Miksi jokaisen aurinkosähköasennuksen pitäisi sisältää aurinkosuojan?

Aurinkosähköjärjestelmät (PV) ovat alttiina sähköpiikeille, jotka voivat aiheuttaa kalliita vahinkoja ja sähkökatkoksia. Tässä artikkelissa selitetään, miksi jokainen aurinkosähköasennus tarvitsee aurinkojännitesuojan – laitteen, joka suojaa kriittisiä laitteita ohimeneviltä ylijännitteiltä.

1. Mikä on aAuringon ylijännitesuoja?

Ylijännitesuoja, joka tunnetaan myös nimellä ylijännitesuojalaite (SPD), on sähkökomponentti, joka suojaa järjestelmiä ylijännitteiltä. Ylijännitesuojat eivät pysäytä tai vaimenna salaman aiheuttamia ylijännitteitä. Sen sijaan ne ohittavat tai purkavat ylijännitteitä rajoittaakseen kiinteistön sisällä olevien sähkölaitteiden vaurioita. Nämä laitteet estävät jatkuvan suurjännitevirtojen virran ohjaamalla ne maahan.

Kun ylijännite kulkee johtimen läpi, pysäytin katkaisee eristyksensä, jotta ylijännite voi kulkeutua maahan. Kun jännitetaso palautuu normaaliksi, johtimen ja maan välinen eristys palautuu. Tämän jälkeen virran virtaus maahan pysähtyy.

Solar Surge -suoja on erityisesti aurinkosähköasennuksiin suunniteltu SPD. Se suojaa aurinkojärjestelmiä ohimeneviltä ylijännitteiltä ja pysyviltä ylijännitteiltä, ​​jotka johtuvat johtimien vioista tai muuntajien vioista.

Transienttiylijännitteet ovat tilapäisiä jännitepiikkejä, jotka ylittävät 10 prosenttia jakeluverkon nimellisarvon useiden jaksojen ajan. Pysyvissä ylijännitteissä jännitetaso pysyy jatkuvasti korkeana.

Täydellinen ukkossuojajärjestelmä sisältää ilmaliittimet (ukkossuojat), alasjohtimet, ylijännitesuojat, potentiaalintasauksen ja maadoitusjärjestelmän. Tämä on ensimmäinen puolustuslinja suoraa salamaniskua vastaan.

2. Miksi aurinkojärjestelmät tarvitsevat ylijännitesuojan?

Aurinkoenergiajärjestelmät ovat herkkiä sähköpiikeille, jotka voivat aiheuttaa kalliita vaurioita laitteille ja tilapäisiin sähkökatkoihin. Sähköpiikit voivat johtua ulkoisista tekijöistä, kuten salamaniskusta, sisäisistä toimintahäiriöistä tai sähköverkon vaihteluista.

Fyysinen altistuminen tekee aurinkojärjestelmistä haavoittuvia

Aurinkopaneelit asennetaan tyypillisesti avoimille alueille, kattojen päälle tai suurille kentille, joissa ne voivat olla alttiina ympäristöolosuhteille. Suuret pinta-alat ja paljaat sijoitukset, kuten katoilla tai avoimissa tiloissa, tekevät aurinkopaneeleista alttiita salamaniskuille, jotka voivat lyhentää niiden käyttöikää.

Vaikka salama ei osu suoraan aurinkopaneeliin, lähellä oleva salama voi aiheuttaa vaarallisia jännitteitä, jotka voivat vahingoittaa kriittisiä osia. Kun salama iskee lähellä oleviin rakenteisiin, sähkölinjoihin tai maahan, syntyvät sähkömagneettiset kentät voivat aiheuttaa ohimeneviä jännitteitä aurinkokunnan johtoihin. Nämä aiheuttamat jännitteet voivat kulkea koko asennuksen ajan ja vahingoittaa laitteita kaukana alkuperäisestä iskupaikasta.

Laaja kaapelointi luo väyliä ylijännitteelle

Koska aurinkosähköjärjestelmät sisältävät usein laajan tasavirtakaapeloinnin ja toisiinsa kytkettyjä sähkölaitteita, ne tarjoavat useita reittejä ylijännitevirtojen leviämiselle. Niiden laajat johdotusverkot voivat toimia johtimina tuoden järjestelmään transienttijännitteitä.

Sekä DC- että AC-puolet tarvitsevat suojaa

Yksi aurinkosähköjärjestelmien ainutlaatuinen ominaisuus on, että ne toimivat sekä tasa- että vaihtovirtapiireissä. Ylijännitteet voivat tulla järjestelmän kummaltakin puolelta. Tehokkaat aurinkoylijännitesuojastrategiat koskevat sekä DC- että AC-piirejä kattavan kattavuuden takaamiseksi.

DC-puoli sisältää: aurinkomoduulit, johtojohdot, yhdysrasiat, tasavirtakytkimet ja invertteritulot. Vaihtovirtapuoli sisältää: invertterilähdöt, jakelulaitteet, muuntajat, sähköliitännät ja kiinteistön sähköjärjestelmät.

Vain yhden järjestelmän osan suojaaminen voi jättää muut tärkeät laitteet alttiiksi vaurioille.

Ylijännitesuoja jää usein huomiotta

Monet aurinkosähköjärjestelmien omistajat keskittyvät paneelien tehokkuuteen, invertterien valintaan ja energian tuotantoennusteisiin. Sähkösuojaus jätetään usein huomiotta, kunnes tapahtuu kallis vika. Ylijännitetapahtumat voivat ilmaantua odottamatta ja aiheuttaa laajoja vahinkoja aurinkolaitteille, mikä johtaa seisokkeihin, korjauskustannuksiin ja energiantuotannon menettämiseen.

Ylivirtaus voi aiheuttaa laitteiden vaihtokustannuksia, työvoimakuluja, järjestelmän seisokkeja, vähentynyttä energiantuotantoa, menetettyjä tulomahdollisuuksia, lisääntyneitä huoltovaatimuksia ja vakuutuskorvauksia.

Jotkut kehittäjät saattavat haluta olla sisällyttämättä ylijännitesuojalaitteita, jotta projektin alkuperäiset kustannukset pysyisivät kurissa. Tämä voi kuitenkin johtaa korkeampiin ylläpitokustannuksiin, jos laitteisto on vaurioitunut jännitteen vuoksi ja se on korjattava tai vaihdettava.

Ylijännitesuojan taloudellinen tapaus

Investointi aurinkoylijännitesuojaukseen on usein pieni murto-osa projektin kokonaiskustannuksista. Se voi kuitenkin auttaa estämään menetyksiä, jotka ylittävät huomattavasti suojalaitteiden kustannukset. Kaupallisten ja yleishyödyllisten laitosten seisokit voivat nopeasti johtaa huomattaviin tulonmenetyksiin. Lyhytkin toimintakatkos voi vaikuttaa tuotantotavoitteisiin ja taloudelliseen tulokseen.

3. Mitä tapahtuu, kun salama iskee aurinkosähköjärjestelmään?

Salama aiheuttaa merkittäviä riskejä tuhota aurinkovoimalat kokonaan tai osittain joko välittömästi suoran iskun seurauksena tai epäsuoran iskun aiheuttaman rappeuttavan vahingon kautta.

Suorat salamaniskut

Suorat salamaniskut voivat tuottaa valtavia määriä energiaa, jotka voivat aiheuttaa katastrofaalisia vahinkoja. Kun salama iskee aurinkopaneelijärjestelmään, se aiheuttaa indusoituneen transienttivirran järjestelmän johdinsilmukoissa. Tämä johtaa eristyksen, paneelien, invertterin ja tietoliikennelaitteiden vioittumiseen.

Epäsuorat salamaefektit

Epäsuorat salamavaikutukset ovat usein yleisempiä ja voivat olla yhtä ongelmallisia. Ylijännitteet voivat vaikuttaa aurinkopaneelijärjestelmän asennukseen useilla tavoilla:

• Suorasta iskusta rakennuksen ulkoiseen ukkossuojajärjestelmään, sen läheisyyteen ja jopa itse aurinkosähköasennukseen

• Salaman aiheuttamista virroista, jotka jakautuvat sähköverkkoon

• Ilmakehän alkuperästä (salama) tai toiminnan aiheuttamista sähköverkosta siirtyneistä ylijännitteistä

• Salaman aiheuttamista sähkökentän vaihteluista

• Verkosta, jos salama osuu keski- tai matalajännitejohtimiin

• Maasta, jos salama osuu PV:n invertterin lähelle

• DC-puolelta, jos salama osuu PV-moduuleihin

Avainkomponenttien vaurioituminen

Jos aurinkosähkölaitos kokee ylijännitteen eikä sitä ole suojattu salama- tai ylijännitesuojalla, se voi kärsiä laitevaurioista, jotka vaihtelevat paneelien ukkosen polttamisesta moduulien ja invertterien tai toissijaisten järjestelmien, kuten valvontalaitteiden ja seurantalaitteiden, vaurioitumiseen.

Tietyt komponentit, joilla on suurin epäonnistumisen mahdollisuus, ovat yhdistelmälaatikko ja MPPT (maksimitehopisteen seurantalaite). Jotkut aurinkosähköjärjestelmät saattavat kestää paneeliensa fyysisiä tai piirivaurioita. Niiden piiriohjaimet ja energian varastointilaitteet ovat kuitenkin välittömästi käyttökelvottomia salamaniskun jälkeen.

Piilotetut pitkäaikaisvaikutukset

Vaikka ensimmäisiä sähkökatkoja ei olisikaan, laitteisto voi silti kärsiä toissijaisia ​​seurauksia laitevaurioista. Nämä voivat vähentää järjestelmän tuottaman tehon määrää. Näiden vaikutusten katsotaan joskus virheellisesti johtuvan laitevioista tai valmistusvirheistä, jos ei ole heti ilmeistä, että ne johtuivat ylikuormituksesta.

Jos PV-moduuli vaurioituu, se johtaa merkkijonon tehon menetykseen. Invertterin vaurioituminen voi katkaista tai rajoittaa laitteiston suuren osan tehoa.

Oikean SPD-sijoituksen merkitys

Ylijännitesuojaverkko tulee asentaa koko aurinkosähköjärjestelmän tasa- ja vaihtovirran jakeluverkkoon kriittisten piirien suojaamiseksi. Aurinkosähköjärjestelmässä tarvittavien SPD:iden kokonaismäärä vaihtelee paneelien ja invertterin välisen etäisyyden mukaan.

Yleisiä asennusohjeita ovat:

• AC-linjoissa ylijännitesuoja tulee asentaa jokaiseen maahan menevään virtajohtimeen.

• Jos aurinkopaneelien välinen kaapelin pituus on alle 10 metriä, yksi SPD tulee asentaa invertterin viereen, yhdysrasioihin tai lähemmäs aurinkopaneeleja.

• Asennuksissa, joissa on yli 10 metrin DC-kaapelointi, tarvitaan lisää ylijännitesuojaa sekä vaihtosuuntaaja- että aurinkomoduulipäähän.

• Mikroinverttereillä varustetussa asuinrakennuksessa, jossa on lyhyt tasavirtakaapelointi, mutta pidemmät vaihtovirtakaapelit, SPD:t tulee asentaa yhdysrasiaan suojaamaan kotia ohimeneviltä ylijännitepiikkeiltä.

SPD:t tulisi asentaa inverttereihin DC-tulojen ja AC-ulostulojen suojaamiseksi maadoittamalla sekä positiiviset että negatiiviset tasavirtajohdot. Yhdistin- ja ohjauspiirit sekä valvonta- ja seurantajärjestelmät tulee suojata sähkövirtojen häiriöiden ja tietojen katoamisen estämiseksi.

4. Yhteenveto

Jokaisessa aurinkosähköasennuksessa tulee olla ylijännitesuoja. Aurinkojärjestelmät ovat alttiina salamaniskujen, verkkojen vaihtelujen ja sisäisten toimintahäiriöiden aiheuttamille sähköpiikeille.

Ylijännitetapahtuma voi vahingoittaa invertteriä, paneeleja, yhdysrasiaa, valvontalaitteita ja energian varastointilaitteita. Vahinko voi johtaa laitteiden vaihtokustannuksiin, järjestelmän seisokkeihin, energiantuotannon vähenemiseen ja tulojen menetyksiin.

Vaikka välitöntä vauriota ei olisikaan näkyvissä, ylijännitteet voivat aiheuttaa piilotettua heikkenemistä, mikä vähentää tehoa ajan myötä. Näitä vaikutuksia luullaan usein valmistusvirheiksi.

Aurinkosuojaus ei ole vaihtoehto – se on välttämättömyys. SPD:iden asentaminen järjestelmän tasa- ja vaihtovirtapuolelle asianmukaisen maadoituksen kanssa auttaa suojaamaan kriittisiä laitteita ja ylläpitämään luotettavaa energiantuotantoa.

Ylijännitesuoja on välttämätön osa missä tahansa sähköasennuksessa, mutta se ei korvaa kunnollista salamansuojaratkaisua. Täydellinen ukkossuojajärjestelmä, joka sisältää ilmaliittimet, alasjohtimet, ylijännitesuojat, potentiaalintasauksen ja maadoitusjärjestelmän, on ensimmäinen puolustuslinja suoraa salamaniskua vastaan.

YRO on sitoutunut toimittamaan luotettavia ylijännitesuojalaitteita aurinkosähköasennuksiin. Parhaan suojan saamiseksi noudata aina paikallisia määräyksiä, katso valmistajan tiedot ja työskentele sertifioitujen komponenttien kanssa.

Oikean ylijännitesuojan valitseminen turvaa aurinkosijoituksesi. Se estää kalliita vaurioita ja varmistaa luotettavan, pitkän aikavälin energiantuotannon.