Фотоэлектрические системы обладают уникальными характеристиками, требующими использования специально разработанных для них устройств защиты от перенапряжения. Они могут иметь высокое системное напряжение постоянного тока - до 1500 вольт. Их максимальная мощность всего на несколько процентов ниже тока короткого замыкания в системе.
Чтобы определить подходящий модуль защиты от перенапряжений для фотоэлектрических систем и их устройств, необходимо учитывать:
Плотность вспышек молний
Рабочая температура системы
Напряжение в системе
Номинальный ток короткого замыкания
Уровень сигналов для защиты от (прямых или непрямых ударов молнии)
Номинальный ток разряда
Требования к защите от перенапряжений для устройств, защищенных внешней системой молниезащиты (LPS), зависят от выбранной категории LPS и от того, изолировано ли расстояние между LPS и фотоэлектрическим устройством. В стандарте IEC 62305-3 приведены подробные требования к расстояниям разделения LPS.
Для эффективной защиты уровень защиты от перенапряжения (Up) устройства защиты от перенапряжения должен быть на 20% ниже диэлектрической прочности оконечного оборудования системы. Важно отметить, что ток, выдерживающий короткое замыкание используемого устройства защиты от перенапряжения, должен превышать ток короткого замыкания цепей фотоэлектрической матрицы, к которым оно подключено. Устройства защиты от перенапряжений, установленные на стороне выхода постоянного тока, должны иметь MCOV постоянного тока, равный или превышающий максимальное напряжение фотоэлектрической системы панели.
При ударе молнии в точку А (см. рисунок 1, который здесь не представлен) могут быть повреждены как фотоэлектрические солнечные панели, так и инверторы. Если молния ударит в точку B, может быть поврежден только инвертор. Учитывая, что инверторы часто являются самым дорогим компонентом фотоэлектрической системы, крайне важно правильно выбрать и установить устройства защиты от перенапряжения как на линиях переменного, так и постоянного тока.
Устройства защиты от перенапряжения на стороне постоянного тока в фотоэлектрических системах должны быть специально разработаны для применения на постоянном токе. Опасно использовать сетевой фильтр, предназначенный для переменного тока, на стороне постоянного тока и наоборот. Устройства защиты от перенапряжения также должны использоваться на стороне переменного тока, если они используются на стороне постоянного тока.
Для сети переменного тока не менее важно убедиться, что устройство защиты от перенапряжения разработано специально для сети переменного тока. Если несколько инверторов подключены к одной сети, они могут быть подключены к одному сетевому фильтру. Устройство защиты от перенапряжения всегда должно устанавливаться перед защищаемым устройством.
Правильная установка устройств защиты от перенапряжения основана на трех значениях:
Максимальное постоянное рабочее напряжение: напряжение, при котором срабатывает защита от перенапряжения.
Уровень защиты от перенапряжения: категория перенапряжения устройства должна превышать уровень защиты от перенапряжения устройства защиты от перенапряжения.
Номинальный ток разряда: пик формы сигнала (для устройств защиты от перенапряжения типа 2 он составляет 8/20 мкс), который устройство защиты от перенапряжения может выдержать после повторных скачков напряжения.
Кабели
В фотоэлектрических системах кабели часто проходят на большие расстояния, чтобы достичь точек подключения к электросети. Однако использование длинных кабелей не рекомендуется. Это связано с тем, что воздействие разряда молнии, основанное на местоположении и проводящих помехах, увеличивается с увеличением длины кабеля и размера проводящей петли. Вызванные перепады напряжения в соединительных кабелях могут снизить эффективность защиты от перенапряжений при возникновении переходных перенапряжений.
Перенапряжения являются существенным фактором, приводящим к отказам кабелей. Каждый импульс на кабеле приводит к снижению прочности изоляции кабеля. Если в изолированную фотоэлектрическую систему (вдали от электросети) попадет скачок напряжения, любое оборудование, работающее на солнечной энергии (например, медицинские приборы или водоснабжение), может выйти из строя.
Расположение и количество устройств защиты от перенапряжения, устанавливаемых на стороне постоянного тока, зависят от длины кабеля между солнечными панелями и инвертором. Если расстояние составляет менее 10 метров, требуется только один сетевой фильтр, расположенный рядом с инвертором. Для кабелей длиной более 10 метров один следует проложить рядом с инвертором, а второй - ближе к коробкам солнечных панелей.
При прокладке кабеля следует избегать образования больших токопроводящих петель. Как линии переменного, так и постоянного тока, а также линии передачи данных должны быть проложены вдоль всего пути с помощью соединительных проводов с равным потенциалом, чтобы обеспечить прокладку нескольких проводов или подключение инвертора к сети без образования проводниковых петель.