Seleksje fan oerspanningsbeskermingsapparaten foar PV-systemen - Soarten SPD's
Fotovoltaïske (PV) enerzjyopwekking is in wichtige boarne fan duorsume enerzjy en is ekonomysk tige konkurrearjend yn ferliking mei tradisjonele enerzjyopwekking. Lytse ferspraat PV-systemen, lykas sinnepanielen op it dak, wurde hieltyd populêrder. PV-systemen op it dak omfetsje sawol AC- as DC-distribúsje mei spanningen oant 1500V. De DC-kant, benammen de PV-panielen, kin direkt bleatsteld wurde oan bliksemynslaggen yn gebieten mei hege risiko's, wêrtroch't se kwetsber binne foar bliksemynslaggen.
Bliksembeskerming foar gebouwen is ferdield yn eksterne beskerming (Lightning Protection System, LPS) en ynterne beskerming (Surge Protective Measures, SPM), basearre op bliksemrisiko. Surge Protective Devices (SPD's), as ûnderdiel fan 'e ynterne beskerming, beskermje tsjin tydlike oerspanningen feroarsake troch atmosfearyske bliksem of skeakeloperaasjes. SPD's wurde bûten de beskerme apparatuer ynstalleare en funksjonearje benammen as folget: as der gjin stroompieken yn it stroomsysteem binne, beynfloedet de SPD de normale wurking fan it systeem dat it beskermet net signifikant. As in stroompieken optreedt, biedt de SPD in lege impedânsje, wêrby't de stroompieken troch himsels ôfliedt en de spanning beheint ta in feilich nivo. Nei't de stroompieken foarby binne en alle reststroom útstoarn is, giet de SPD werom nei in steat mei hege impedânsje.
1. De ynstallaasjelokaasje fan oerspanningsbeskermingsapparaten (SPD)
De ynstallaasjelokaasje fan SPD's wurdt bepaald neffens de mjitte fan bliksembedriging en basearre op it konsept fan Lightning Protection Zones (LPZ) yn IEC 62305. Tydlike oerspanningen wurde stadichoan fermindere nei in feilich nivo, dat ûnder de wjerstânsspanning fan 'e beskerme apparatuer moat lizze. Lykas yllustrearre yn figuer, wurde SPD's ynstalleare oan 'e grinzen fan dizze sônes, wat oanlieding jout ta it konsept fan mearlaachs oerspanningsbeskerming dy't brûkt wurdt yn leechspanningssystemen. Foar PV-systemen leit de fokus op it foarkommen fan bliksempieken dy't fia de AC- en DC-kanten binnenkomme, wêrtroch krityske komponinten lykas omvormers beskerme wurde.
2. Testklassen foar oerspanningsbeskermingsapparaten (SPD)
Neffens IEC 61643-11 wurde SPD's yndield yn trije testkategoryen basearre op it type bliksemstroomimpuls dat se ûntworpen binne om te wjerstean. Type I-tests (markearre as T1) binne bedoeld om dielde bliksemstreamen te simulearjen dy't yn in gebou kinne wurde laat. Dizze brûke in golffoarm fan 10/350 µs, lykas werjûn yn figuer blow, en wurde typysk tapast op 'e grins tusken LPZ0 en LPZ1 - lykas by haadferdielingsboerden of leechspanningstransformator-yngongers. SPD's foar dit nivo binne meastentiids fan it spanningswikseljende type, mei komponinten lykas gasûntladingsbuizen of fonkgatten (bygelyks hoarngatten of grafytgatten).
Type II (T2) en Type III (T3) testen brûke ympulsen fan koartere doer. Type II SPD's binne meastentiids spanningsbegrinzende apparaten dy't komponinten brûke lykas metaaloksidevaristors (MOV's). Se wurde hifke mei in nominale ûntladingsstroom mei in stroomgolffoarm fan 8/20 µs (sjoch ôfbylding hjirûnder), en binne ferantwurdlik foar it fierder beheinen fan 'e oerbleaune stroompiekspanning dy't komt fan it upstream-beskermingsapparaat. Type III-tests brûke in kombinaasjegolfgenerator mei in spanning fan 1,2/50 µs en in stroomimpuls fan 8/20 µs (sjoch ôfbylding hjirûnder), wêrby't pieken tichter by eindgebrûksapparatuer simulearre wurde.
3. Ferbiningstype fan oerspanningsbeskermingsapparaat (SPD's)
Der binne twa haadmodi fan beskerming tsjin tydlike oerspanningen. De earste is mienskiplike-modusbeskerming (CT1), dy't ûntworpen is om te beskermjen tsjin spanningspieken tusken spanningslieders en PE (beskermjende ierde). Blikseminslaggen kinne bygelyks hege spanningen relatyf oan ierde yn in systeem yntrodusearje. Mienskiplike-modusbeskerming helpt de ynfloed fan sokke eksterne steuringen, lykas bliksem, te ferminderjen, lykas hjirûnder yllustrearre.
De twadde is differinsjaalmodusbeskerming (CT2), dy't beskermet tsjin spanningspieken tusken de line-geleider (L) en de nulleider (N). Dit type beskerming is foaral wichtich foar it oanpakken fan ynterne steuringen, lykas elektryske rûs of ynterferinsje dy't binnen it systeem sels generearre wurdt, lykas te sjen is yn it diagram hjirûnder.
Troch ien of beide fan dizze beskermingsmodi te ymplementearjen, kinne elektryske systemen better beskerme wurde tsjin potinsjele oerspanningsboarnen, wat úteinlik de libbensdoer en betrouberens fan ferbûne apparatuer ferbetteret.
It is wichtich om te notearjen dat de seleksje fan SPD-beskermingsmodi oerienkomme moat mei it brûkte ierdingssysteem. Foar TN-systemen kinne sawol CT1- as CT2-beskermingsmodi brûkt wurde. Yn TT-systemen kin CT1 lykwols allinich streamôfwerts fan in RCD tapast wurde. Yn IT-systemen - benammen dy sûnder in nulleider - is CT2-beskerming net fan tapassing. Dit is in krityske oerweging yn DC-distribúsjesystemen dy't IT-ierdingskonfiguraasjes brûke. Details binne te finen yn 'e tabel hjirûnder.
4. Wichtige parameters fan oerspanningsbeskermingsapparaten (SPD)
Neffens de ynternasjonale standert IEC 61643-11 binne de skaaimerken en testen fan SPD's dy't ferbûn binne mei leechspanningsstroomdistribúsjesystemen definieare, lykas werjûn yn figuer 7.
(1) Spanningsbeskermingsnivo (omheech)
It wichtichste aspekt by it selektearjen fan in SPD is it spanningsbeskermingsnivo (Up), dat de prestaasjes fan 'e SPD karakterisearret by it beheinen fan 'e spanning tusken terminals. Dizze wearde moat heger wêze as de maksimale klemspanning. It wurdt berikt as de stroom dy't troch de SPD streamt gelyk is oan de nominale ûntladingsstroom In. It selektearre spanningsbeskermingsnivo moat leger wêze as de ympulsbestindige spanning Uw fan 'e lading. Yn gefal fan bliksemynslach wurdt de spanning oer de SPD-terminals oer it algemien ûnder Up hâlden. Foar PV DC-systemen ferwiist de lading meastentiids nei PV-modules en omvormers.
(2) Maksimale trochgeande wurkspanning (Uc)
Uc is de maksimale DC-spanning dy't kontinu tapast wurde kin op 'e SPD-beskermingsmodus. It wurdt selektearre op basis fan 'e nominale spanning en de ierdkonfiguraasje fan it systeem en tsjinnet as de aktivearringsdrompel fan 'e SPD. Foar de DC-kant fan PV-systemen moat Uc grutter wêze as of gelyk oan 'e Uoc Max fan 'e PV-array. Uoc Max ferwiist nei de heechste iepen-circuit spanning tusken de live-terminals en tusken de live-terminal en ierde op it oanwiisde punt fan 'e PV-array.
(3) Nominale ûntladingsstroom (In)
Dit is de pykwearde fan in 8/20 μs golffoarmstroom dy't troch de SPD streamt, brûkt foar Type II-tests en foar prekondisjonearringstests yn Type I en Type IIIEC fereasket dat de SPD teminsten 19 ûntladingen fan 8/20 μs golffoarmstroom kin ferneare. Hoe heger de In-wearde, hoe langer de libbensdoer fan 'e SPD, mar de kosten nimme ek ta.
(4) Ympulsstroom (Iimp)
Definiearre troch trije parameters: stroompiek (Ipeak), lading (Q), en spesifike enerzjy (W/R), wurdt dizze stroom brûkt yn Type I testen. De typyske golffoarm is 10/350 μs.