ტალღური დენისგან დაცვის მოწყობილობების შერჩევა ფოტოელექტრული სისტემებისთვის - SPD-ების ტიპები

ფოტოელექტრული (PV) ენერგიის გენერაცია განახლებადი ენერგიის ძირითადი წყაროა და ეკონომიკურად მაღალკონკურენტუნარიანია ტრადიციულ ელექტროენერგიის გენერაციასთან შედარებით. მცირე განაწილებული ფოტოელექტრული სისტემები, როგორიცაა სახურავის მზის პანელები, სულ უფრო პოპულარული ხდება. სახურავის ფოტოელექტრული სისტემები მოიცავს როგორც ცვლადი, ასევე მუდმივი დენის განაწილებას, რომელთა ძაბვა 1500 ვოლტამდე აღწევს. მუდმივი დენის მხარე, განსაკუთრებით ფოტოელექტრული პანელები, შეიძლება პირდაპირ იყოს ელვისებური დარტყმის ქვეშ მაღალი რისკის მქონე ადგილებში, რაც მათ ელვისებური დაზიანების მიმართ დაუცველს ხდის.

შენობების ელვისებური დაცვა ელვისებური რისკის მიხედვით იყოფა გარე დაცვად (ელვისებური დაცვის სისტემა, LPS) და შიდა დაცვად (ტალღისგან დამცავი ზომები, SPM). ტალღისგან დამცავი მოწყობილობები (SPD), როგორც შიდა დაცვის ნაწილი, იცავს ატმოსფერული ელვის ან გადართვის ოპერაციების შედეგად გამოწვეული გარდამავალი გადაძაბვებისგან. SPD დამონტაჟებულია დაცული აღჭურვილობის გარეთ და ძირითადად ფუნქციონირებს შემდეგნაირად: როდესაც ენერგოსისტემაში ტალღა არ არის, SPD მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს მის მიერ დაცული სისტემის ნორმალურ მუშაობაზე. ტალღის დროს, SPD გთავაზობთ დაბალ წინაღობას, გადამისამართებს ტალღის დენს საკუთარი თავის მეშვეობით და ზღუდავს ძაბვას უსაფრთხო დონემდე. ტალღის გავლის და ნებისმიერი ნარჩენი დენის ჩაქრობის შემდეგ, SPD უბრუნდება მაღალი წინაღობის მდგომარეობას.

1. ტალღის დამცავი მოწყობილობების (SPD) დამონტაჟების ადგილი

ელვისებური დენის გამაძლიერებლების (SLP) მონტაჟის ადგილმდებარეობა განისაზღვრება ელვისებური საფრთხის ხარისხის მიხედვით და IEC 62305 სტანდარტის ელვისებური დაცვის ზონების (LPZ) კონცეფციის საფუძველზე. გარდამავალი გადაძაბვები თანდათანობით მცირდება უსაფრთხო დონემდე, რომელიც უნდა იყოს დაცული აღჭურვილობის გამძლე ძაბვაზე დაბალი. როგორც ნახაზზეა ნაჩვენები, ელვისებური დენის გამაძლიერებლები დამონტაჟებულია ამ ზონების საზღვრებში, რაც წარმოშობს დაბალი ძაბვის სისტემებში გამოყენებული მრავალდონიანი ძაბვისგან დაცვის კონცეფციას. ფოტოელექტრული სისტემებისთვის ყურადღება გამახვილებულია ელვისებური ძაბვის ცვლადი და მუდმივი დენის მხარეებიდან შეღწევის თავიდან აცილებაზე, რითაც დაცულია კრიტიკული კომპონენტები, როგორიცაა ინვერტორები.

2. ტალღური დენისგან დამცავი მოწყობილობების (SPD) ტესტირების კლასები

IEC 61643-11-ის მიხედვით, ელვისებური დენის იმპულსის ტიპის მიხედვით, რომლის ატანაზეც ისინი არიან დაპროექტებულნი, SPD კლასიფიცირდება სამ სატესტო კატეგორიად. I ტიპის ტესტები (მონიშნულია როგორც T1) მიზნად ისახავს შენობაში შესაძლოა გატარებული ელვისებური დენების ნაწილობრივი სიმულირებას. ეს ტესტები იყენებს 10/350 µs ტალღის ფორმას, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზზე და, როგორც წესი, გამოიყენება LPZ0-სა და LPZ1-ს შორის საზღვარზე - მაგალითად, მთავარ გამანაწილებელ დაფებზე ან დაბალი ძაბვის ტრანსფორმატორის შემომავალებზე. ამ დონის SPD-ები, როგორც წესი, ძაბვის გადართვის ტიპისაა, ისეთი კომპონენტებით, როგორიცაა გაზის განმუხტვის მილები ან ნაპერწკლის ნაპრალები (მაგ., რქის ნაპრალები ან გრაფიტის ნაპრალები).

II ტიპის (T2) და III ტიპის (T3) ტესტები უფრო მოკლე ხანგრძლივობის იმპულსებს იყენებენ. II ტიპის SPD-ები, როგორც წესი, ძაბვის შემზღუდავი მოწყობილობებია, რომლებიც იყენებენ ისეთ კომპონენტებს, როგორიცაა ლითონის ოქსიდის ვარისტორები (MOV). ისინი ტესტირდება ნომინალური განმუხტვის დენით 8/20 µs დენის ტალღის ფორმის გამოყენებით (იხ. სურათის დახვეწა) და პასუხისმგებელნი არიან ზემოთ მოქმედი დამცავი მოწყობილობიდან მომავალი ნარჩენი ძაბვის შემდგომ შეზღუდვაზე. III ტიპის ტესტები იყენებს კომბინირებულ ტალღის გენერატორს 1.2/50 µs ძაბვით და 8/20 µs დენის იმპულსით (იხ. სურათი ქვემოთ), რაც ახდენს ტალღების სიმულირებას საბოლოო მოხმარების აღჭურვილობასთან უფრო ახლოს.

3. ტალღის დამცავი მოწყობილობის (SPD) შეერთების ტიპი

გარდამავალი გადაჭარბებული ძაბვისგან დაცვის ორი ძირითადი რეჟიმი არსებობს. პირველი არის საერთო რეჟიმის დაცვა (CT1), რომელიც შექმნილია ძაბვის გადაჭარბებისგან დასაცავად ცოცხალ გამტარებსა და PE-ს (დამცავი დამიწება) შორის. მაგალითად, ელვის დარტყმას შეუძლია სისტემაში მიწასთან შედარებით მაღალი ძაბვის შეტანა. საერთო რეჟიმის დაცვა ხელს უწყობს ისეთი გარე დარღვევების, როგორიცაა ელვა, ზემოქმედების შემცირებას, როგორც ეს ქვემოთ არის ილუსტრირებული.

მეორე არის დიფერენციალური რეჟიმის დაცვა (CT2), რომელიც იცავს ხაზის გამტარს (L) და ნეიტრალურ გამტარს (N) შორის ძაბვის გადაჭარბებისგან. ამ ტიპის დაცვა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია შიდა დარღვევების, როგორიცაა ელექტრო ხმაური ან თავად სისტემაში წარმოქმნილი ჩარევა, მოსაგვარებლად, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე.

ამ დაცვის რეჟიმიდან ერთის ან ორივეს დანერგვით, ელექტრო სისტემები უკეთესად იქნება დაცული პოტენციური ძაბვის ტალღების წყაროებისგან, რაც საბოლოოდ გაზრდის დაკავშირებული აღჭურვილობის ხანგრძლივობას და საიმედოობას.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ SPD დაცვის რეჟიმების შერჩევა უნდა შეესაბამებოდეს არსებულ დამიწების სისტემას. TN სისტემებისთვის შესაძლებელია როგორც CT1, ასევე CT2 დაცვის რეჟიმების გამოყენება. თუმცა, TT სისტემებში CT1 შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ RCD-ის ქვემოთ. IT სისტემებში - განსაკუთრებით ისეთებში, რომლებსაც არ აქვთ ნეიტრალური გამტარი - CT2 დაცვა არ გამოიყენება. ეს კრიტიკული გასათვალისწინებელია DC განაწილების სისტემებში, რომლებიც იყენებენ IT დამიწების კონფიგურაციებს. დეტალების ნახვა შეგიძლიათ ქვემოთ მოცემულ ცხრილში.

4. ტალღის დამცავი მოწყობილობების (SPD) ძირითადი პარამეტრები

საერთაშორისო სტანდარტის IEC 61643-11 მიხედვით, დაბალი ძაბვის ენერგოგამანაწილებელ სისტემებთან დაკავშირებული SPD-ების მახასიათებლები და ტესტები განსაზღვრულია, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 7-ში.

(1) ძაბვის დაცვის დონე (ზემოთ)

SPD-ის არჩევისას ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტი მისი ძაბვის დაცვის დონეა (Up), რომელიც ახასიათებს SPD-ის მუშაობას ტერმინალებს შორის ძაბვის შეზღუდვის თვალსაზრისით. ეს მნიშვნელობა უნდა იყოს მაქსიმალურ დამჭერი ძაბვაზე მაღალი. ის მიიღწევა მაშინ, როდესაც SPD-ში გამავალი დენი უდრის ნომინალურ განმუხტვის დენს In. არჩეული ძაბვის დაცვის დონე უნდა იყოს დატვირთვის იმპულსისადმი წინააღმდეგობის ძაბვაზე დაბალი Uw. ელვის დარტყმის შემთხვევაში, SPD ტერმინალებზე ძაბვა, როგორც წესი, Up-ზე დაბალია. ფოტოელექტრული მუდმივი დენის სისტემებისთვის, დატვირთვა, როგორც წესი, ეხება ფოტოელექტრულ მოდულებს და ინვერტორებს.

(2) მაქსიმალური უწყვეტი მუშაობის ძაბვა (Uc)

Uc არის მაქსიმალური DC ძაბვა, რომლის უწყვეტად მიწოდებაც შესაძლებელია SPD დაცვის რეჟიმში. იგი შეირჩევა ნომინალური ძაბვისა და სისტემის დამიწების კონფიგურაციის საფუძველზე და წარმოადგენს SPD-ის გააქტიურების ზღურბლს. ფოტოელექტრული სისტემების DC მხარისთვის, Uc უნდა იყოს მეტი ან ტოლი ფოტოელექტრული მასივის Uoc Max-ის. Uoc Max ეხება უმაღლეს ღია წრედის ძაბვას ცოცხალ ტერმინალებს შორის და ცოცხალ ტერმინალსა და მიწას შორის ფოტოელექტრული მასივის მითითებულ წერტილში.

(3) ნომინალური განმუხტვის დენი (ინჩში)

ეს არის SPD-ში გამავალი 8/20 μs ტალღური დენის პიკური მნიშვნელობა, რომელიც გამოიყენება II ტიპის ტესტებისთვის და I ტიპისა და ტიპი IIIEC მოითხოვს, რომ SPD-ს გაუძლოს 8/20 μs ტალღური დენის მინიმუმ 19 განმუხტვას. რაც უფრო მაღალია In მნიშვნელობა, მით უფრო ხანგრძლივია SPD-ის სიცოცხლის ხანგრძლივობა, თუმცა იზრდება მისი ღირებულებაც.

(4) იმპულსური დენი (Iimp)

სამი პარამეტრით განსაზღვრული: დენის პიკი (Ipeak), მუხტი (Q) და სპეციფიკური ენერგია (W/R), ეს დენი გამოიყენება ტიპი I ტესტები. ტიპიური ტალღის ფორმაა 10/350 μs.