Med den hurtige udvikling af den globale nye energiindustri er fotovoltaik (PV) blevet en udbredt ren energiløsning til virksomheder, industriparker, kommercielle bygninger og privatkunder. Sammenlignet med traditionelle distributionssystemer installeres solcelleanlæg dog ofte på bygningstage, i åbne rum eller i store PV-kraftværker, hvilket udsætter dem for langvarig eksponering for det naturlige miljø, hvilket gør dem mere sårbare over for lynnedslag og netoverspændinger.
Som producent af overspændingsbeskyttelse (SPD) fandt vi ud af, at mange PV-systemfejl ikke stammer fra selve modulerne, men fra forbigående overspændinger, der beskadiger invertere, overvågningsenheder eller kommunikationssystemer. Derfor er overspændingsbeskyttere i moderne PV-projektdesign ikke længere valgfrie, men en vigtig komponent for at sikre sikker drift af systemet.
Så hvorfor skal solcelleanlæg have overspændingsbeskyttere? Denne artikel vil analysere dette ud fra et praktisk anvendelsesperspektiv.
1. Fotovoltaiske systemer er mere modtagelige for lynnedslag
I modsætning til konventionelt indendørs elektrisk udstyr er det meste af udstyret i et solcelleanlæg installeret udendørs i lange perioder.
For eksempel:
Fotovoltaiske moduler
Kombiner boks
Vippesystem
DC kabler
Inverter
De er normalt placeret i et stort område og nær bygningens højeste punkt.
Når lynet slår ned, kan der genereres en kraftig overspænding ved elektromagnetisk induktion, selvom den ikke direkte rammer solcelleanlægget.
Denne forbigående overspænding forplanter sig hurtigt langs kredsløbet og påvirker systemudstyret alvorligt.
Derfor er PV-anlæg et typisk anvendelsesscenarie med høj lynrisiko.
2. Beskyttelse af kerneudstyr såsom invertere
Invertere er ofte en af de mest værdifulde og kritiske enheder i hele solcelleanlægget.
Dens hovedfunktion er at konvertere jævnstrømmen (DC genereret af PV-enheden til vekselstrøm og forbinde den til elnettet.
Inverteren indeholder dog et stort antal sofistikerede elektroniske komponenter.
For eksempel:
IGBT moduler
Styrekredsløb
Kommunikationsmodul
Overvågningssystem
Disse elektroniske komponenter er meget følsomme over for overspænding.
Når først det er påvirket af stigningen, kan det føre til:
Systemnedlukning
Kommunikationsafbrydelse
Strømtab
Skader på udstyr
Installation af overspændingsbeskyttere kan effektivt reducere de transiente overspændinger på inverteren.
3. Undgå beskadigelse af PV-moduler og kombinationsbokse
Mange mennesker tror, at lynnedslag kun påvirker inverteren.
Faktisk er PV-komponenter og kombinationsbokse også i fare. Især i store-jordbaserede energiprojekter:
Stort fotovoltaisk array område;
Længde på kabel
Høj risiko for at udløse lynnedslag
Når stigningen bevæger sig langs DC-linjen, kan det føre til:
Forringet modulydelse
kombinerer kasser
Forbrændingsterminaler
DC-sideoverspændingsbeskyttere kan hurtigt frigive energi, før en overspænding kommer ind i enheden, hvilket reducerer risikoen for beskadigelse.
4.Reducer systemets nedetid og strømproduktionstab
For kommercielle og industrielle solcelleprojekter betyder nedetid i systemet direkte økonomisk tab.
For eksempel:
Nedsat elproduktionsindtægt
Produktionsafbrydelse
Øgede vedligeholdelsesomkostninger
Hvis kritisk udstyr er beskadiget af en overspænding, tager reparation og udskiftning ofte lang tid.
Når der opstår en overspænding, reagerer SPD hurtigt for at begrænse overspændingen til et sikkert område.
Dette er med til at forbedre kontinuiteten i systemet og reducere risikoen for uventet nedetid.
5. Fotovoltaiske systemer er i fare i både AC og DC
Sammenlignet med almindeligt strømsystem er fotovoltaisk system mere unikt i strukturen.
Det omfatter:
DC side
Inkluderer:
Fotovoltaiske moduler
Fotovoltaiske strenge
Kombiner boks
Inverter input
Kommunikerende side
Inkluderer:
Inverter udgang
Fordelingsskabe
Tilsluttet netproduktionssystem
Tordenvejr kan komme ind i systemet fra både DC- og AC-siden.
Derfor kræver en komplet fotovoltaisk lynbeskyttelsesløsning normalt:
DC SPD
AC SPD
Dobbelt beskyttelse.
Dette skaber et helt system af beskyttelse.
6. Overholdelse af industri- og tekniske specifikationer
Med den stigende regulering af solcelleindustrien kræver flere og flere lande og regioner, at projekter udstyres med overspændingsbeskyttelsesforanstaltninger.
Især:
Kommercielle og industrielle fotovoltaiske projekter
Store jordinstallerede-kraftværker
Solcelleanlæg i offentlige bygninger
På designstadiet er det normalt nødvendigt at overveje:
Lynrisikovurdering
SPD-konfigurationsskema
Design af jordingssystem
Standardkravene hjælper ikke kun med at forbedre systemsikkerheden, men forbedrer også acceptgraden af projektet.
7. Beskyttelse af overvågnings- og kommunikationssystemer
Moderne solcelleanlæg er ikke kun afhængige af driften af elproduktionsudstyr, men kræver også et stort antal intelligent overvågningsudstyr.
For eksempel:
Enheder til dataopsamling
Miljøovervågningssystemer
Kommunikationsmodul
Fjernovervågningsplatforme
Disse enheder bruger typisk lavspændingselektronik.-
De er mere sårbare over for overspændinger end elektrisk udstyr.
Derfor beskytter overspændingsbeskyttelse ikke kun selve elproduktionssystemet, men beskytter også den stabile drift af hele overvågningsnetværket.
8. Forbedring af systemets samlede investeringsafkast
Ud fra et projektinvesteringssynspunkt er prisen på overspændingsbeskyttere normalt en lille brøkdel af den samlede investering i solcelleanlæg.
Men værdien, de bringer, er enorm.
Inkluderer:
Reducer risikoen for beskadigelse af udstyr
Lavere vedligeholdelsesomkostninger
Øg systemets tilgængelighed
Forlængelse af udstyrets levetid
Forbedring af stabiliteten i elproduktionsindkomsten
Rimelig SPD-konfiguration er en omkostningseffektiv-investering for PV-anlæg med en designlevetid på mere end 20 år.
Hvorfor lægger flere og flere solcelleprojekter vægt på SPD-konfigurationer?
Med det stigende intelligensniveau af inverteren og den voksende skala af fotovoltaiske kraftværker stiger værdien af udstyr og systemets kompleksitet også.
I tilfælde af overspændingsskader vil det ikke kun forårsage en enkelt udstyrsfejl, men også påvirke driften af hele anlægget.
Som følge heraf inkorporerer flere og flere projekter overspændingsbeskyttelse i deres overordnede design fra de tidligste stadier af byggeriet.
Surge savers (SPD'er) er blevet lige så vigtige for moderne solcelleanlæg som afbrydere og sikringer.
Konklusion:
PV-systemer fungerer udendørs i lang tid og står over for risici som lynnedslag, netudsving og inducerede overspændinger. Installation af overspændingsbeskyttere beskytter ikke kun invertere, PV-komponenter og overvågningsudstyr mod overspændingsskader, men reducerer også nedetid, reducerer vedligeholdelsesomkostninger og forbedrer den langsigtede{1}}pålidelighed af strømgenereringssystemer. Korrekt konfiguration af AC-sideoverspændingsbeskyttere er blevet et kritisk skridt for ejere, der ønsker at sikre sikker drift og investeringsafkast til PV-projekter.
FAQ Har PV-system brug for overspændingsbeskyttere?
For de fleste PV-projekter anbefales det, at der installeres specielle udledningsenheder, især i udendørs systemer og områder med høj lynaktivitet.
Hvor mange SPD'er kræver et PV-system?
Overspændingsbeskyttere skal normalt installeres på både DC- og AC-siden for at danne et komplet beskyttelsessystem.
Kan overspændingsbeskyttere forhindre direkte lynnedslag?
SPD (Sustaining Voltage Detectors) bruges hovedsageligt til at begrænse overspændingsspændinger forårsaget af lynnedslag. Direkte lynbeskyttelse kræver også brug af lynafledere og jordingssystemer.
Hvorfor er fotovoltaiske invertere modtagelige for store bølger?
Invertere indeholder adskillige elektroniske komponenter, der er meget følsomme over for transiente overspændinger og derfor kræver centraliseret beskyttelse.
Kan SPD fortsætte med at beskytte udstyr efter fejl?
Nej. Systemet bør udskiftes straks efter udløb eller funktionsfejl. Ellers vil systemet miste sin effektive overspændingsbeskyttelsesevne.