Utvalg av overspenningsvern Utvalg for PV-systemer - Installasjon av SPD-er

1. Faktorer som påvirker SPD-installasjon

Overspenninger i solcelleanlegg (PV) på taket forårsakes primært av direkte lynnedslag (på eller i nærheten av bygningen eller PV-utstyr med LPS), indusert spenning fra lynrelaterte endringer i det elektriske feltet, eller koblingsoperasjoner i AC/DC-strømdistribusjonsnett. For å vurdere behovet for overspenningsvern og bestemme passende beskyttelsesstrategi, bør utstyrets nominelle impulsmotstandsspenning (Uw) brukes som referanse. Med mindre annet er spesifisert i en risikovurdering, bør SPD-er installeres på både DC- og AC-siden av PV-systemet.

Enheter i et PV-system som kan trenge beskyttelse inkluderer:

Omformere, inkludert grensesnitt til både lavspennings-AC-systemet og DC-systemet, PV-arrayer, intern PV-systemkabling, komponenter installert mellom omformeren og PV-arrayer, for eksempel kombinerbokser; utstyr som brukes til overvåking og kontroll av PV-systemet.

I henhold til IEC 61643-12 og relevante deler av GB/T 21714, avhenger valg og installasjon av lynvernsystemer (SPD-er) for PV-systemer av flere faktorer. Disse inkluderer lynnedslagstetthet i bakken (NG) [1/km²·år] eller gjennomsnittlig antall tordenværsdager per år (T), egenskapene til lavspenningsforsyningssystemet (f.eks. luftledninger eller jordkabler) og typen utstyr som beskyttes, om et eksternt lynvernsystem (LPS) er installert for å beskytte PV-systemet mot direkte lynnedslag.

Hvis en ekstern LPS er tilstede, påvirkes SPD-kravene av beskyttelsesnivået (klassen) til LPS-en og om den nødvendige separasjonsavstanden (S) mellom LPS-en og PV-systemet opprettholdes (isolert vs. ikke-isolert LPS).

2. Innflytelse av ulike eksterne LPS-konfigurasjoner på lynbeskyttelse for PV-systemer

SPD-installasjon for PV-systemer på taket faller vanligvis inn i tre kategorier, basert på tilstedeværelsen og typen av ekstern LPS:

(1) PV-systemer uten ekstern LPS

Som vist i diagrammet (ikke inkludert her), bør overspenningsvern (SPD) installeres basert på resultatet av en lynrisikovurdering dersom bygningen ikke er utstyrt med et eksternt lynvernsystem. Det anbefales å installere overspenningsvern på både AC- og DC-siden for å beskytte kritiske PV-komponenter.

For DC-siden bør en type 2 DC SPD (betegnet som DC1) installeres i nærheten av PV-kombinasjonsboksen eller PV-panelet (hvis ingen kombinasjonsboks brukes). Denne SPD-en beskytter bygningen mot eksterne overspenninger som overføres gjennom PV-kablene, og installeres vanligvis rett etter at PV-kablene kommer inn i bygningen. En annen type 2 DC SPD (betegnet som DC2) bør installeres i nærheten av DC-inngangen på omformeren. Hvis kabellengden mellom DC1 og omformeren er mindre enn 10 meter, kan DC1 utelates.

For AC-siden anbefales en type 2 AC SPD (betegnet som AC1) ved AC-nettinngangen, vanligvis plassert på hovedfordelingspanelet. Denne enheten beskytter mot overspenninger fra strømnettet. Om AC1 er nødvendig i et system uten ekstern lynbeskyttelse avhenger av resultatene av en lynrisikovurdering. For å beskytte den dyre omformeren installeres vanligvis en type 2 AC SPD (betegnet som AC2) nær omformerens AC-utgang. Hvis kabellengden mellom AC1 og AC2 er mindre enn 10 meter, kan AC2 utelates. Se konfigurasjonstabellen for detaljert veiledning.

(2) PV-systemer med ekstern LPS som oppfyller den nødvendige separasjonsavstanden (isolert LPS)

Som vist i diagrammet, når en bygning har et eksternt lynbeskyttelsessystem (som luftinntaksstenger eller -bånd) og PV-panelet på taket er beskyttet av dette systemet med tilstrekkelig separasjonsavstand, anses PV-systemet å være utstyrt med en isolert lynbeskyttelsesenhet (LPS). Selv i dette tilfellet er det fortsatt nødvendig å installere SPD-er.

For systemer med en isolert LPS (Local Power Supply System), er SPD-oppsettet likt systemer uten ekstern lynbeskyttelse. En type 2 DC SPD bør installeres i nærheten av kombinerboksen, eller i nærheten av PV-panelet hvis ingen kombinerboks brukes. En annen type 2 DC SPD bør plasseres i nærheten av DC-siden av omformeren, og en type 2 AC SPD i nærheten av AC-siden av omformeren. Men fordi PV-systemet kobles inn og ut av bygningen, er det også nødvendig med en type 1 AC SPD på hoved AC-fordelingsskapet der strømforsyningen kommer inn i bygningen. Se konfigurasjonstabellen for detaljert veiledning om oppsett.

(3) PV-systemer med ekstern LPS som ikke oppfyller den nødvendige separasjonsavstanden (ikke-isolert LPS)

I PV-systemer på tak, der panelene er for nær det eksterne lynbeskyttelsessystemet (LPS) og ikke kan overholde den nødvendige sikkerhetsavstanden, må alle metalldeler i PV-systemet kobles til LPS for å sikre riktig lynutjevning. Dette er den vanlige tilnærmingen som brukes for lynbeskyttelse på tak. I dette oppsettet behandles både AC- og DC-kabler som parallelle ledere i utjevningssystemet, noe som betyr at de kan bli direkte påvirket av lynstrøm. Derfor anbefaler IEC bruk av overspenningsvern (SPD) av type 1 – vanligvis sammen med SPD-er av type 2 – på viktige punkter i systemet: der PV-kablene kommer inn i bygningen, og på både AC- og DC-siden av viktige enheter som omformeren.

Som vist i diagrammet, bør DC1 installeres så nær kombinerboksen som mulig, eller nær PV-panelet hvis det ikke er noen kombinerboks. DC2 og AC2 bør plasseres nær omformeren for å gi den bedre beskyttelse. I de fleste tilfeller er både AC1 (ved hovedpanelet) og AC2 (nær omformeren) nødvendig. Men hvis omformeren er installert inne i hovedpanelet og de deler samme jord, med kabellengder på mindre enn eller lik 0,5 meter, er det ikke sikkert at AC2 er nødvendig. Du kan sjekke tabellen for detaljert installasjonsveiledning.

1: DC1 kan utelates under følgende forhold: Hvis kabellengden mellom DC1 og omformeren er mindre enn 10 meter, og spenningsbeskyttelsesnivået (Up) for AC2 er mindre enn eller lik 0,8 ganger PV-panelets nominelle impulsmotstandsspenning (Uw); eller hvis Up for AC2 er mindre enn eller lik 0,5 ganger Uw og PE-lederen (beskyttelsesjord) er ført nær DC-kablene.

2: AC2 kan utelates under følgende forhold: Hvis kabellengden mellom AC1 og AC2 er mindre enn 10 meter; eller hvis omformeren og hovedfordelingsskapet deler samme jordelektrode, og SPD-tilkoblingskablene hver ikke er lengre enn 0,5 meter – for eksempel hvis omformeren er installert inne i hovedfordelingsskapet.

3: Minimum tverrsnittsareal for SPD-jordledere: For type 2 SPD-er bør kobberjordlederen være minst 6 mm²; for type 1 SPD-er bør den være minst 16 mm².

Valget av likestrøms-overspenningsvern (SPD) i takmonterte PV-systemer avhenger hovedsakelig av hvordan bygningen er beskyttet mot lynnedslag og hvordan systemet er koblet. I henhold til konfigurasjonstabellen og IEC-standarder skal det alltid være en overspenningsvern på likestrømssiden av omformeren. Men ekstra SPD-er i nærheten av kombinerboksen – eller i nærheten av PV-panelene hvis det ikke er noen kombinerboks – er bare nødvendig hvis kabelen mellom panelene og omformeren er lengre enn 10 meter.

Når det er sagt, er det ikke slik det gjøres overalt. I noen land – for eksempel Tyskland – er reglene i utgangspunktet det motsatte. Der er DC-overspenningsvern alltid installert rett ved siden av PV-panelene, og du trenger bare å legge til et i nærheten av omformeren hvis kabelstrekningen er over 10 meter.