Ograniczniki przepięć do ochrony instalacji fotowoltaicznych

| Prezentacje firmowe Zasilanie

Instalacja fotowoltaiczna jest dzisiaj jednym z najbardziej popularnych źródeł energii odnawialnej, z którego korzysta coraz więcej gospodarstw domowych oraz firm. Niestety w wielu przypadkach budowane instalacje nie są dostatecznie skutecznie zabezpieczone przed uszkodzeniem.

Ograniczniki przepięć do ochrony instalacji fotowoltaicznych

Większość paneli PV montowanych jest na dachach, co daje najlepszy dostęp do światła słonecznego. Jednocześnie przez to instalacja jest narażona na wyładowania atmosferyczne: pośrednie, bezpośrednie bądź oba z nich. Warto zatem poznać zasady doboru ograniczników przepięć po to, aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo i długi czas pracy.

Podstawowe zasady ochrony i oceny ryzyka opisują normy PN-HD 60364-7-712 i PN-EN 62305. Standardy te określają kilka stopni stref ochrony przed wyładowaniami (LPZ, Lightning Protection Zones):

  • LPZ 0A – to obszar zagrożony przez bezpośrednie wyładowania i pełne pole magnetyczne błyskawicy oraz jej pełny prąd wyładowania,
  • LPZ 0B – to strefa zabezpieczona przed bezpośrednimi wyładowaniami, ale narażona na pełne pole elektromagnetyczne wyładowania i jej przynależnego prądu,
  • LPZ 1 – to obszar wewnątrz budynku, dlatego nienarażony na bezpośrednie wyładowanie atmosferyczne, w którym prądy udarowe poprzez podział prądu i przez SPD są ograniczone do właściwych dla strefy. Obszar ten na przejściu ze strefy LPZ 0A i LPZ 0B jest chroniony przez ochronniki przepięciowe (SPD) typu 1,
  • LPZ 2 – to strefa, zazwyczaj pojedyncze pomieszczenie, w której prądy udarowe są dalej ograniczane na jej granicy przez podział prądu i dodatkowe SPD. Obszar na przejściu od LPZ 1 jest chroniony przez ochronniki (SPD) typu 2,
  • LPZ 3 – to strefa wewnątrz pomieszczenia, w której prądy udarowe poprzez podział prądu i dodatkowe dalsze SPD na krótkich przewodach i w bezpośredniej bliskości zagrożonych urządzeń są dalej ograniczane.

Jak dobrać ogranicznik przepięć i jego typ?

Dokonując wyboru SPD, trzeba zwrócić szczególną uwagę na nominalną wartość i charakterystykę impulsu napięcia dla SPD w odniesieniu do sprzętu podlegającego ochronie. To z kolei wiąże się z instalacją odpowiedniej kategorii (kategoria przepięciowa) opisanej w IEC 60664-1. W przypadku, gdy zaprojektowany system ochrony odgromowej nie zachowuje właściwych odstępów izolacyjnych od instalacji fotowoltaicznej (zwykle >0,5 m, co wynika z normy) lub gdy instalacja jest zamontowana na metalowym dachu, należy zabezpieczyć instalacje od wyładowania bezpośredniego i przepięcia (T1 + T2). W odwrotnym przypadku, gdy mamy zachowany odpowiedni odstęp od ochrony odgromowej i dach nie jest metalowy, można zainstalować tylko ochronniki typu 2.

Warystor, iskiernik, a może ich kombinacja?

Zarówno iskiernik, jak i warystor mają wady i zalety, nie możemy zatem z góry stwierdzić, co jest lepszym rozwiązaniem w danej sytuacji. Ogranicznik przepięć (SPD) typu 1 musi być podłączony powyżej systemu, w miejscu przyłącza zasilającego.

SPD ochrania budynek i ludzi przed ryzykiem bezpośredniego wyładowania atmosferycznego i musi zapewnić ochronę przed prądem impulsowym o wartości szczytowej 10/350 μs i kształcie jak pokazano na rysunku 1.

 
Rys. 1. Kształt impulsu 10/350 μs
 
Rys. 2. Charakterystyka fali prądowej 8/20 μs

Ograniczniki przepięć (SPD) typu 2 są przeznaczone do niwelowania przepięć z obwodów zasilania, które nie są narażone na bezpośrednie wyładowanie atmosferyczne. Są one podłączane poniżej SPD typu 1 lub typu 1+2 (minimalna odległość 1 m) i chronią maszyny i narzędzia podłączone do uziemiania, dzięki czemu zapobiegają stratom. Parametry SPD typu 2 muszą gwarantować wytrzymanie impulsu fali prądowej 8/20 μs jak na rysunku 2 (wg EN 62305). Porównanie kształtu impulsów z obu rysunków pokazuje jak wiele więcej energii kontroluje ogranicznik przepięć typu 1 + 2.

 
Rys. 3. Schemat przykładowego systemu PV zainstalowanego na budynku bez instalacji odgromowej chronionej od strony DC za pomocą SPD z napięciem 420 V a od strony AC z ogranicznikiem 7P.22 dla sieci TT

Schemat pokazany na rysunku 3 przedstawia uproszczony system fotowoltaiczny zainstalowany na budynku bez instalacji odgromowej. W takim systemie ochrona przed wyładowaniami musi uwzględniać następujące obwody: wejście DC i wyjście AC falownika oraz instalację niskiego napięcia. Na wejściu DC do przekształtnika należy zainstalować SPD przeznaczone do systemów fotowoltaicznych w zależności od napięcia systemu PV. Na wyjściu AC przekształtnika musi być zainstalowany ogranicznik typu 2 odpowiedni do rodzaju instalacji. W miejscu podłączenia do instalacji niskiego napięcia należy zainstalować ogranicznik typu 2 zależnie od typu instalacji (TT, TN). W bardziej złożonych systemach może zaistnieć potrzeba zainstalowania dodatkowych SPD. Po stronie DC, jeśli panele PV znajdują się dalej niż 10 m od przekształtnika – należy zainstalować jeden SPD najbliżej paneli, a drugi blisko przekształtnika.

Zgodnie z wymaganiami normy EN 50539- -11:2010 moduły przeciwprzepięciowe SPD firmy Finder są wyposażone w rozłącznik termiczny, którego zadaniem jest bezpieczne rozłączenie zużytego lub uszkodzonego warystora do wartości prądu zwarciowego równego wartości wytrzymałości zwarciowej (Iscpv), jak to określono w danych ogólnych. Wystarczy więc zapewnić, aby prąd zwarciowy Isc < Iscpv lub zwiększyć liczbę linii.

Warto pamiętać, że firma Finder ma pełną gamę produktów do ochrony przepięciowej DC i AC typu 1, 2, 1+2, 3 oraz 2+3, od aplikacji wysokoprądowych przez aplikacje sterujące (Ethernet, RS-485).

 

Finder Polska Sp. z o.o.
tel. 61 865 94 07
www.findernet.com
finder.pl@findernet.com

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie