Выбар прылад абароны ад перанапружання для фотаэлектрычных сістэм - тыпы SPD

Фотаэлектрычныя (ФЭ) сістэмы вытворчасці энергіі з'яўляюцца ключавой крыніцай аднаўляльнай энергіі і з'яўляюцца вельмі канкурэнтаздольнымі з эканамічнага пункту гледжання ў параўнанні з традыцыйнай вытворчасцю электраэнергіі. Невялікія размеркаваныя ФЭ сістэмы, такія як сонечныя панэлі на дахах, становяцца ўсё больш папулярнымі. Дахавыя ФЭ сістэмы прадугледжваюць размеркаванне як пераменнага, так і пастаяннага току з напружаннем да 1500 В. Пастаянны ток, асабліва ФЭ панэлі, можа непасрэдна падвяргацца ўдарам маланкі ў зонах падвышанай рызыкі, што робіць іх уразлівымі да пашкоджанняў ад маланкі.

Маланкаабарона будынкаў падзяляецца на знешнюю абарону (сістэма маланкаабароны — СМА) і ўнутраную абарону (меры абароны ад перанапружання — МПС) у залежнасці ад рызыкі ўдару маланкі. Прылады абароны ад перанапружання (ПАЗ), як частка ўнутранай абароны, абараняюць ад пераходных перанапружанняў, выкліканых атмасфернай маланкай або камутацыйнымі аперацыямі. ПАЗ усталёўваюцца звонку абараняемага абсталявання і ў асноўным функцыянуюць наступным чынам: калі ў сістэме электразабеспячэння няма перанапружання, ПАЗ не ўплывае істотна на нармальную працу сістэмы, якую яно абараняе. Пры перанапружанні ПАЗ забяспечвае нізкі імпеданс, адводзячы перанапружанне праз сябе і абмяжоўваючы напружанне да бяспечнага ўзроўню. Пасля таго, як перанапружанне пройдзе і любы рэшткавы ток знікне, ПАЗ вяртаецца ў стан высокага імпедансу.

1. Месца ўстаноўкі прылад абароны ад перанапружання (SPD)

Месца ўстаноўкі SPD вызначаецца ў залежнасці ад ступені пагрозы маланкі і на аснове канцэпцыі зон маланкааховы (LPZ) у IEC 62305. Пераходныя перанапружанні паступова зніжаюцца да бяспечнага ўзроўню, які павінен быць ніжэй за вытрымлівальнае напружанне абараняемага абсталявання. Як паказана на малюнку, SPD усталёўваюцца на межах гэтых зон, што прыводзіць да ўзнікнення канцэпцыі шмат'яруснай абароны ад перанапружання, якая выкарыстоўваецца ў нізкавольтных сістэмах. Для фотаэлектрычных сістэм увага надаецца прадухіленню пранікнення перанапружанняў маланкі праз бакі пераменнага і пастаяннага току, тым самым абараняючы крытычна важныя кампаненты, такія як інвертары.

2. Класы выпрабаванняў прылад абароны ад перанапружання (SPD)

Згодна з IEC 61643-11, SPD класіфікуюцца на тры катэгорыі выпрабаванняў у залежнасці ад тыпу імпульсу току маланкі, які яны павінны вытрымліваць. Выпрабаванні тыпу I (пазначаныя як T1) прызначаны для мадэлявання частковых токаў маланкі, якія могуць пранікаць у будынак. У іх выкарыстоўваецца форма хвалі 10/350 мкс, як паказана на малюнку blow, і звычайна ўжываюцца на мяжы паміж LPZ0 і LPZ1, напрыклад, у галоўных размеркавальных шчытах або ўводах нізкавольтных трансфарматараў. SPD для гэтага ўзроўню звычайна з'яўляюцца тыпам пераключэння напружання, з такімі кампанентамі, як газаразрадныя трубкі або іскравыя прамежкі (напрыклад, рупорныя прамежкі або графітавыя прамежкі).

Выпрабаванні тыпу II (T2) і тыпу III (T3) выкарыстоўваюць імпульсы меншай працягласці. Прылады SPD тыпу II звычайна з'яўляюцца прыладамі абмежавання напружання, якія выкарыстоўваюць такія кампаненты, як металаксідныя варыстары (MOV). Яны выпрабоўваюцца з намінальным токам разраду з выкарыстаннем формы хвалі току 8/20 мкс (гл. малюнак ніжэй) і адказваюць за дадатковае абмежаванне рэшткавага імпульснага напружання, якое паступае ад прылады абароны вышэй па плыні. У выпрабаваннях тыпу III выкарыстоўваецца камбінаваны генератар хваль з імпульсам напружання 1,2/50 мкс і току 8/20 мкс (гл. малюнак ніжэй), які імітуе імпульсы бліжэй да абсталявання канечнага спажывання.

3. Тып падключэння прылады абароны ад перанапружання (SPD)

Існуе два асноўныя рэжымы абароны ад пераходных перанапружанняў. Першы — гэта абарона ад сінфазнага напружання (CT1), якая прызначана для абароны ад перанапружання паміж факавымі праваднікамі і PE (ахоўным зазямленнем). Напрыклад, удары маланкі могуць прыўнесці ў сістэму высокае напружанне адносна зямлі. Абарона ад сінфазнага напружання дапамагае змякчыць уздзеянне такіх знешніх перашкод, як маланка, як паказана ніжэй.

Другая — дыферэнцыяльная абарона (CT2), якая абараняе ад перанапружання паміж лінейным правадніком (L) і нулявым правадніком (N). Гэты тып абароны асабліва важны для ліквідацыі ўнутраных перашкод, такіх як электрычны шум або перашкоды, якія ўзнікаюць у самой сістэме, як паказана на дыяграме ніжэй.

Рэалізуючы адзін або абодва гэтыя рэжымы абароны, электрычныя сістэмы могуць быць лепш абаронены ад патэнцыйных крыніц перанапружання, што ў канчатковым выніку павялічвае тэрмін службы і надзейнасць падлучанага абсталявання.

Важна адзначыць, што выбар рэжымаў абароны SPD павінен адпавядаць дзеючай сістэме зазямлення. Для сістэм TN можна выкарыстоўваць як рэжымы абароны CT1, так і CT2. Аднак у сістэмах TT CT1 можна ўжываць толькі пасля ПЗВ. У сістэмах IT, асабліва тых, што не маюць нулявога правадніка, абарона CT2 не ўжываецца. Гэта вельмі важны фактар ​​у сістэмах размеркавання пастаяннага току, якія выкарыстоўваюць канфігурацыі зазямлення IT. Падрабязную інфармацыю можна знайсці ў табліцы ніжэй.

4. Асноўныя параметры прылад абароны ад перанапружання (SPD)

Згодна з міжнародным стандартам IEC 61643-11, характарыстыкі і выпрабаванні SPD, падлучаных да нізкавольтных сістэм размеркавання электраэнергіі, вызначаны, як паказана на малюнку 7.

(1) Узровень абароны ад напружання (да)

Найважнейшым аспектам пры выбары SPD з'яўляецца ўзровень абароны ад напружання (Up), які характарызуе прадукцыйнасць SPD у абмежаванні напружання паміж клемамі. Гэта значэнне павінна быць вышэй за максімальнае напружанне фіксацыі. Яно дасягаецца, калі ток, які праходзіць праз SPD, роўны намінальнаму току разраду In. Абраны ўзровень абароны ад напружання павінен быць ніжэй за імпульснае напружанне Uw нагрузкі. У выпадку ўдару маланкі напружанне на клеммах SPD звычайна падтрымліваецца ніжэй за Up. Для фотаэлектрычных сістэм пастаяннага току нагрузка звычайна адносіцца да фотаэлектрычных модуляў і інвертараў.

(2) Максімальнае бесперапыннае працоўнае напружанне (Uc)

Uc — гэта максімальнае пастаяннае напружанне, якое можа бесперапынна падавацца на рэжым абароны SPD. Яно выбіраецца ў залежнасці ад намінальнага напружання і канфігурацыі зазямлення сістэмы і служыць парогам актывацыі SPD. Для пастаяннага боку фотаэлектрычных сістэм Uc павінна быць большым або роўным Uoc Max фотаэлектрычнага масіва. Uoc Max адносіцца да найвышэйшага напружання размыкання ланцуга паміж факавымі клемамі і паміж факавым клеммай і зямлёй у пазначанай кропцы фотаэлектрычнага масіва.

(3) Намінальны разрадны ток (In)

Гэта пікавае значэнне току формы хвалі 8/20 мкс, які праходзіць праз SPD, і выкарыстоўваецца для выпрабаванняў тыпу II і для выпрабаванняў папярэдняй падрыхтоўкі ў тыпе I і Тып IIПаводле IEC, прыбор SPD павінен вытрымліваць не менш за 19 разрадаў токам працягласцю хвалі 8/20 мкс. Чым вышэй значэнне In, тым даўжэйшы тэрмін службы прыбора SPD, але таксама павялічваецца яго кошт.

(4) Імпульсны ток (Iimp)

Гэты ток, які вызначаецца трыма параметрамі: пікам току (Ipeak), зарадам (Q) і ўдзельнай энергіяй (W/R), выкарыстоўваецца ў Тып I выпрабаванні. Тыповая форма сігналу складае 10/350 мкс.