Valg af overspændingsbeskyttelsesenheder til PV-systemer - installation af overspændingsbeskyttelsesenhed
1. Faktorer der påvirker installation af SPD
Overspændinger i solcelleanlæg (PV) på taget skyldes primært direkte lynnedslag (på eller i nærheden af bygningen eller PV-udstyr med overspændingsbeskyttelse), induceret spænding fra lynrelaterede ændringer i det elektriske felt eller koblingsoperationer i AC/DC-strømforsyningsnetværk. For at vurdere behovet for overspændingsbeskyttelse og bestemme den passende beskyttelsesstrategi bør udstyrets nominelle impulsmodstandsspænding (Uw) anvendes som reference. Medmindre andet er angivet i en risikovurdering, bør der installeres overspændingsafledere på både DC- og AC-siden af PV-systemet.
Enheder i et PV-system, der kan kræve beskyttelse, omfatter:
Invertere, inklusive grænseflader til både lavspændings-AC-systemet og DC-systemet, PV-arrays, intern PV-systemledningsføring, komponenter installeret mellem inverteren og PV-arrays, såsom kombinerbokse; udstyr, der anvendes til overvågning og styring af PV-systemet.
I henhold til IEC 61643-12 og relevante afsnit af GB/T 21714 afhænger valg og installation af lynbeskyttelsesafledere (SPD'er) til PV-systemer af flere faktorer. Disse omfatter lynnedslagstæthed i jorden (NG) [1/km²·år] eller det gennemsnitlige antal tordenvejrsdage om året (T), karakteristika for lavspændingsforsyningssystemet (f.eks. luftledninger eller jordkabler) og arten af det udstyr, der beskyttes, samt om der er installeret et eksternt lynbeskyttelsessystem (LPS) for at beskytte PV-systemet mod direkte lynnedslag.
Hvis der er en ekstern LPS til stede, påvirkes SPD-kravene af LPS'ens beskyttelsesniveau (klasse), og om den krævede separationsafstand (S) mellem LPS'en og PV-systemet overholdes (isoleret vs. ikke-isoleret LPS).
2. Indflydelse af forskellige eksterne LPS-konfigurationer på lynbeskyttelse til PV-systemer
SPD-installation til tagmonterede PV-systemer falder generelt i tre kategorier baseret på tilstedeværelsen og typen af ekstern LPS:
(1) PV-systemer uden ekstern LPS
Som vist i diagrammet (ikke inkluderet her), hvis bygningen ikke er udstyret med et eksternt lynbeskyttelsessystem, bør der installeres overspændingsafledere baseret på resultatet af en lynrisikovurdering. Det anbefales at installere overspændingsbeskyttelsesenheder på både AC- og DC-siden for at beskytte kritiske PV-komponenter.
For DC-siden bør en type 2 DC SPD (betegnet som DC1) installeres i nærheden af PV-kombinationsboksen eller PV-arrayet (hvis der ikke anvendes en kombinationsboks). Denne SPD beskytter bygningen mod eksterne overspændinger, der overføres gennem PV-kablerne, og installeres typisk lige efter, at PV-kablerne kommer ind i bygningen. En anden type 2 DC SPD (betegnet som DC2) bør installeres i nærheden af inverterens DC-indgang. Hvis kabellængden mellem DC1 og inverteren er mindre end 10 meter, kan DC1 udelades.
Til AC-siden anbefales en type 2 AC SPD (betegnet som AC1) ved AC-netindgangen, normalt placeret ved hovedfordelingstavlen. Denne enhed beskytter mod overspændinger fra forsyningsnettet. Om AC1 er nødvendig i et system uden ekstern lynbeskyttelse afhænger af resultaterne af en lynrisikovurdering. For at beskytte den dyre inverter installeres en type 2 AC SPD (betegnet som AC2) typisk nær inverterens AC-udgang. Hvis kabellængden mellem AC1 og AC2 er mindre end 10 meter, kan AC2 udelades. Se konfigurationstabellen for detaljeret vejledning.
(2) PV-systemer med ekstern LPS, der opfylder den krævede separationsafstand (isoleret LPS)
Som vist i diagrammet, anses PV-systemet for at være udstyret med en isoleret lynbeskyttelsesenhed (LPS), når en bygning har et eksternt lynbeskyttelsessystem (såsom luftindfangerstænger eller -bånd), og tagets PV-panel er beskyttet af dette system med korrekt separationsafstand, (se figur 1). Selv i dette tilfælde er det stadig nødvendigt at installere SPD'er.
For systemer med en isoleret LPS (Local Surface Presence - LPS) svarer SPD-opsætningen til systemer uden ekstern lynbeskyttelse. En type 2 DC SPD bør installeres i nærheden af combiner-boksen eller i nærheden af PV-generatoren, hvis der ikke anvendes en combiner-boks. En anden type 2 DC SPD bør placeres i nærheden af inverterens DC-side og en type 2 AC SPD i nærheden af inverterens AC-side. Men fordi PV-systemet tilsluttes ind og ud af bygningen, kræves der også en type 1 AC SPD ved hovedAC-fordelingstavlen, hvor forsyningsstrømmen kommer ind i bygningen. Se konfigurationstabellen for detaljeret layoutvejledning.
(3) PV-systemer med ekstern LPS, der ikke opfylder den krævede separationsafstand (ikke-isoleret LPS)
I tagmonterede PV-systemer, hvor panelerne er for tæt på det eksterne lynbeskyttelsessystem (LPS) og ikke kan overholde den krævede sikkerhedsafstand, skal alle metaldele af PV-systemet tilsluttes LPS'en for at sikre korrekt lynudligning. Dette er den almindelige metode, der anvendes til lynbeskyttelse på taget. I denne opsætning behandles både AC- og DC-kabler som parallelle ledere i udligningssystemet, hvilket betyder, at de kan blive direkte påvirket af lynstrøm. Derfor anbefaler IEC at bruge type 1 overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD'er) - normalt sammen med type 2 SPD'er - på nøglepunkter i systemet: hvor PV-kablerne kommer ind i bygningen, og på både AC- og DC-siden af vigtige enheder som inverteren.
Som vist i diagrammet skal DC1 installeres så tæt som muligt på combiner-boksen, eller i nærheden af PV-panelet, hvis der ikke er en combiner-boks. DC2 og AC2 skal placeres i nærheden af inverteren for at give den bedre beskyttelse. I de fleste tilfælde er både AC1 (ved hovedpanelet) og AC2 (nær inverteren) nødvendige. Men hvis inverteren er installeret inde i hovedpanelet, og de deler samme jordforbindelse, med kabellængder på mindre end eller lig med 0,5 meter, er AC2 muligvis ikke nødvendig. Du kan se tabellen for detaljeret installationsvejledning.
1: DC1 kan udelades under følgende betingelser: Hvis kabellængden mellem DC1 og inverteren er mindre end 10 meter, og spændingsbeskyttelsesniveauet (Up) for AC2 er mindre end eller lig med 0,8 gange PV-panelets nominelle impulsmodstandsspænding (Uw); eller hvis Up for AC2 er mindre end eller lig med 0,5 gange Uw, og PE-lederen (beskyttelsesjord) er ført tæt på DC-kablerne.
2: AC2 kan udelades under følgende betingelser: Hvis kabellængden mellem AC1 og AC2 er mindre end 10 meter; eller hvis inverteren og hovedfordelingstavlen deler den samme jordelektrode, og SPD-forbindelseskablerne hver især ikke er længere end 0,5 meter – for eksempel hvis inverteren er installeret inde i hovedtavlen.
3: Minimum tværsnitsareal for SPD-jordledere: For type 2 SPD'er skal kobberjordlederen være mindst 6 mm²; for type 1 SPD'er skal den være mindst 16 mm².
Valget af DC-sidede SPD'er i tagmonterede PV-systemer afhænger hovedsageligt af, hvordan bygningen er beskyttet mod lynnedslag, og hvordan systemet er tilsluttet. I henhold til konfigurationstabellen og IEC-standarder skal der altid være en overspændingsbeskytter på DC-siden af inverteren. Men ekstra SPD'er nær kombinerboksen - eller nær PV-panelerne, hvis der ikke er en kombinerboks - er kun nødvendige, hvis kablet mellem panelerne og inverteren er længere end 10 meter.
Når det er sagt, er det ikke sådan, det gøres alle steder. I nogle lande – for eksempel Tyskland – er reglerne dybest set det modsatte. Der er DC-overspændingsbeskyttelse altid installeret lige ved siden af PV-panelerne, og du behøver kun at tilføje en i nærheden af inverteren, hvis kabellængden er over 10 meter.