Почему вашей фотоэлектрической системе нужен УЗИП постоянного тока

Почему фотоэлектрическим системам нужна специальная защита от импульсных перенапряжений постоянного тока?

Фотоэлектрические массивы устанавливаются на открытом воздухе — на крышах или в открытом поле, что подвергает их воздействию грозовой активности и коммутационных переходных процессов в сети. Сторона постоянного тока солнечной системы работает при высоких напряжениях — 500 V, 1 000 V или 1 500 V — и любое переходное перенапряжение может нагружать изоляцию, повреждать полупроводники и сокращать срок службы инверторов и другой электроники. В отличие от систем переменного тока, дуги постоянного тока гасятся труднее, поэтому импульс, пробивающий вход инвертора, может привести к катастрофическому отказу.

Специализированное устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока — это первая линия защиты. SGS5-40P DC SPD от SINGI предназначено для обнаружения импульсов перенапряжения и их отвода на землю, ограничивая напряжение, достигающее нижестоящего оборудования. Без такой защиты затраты на ремонт и простои могут превысить первоначальные инвестиции. Международный стандарт IEC 61643-11:2011 определяет требования к характеристикам и испытаниям УЗИП низкого напряжения, служа эталоном для надёжной защиты постоянного тока в фотоэлектрических системах.

Что вызывает переходные перенапряжения в фотоэлектрических массивах?

Переходные перенапряжения в фотоэлектрических массивах возникают из нескольких источников:

• Прямые удары молнии: Удар молнии в область массива может индуцировать высокие токи в кабельной сети, создавая большие разности потенциалов между оборудованием.
• Косвенные удары молнии: Удары молнии поблизости индуцируют напряжения в длинных трассах кабелей постоянного тока посредством электромагнитной связи.
• Коммутационные операции: Коммутация инвертора, срабатывание сетевых выключателей или срабатывание предохранителей могут генерировать переходные процессы с быстрым фронтом.
• Повышение потенциала земли: Когда молния рассеивается через землю, на отрицательных проводниках постоянного тока или заземляющих проводниках может возникнуть временный подъём потенциала земли.

Каждое из этих событий может создавать скачки напряжения, превышающие способность фотоэлектрических модулей, коробок-комбайнеров и входных каскадов инвертора выдерживать воздействие. SGS5-40P решает эти риски, ограничивая напряжение импульса до безопасного уровня и рассеивая энергию без прерывания нормальной работы.

Как SGS5-40P устраняет распространённые пробелы в защите?

Этот Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока SGS5-40P представляет собой УЗИП типа 2, созданное для фотоэлектрических применений. Оно устанавливается на стороне постоянного тока, между фотоэлектрическим генератором и инвертором. Устройство непрерывно контролирует напряжение на своих клеммах. Когда переходный процесс превышает порог варистора, оно превращается в путь с низким полным сопротивлением и отводит ток импульса на землю. После окончания переходного процесса оно автоматически возвращается в состояние с высоким полным сопротивлением, готовое к следующему событию.

Ключевые особенности конструкции SGS5-40P включают номинальный ток разряда 40 kA (In), низкий уровень защиты по напряжению (Up) и терморасцепитель, который изолирует варистор в случае продолжительной перегрузки или окончания срока службы. Устройство также оснащено визуальным индикатором состояния, позволяющим бригадам технического обслуживания проверять работу с первого взгляда. Соответствуя как IEC 61643-11, так и UL 1449, SGS5-40P соответствует требованиям основных фотоэлектрических рынков Европы, Северной Америки и Азии.

В таблице ниже сравниваются три распространённых типа УЗИП, используемых в фотоэлектрических системах, что помогает покупателям понять, почему устройство типа 2, такое как SGS5-40P подходит для большинства проектов распределённой генерации.

Большинство фотоэлектрических цепочек подвержено коммутационным и индуцированным импульсам в большей степени, чем прямому проникновению молнии, поэтому УЗИП типа 2 с номинальным разрядным током 40 kA обеспечивает надёжный баланс между стоимостью и защитой. SGS5-40P рассчитан на такую нагрузку.

Какие параметры УЗИП наиболее важны для применений постоянного тока?

При подборе УЗИП постоянного тока для фотоэлектрической системы инженерам необходимо оценить несколько параметров, чтобы обеспечить надлежащее соответствие конфигурации массива:

• Максимальное длительное рабочее напряжение (Ucpv): Должно быть выше максимального напряжения холостого хода фотоэлектрической цепочки при самой низкой ожидаемой температуре.
• Номинальный ток разряда (In): Представляет собой ток импульса, который УЗИП может выдержать многократно. SGS5-40P обеспечивает 40 kA на полюс, что подходит для большинства распределённых фотоэлектрических систем.
• Максимальный ток разряда (Imax): Номинальный пиковый ток для единичного события; SGS5-40P обеспечивает до 120 kA в стандартных исполнениях (уточняйте для каждого варианта модели).
• Уровень защиты по напряжению (Up): Остаточное напряжение, которое появляется на клеммах УЗИП во время импульса. Оно должно быть ниже импульсной выдерживаемой способности защищаемого оборудования.
• Термическое отключение: Защищает варистор от теплового разгона в случае его деградации. SGS5-40P включает это в рамках своей концепции безопасности.

В фотоэлектрических системах как положительные, так и отрицательные проводники находятся под воздействием, поэтому SGS5-40P конфигурируется как устройство на 2 или 4 полюса в зависимости от схемы заземления массива. SINGI Техническая команда может порекомендовать правильную конфигурацию полярности и вариант дистанционной сигнализации для каждого проекта.

Как следует устанавливать и обслуживать SGS5-40P?

Правильный монтаж так же важен, как и само устройство. SGS5-40P DC SPD следует размещать как можно ближе к инвертору или коробке-комбайнеру, с минимально возможной длиной проводника до шины заземления. Используйте кабели, рассчитанные на ожидаемый ток импульса, и держите входящие и выходящие провода раздельно, чтобы избежать связи. УЗИП должно быть защищено на стороне постоянного тока соответствующими предохранителями или автоматическими выключателями в соответствии с IEC 62548:2016, который требует защиты от импульсных перенапряжений там, где фотоэлектрический массив подвержен воздействию молний.

Регулярный осмотр должен включать проверку индикатора состояния — зелёный означает, что варистор исправен; красный или жёлтый сигнализирует об окончании срока службы. Функция терморазъединения физически отделит варистор от цепи, оставляя систему электрически безопасной, но незащищённой. Немедленно замените УЗИП, когда индикатор изменится. Проактивная стратегия замены каждые 5–8 лет, в зависимости от частоты импульсов, поддерживает устойчивость фотоэлектрической системы.

Источники

[1] IEC 61643-11:2011. Низковольтные устройства защиты от импульсных перенапряжений — Часть 11: УЗИП, подключаемые к низковольтным системам электроснабжения — Требования и методы испытаний. [S].

[2] UL 1449. Стандарт для устройств защиты от импульсных перенапряжений. [S]. 2021.

[3] IEC 62548:2016. Фотоэлектрические (PV) массивы — Требования к проектированию. [S].