Rolul critic al dispozitivelor de protecție la supratensiune (SPD) în cutii de combinație fotovoltaice: Ghid de selecție și cele mai bune practici

Introducere: nucleul vulnerabil al tablourilor fotovoltaice

Cutiile de combinație PV servesc ca sistem nervos al centralelor solare, colectând mai multe ieșiri de șir de curent continuu înainte de a le alimenta în invertoare. Aceste noduri critice sunt expuse constant la amenințări cauzate de lovituri de trăsnet și supratensiuni electrice care pot cripta sistemele PV întregi. Dispozitivele de protecție de înaltă calitate (SPD) acționează ca fiind prima linie de apărare, protejarea echipamentelor în valoare de sute de mii de dolari.

Capitolul 1: De ce SPD -urile sunt esențiale pentru sistemele fotovoltaice

1.1 Vulnerabilități unice ale tablourilor fotovoltaice

Expunere constantă: Sistemele de acoperiș și montat la sol sunt expuse în mod natural la descărcări atmosferice.

Riscuri de circuit DC: Spre deosebire de sistemele de curent alternativ, arcurile DC nu au puncte naturale de traversare zero, ceea ce face ca evenimentele de supratensiune să fie mai periculoase.

Electronică sensibilă: Componentele din invertoarele moderne pot fi deteriorate de tensiuni cu doar 20% peste valoarea nominală.

1.2 Consecințele protecției inadecvate

Daune imediate: 72% din eșecurile invertorului pot fi urmărite la creșterea tensiunii (raport Solaredge 2023).

Degradarea ascunsă: Stufile minore repetate pot reduce durata de viață a modulului cu până la 30%.

Riscuri de incendiu: defecțiunile arcului DC reprezintă 43% din incendiile legate de solar (datele NFPA 2022).

Capitolul 2: Considerații cheie pentru selecția SPD în aplicații fotovoltaice

2.1 Parametri de performanță critică

Tensiune nominală: ≥1,2 ori tensiunea maximă a sistemului (pe IEC 61643-31).

Curent de descărcare nominală (IN): ≥20KA pentru SPD -uri de tip 1 (pentru UL 1449, ediția a IV -a).

Curent de descărcare maximă (IMAX): ≥40ka (pe IEC 61643-11).

Timp de răspuns: <25 nanosecunde (pe EN 50539-11).

Temperatura de funcționare: -40 ° C până la +85 ° C (pe UL 96A).

2.2 Tipuri SPD pentru diferite aplicații

Tipul 1 (clasa I): pentru locații cu riscuri directe de atac fulger (de exemplu, sisteme pe acoperiș).

Tipul 2 (clasa a II-a): pentru protecție secundară (de exemplu, sisteme comerciale montată la sol).

Tipul combinat 1+2: ideal pentru plante mari la scară utilă.

Modele specifice DC: concepute pentru aplicații fotovoltaice cu marcaje de polaritate.

Capitolul 3: Cele mai bune practici pentru instalare

3.1 Plasament strategic

Puncte de instalare obligatorii:

Terminale de intrare a casetei Combiner (pe șir).

În amonte de deconectări DC.

Terminale de intrare DC invertor.

Puncte suplimentare de protecție recomandate:

Combinatoare sub-Array.

De -a lungul rulărilor lungi de cablu (> 30 de metri).

3.2 Standarde de cablare

Dimensiunea conductorului: cupru minim 6 mm² (pentru 20ka SPD).

Lungimea căii: Mențineți conexiunile SPD <0,5 metri.

Cerințe de împământare: Utilizați conductori de bază de împământare (≥10 mm²).

Topologie a conexiunii: configurația stelelor pentru a evita buclele la sol.

Capitolul 4: Criterii de întreținere și înlocuire

4.1 Întreținere preventivă

Verificări trimestriale:

Inspectați indicatorul de stare (verde/roșu).

Efectuați termografie cu infraroșu (creșterea temperaturii <15k).

Înregistrați contoarele de atac fulger (dacă este echipat).

Teste anuale:

Test de rezistență la izolare (> 1 MΩ).

Măsurarea rezistenței la sol (<10 Ω).

Test de tensiune reziduală de către profesioniști.

4.2 Ghiduri de înlocuire

Declanșatoare de înlocuire imediată:

Daune fizice vizibile (fisuri, semne de ardere).

Indicatorul de stare devine roșu.

Numărul de grevă a trăsnetului depășește valoarea nominală.

Testele de performanță eșuate.

Intervale de înlocuire recomandate:

Zonele de coastă: 5 ani.

Zone cu lumină înaltă: 7 ani.

Regiuni standard: 10 ani.

Capitolul 5: Concepții greșite comune și recomandări de experți

5.1 neînțelegeri tipice

Mitul: „Tijele de fulgere elimină nevoia de SPD”.

Fapt: Tijele de fulgere se protejează doar împotriva grevelor directe, nu a creșterii induse.

Capcana costurilor: Utilizarea SPD-urilor AC nu sunt specifice PV.

Consecință: incapacitatea de a întrerupe curenții de urmărire DC.

5.2 Sfaturi pentru experți

Adoptați o arhitectură de protecție pe trei niveluri: SPD-uri la nivel de tablou, combinator și niveluri de invertor.

Alegeți modele cu contacte de semnalizare la distanță pentru integrare cu sisteme de monitorizare.

Pentru 1500V sisteme, verificați capacitatea de rupere a DC a SPD.

Reevaluați capacitatea SPD existentă în timpul expansiunilor sistemului.

Pe măsură ce tensiunile sistemului fotovoltaic cresc la 1500V, tehnologia SPD de generație viitoare evoluează cu trei tendințe cheie: absorbția de energie mai mare (până la 100 ka), caracteristici de avertizare mai inteligente (monitorizare activată IoT) și modele modulare mai compacte. Selectarea produselor certificate de TUV Rheinland pentru aplicații fotovoltaice și după standardele IEC 62305 pentru protecția la nivel de sistem asigură că instalațiile fotovoltaice pot rezista la creșterea fulgerului de-a lungul duratei de viață de 25 de ani. Amintiți-vă: în siguranța fotovoltaică, protecția împotriva creșterii de înaltă calitate nu este o cheltuială-este cea mai rentabilă investiție de atenuare a riscurilor.