หมวดหมู่แรงดันไฟเกินของอุปกรณ์ต้องสูงกว่าระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของ SPD
กระแสไฟฟ้าที่กำหนด: ค่าสูงสุดของรูปคลื่น (8/20 μs สำหรับ SPD ประเภทที่ 2) ที่ SPD สามารถทนต่อหลังจากไฟกระชากซ้ำๆ
วิธีรวม SPD กับอินเวอร์เตอร์
ฟาร์ม PV ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนมากซึ่งต้องการการปกป้องอย่างกว้างขวางเนื่องจากฟาร์ม PV สร้างไฟฟ้ากระแสตรง (dc) อินเวอร์เตอร์ (ซึ่งจำเป็นต้องแปลงพลังงานนี้จาก dc เป็น ac) จึงเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตไฟฟ้าน่าเสียดายที่อินเวอร์เตอร์ไม่เพียงมีความไวสูงต่อฟ้าผ่าเท่านั้น แต่ยังมีราคาแพงอย่างเหลือเชื่อ
NFPA 780 12.4.2.3 ต้องการ SPD เพิ่มเติมที่อินพุต dc ของอินเวอร์เตอร์ หากอินเวอร์เตอร์ของระบบอยู่ห่างจากกล่องรวมหรือกล่องรีคอมไบเนอร์ที่ใกล้ที่สุดมากกว่า 30 เมตร
ติดตั้ง SPD ระหว่างฟิวส์และอินเวอร์เตอร์หากมีตัวป้องกันสาย (เช่น ฟิวส์ เบรกเกอร์กระแสตรง หรือไดโอดสตริง)
ในการเชื่อมต่อ SPD เมื่อมีอินเวอร์เตอร์ที่มีกล่องฟิวส์ในตัว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟิวส์ภายในถูกบายพาสและต่อฟิวส์สตริงภายนอกแล้ว
ควรติดตั้งอินเวอร์เตอร์สตริงให้ใกล้กับสตริงมากที่สุดสายเคเบิล SPD ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย L+/L- และระหว่างแผงขั้วต่อของ SPD และบัสบาร์กราวด์ต้องน้อยกว่า 2.5 เมตรยิ่งสายเชื่อมต่อสั้นลงเท่าใด การป้องกันก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพและคุ้มทุนมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับอินเวอร์เตอร์ที่มีตัวติดตาม MPP เพียงตัวเดียว ให้รวมสตริงไว้หน้าอินเวอร์เตอร์และเชื่อมต่อเข้ากับ SPD ที่จุดเชื่อมต่อ
ควรมีการวางแผนการรวม SPD สำหรับแต่ละอินพุตเมื่ออินเวอร์เตอร์มีตัวติดตาม MPP หลายตัวต้องใช้ SPD สำหรับแต่ละอินพุตที่หลอมรวมกับสตริงไดโอด
อ้างอิง
[1] คู่มือป้องกันฟ้าผ่า, มาตรฐาน DIN EN 62305 - 3, 2014
[2] มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก UL 1449, 2014
[3] อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 32: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เชื่อมต่อกับด้าน dc ของการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ - หลักการเลือกและการใช้งาน, มาตรฐาน IEC 61643-32, 2 017
