Selectarea și proiectarea dispozitivelor de siguranță în sisteme fotovoltaice

Centralele electrice sunt în general instalate în sălbăticie, sau pe acoperiș, iar componentele trebuie instalate în aer liber. Mediul natural este dur, iar dezastrele naturale și provocate de om sunt inevitabile. Dezastrele naturale, cum ar fi taifunurile, furtunile de zăpadă, nisipul și praful vor deteriora echipamentul. Siguranța centralei este foarte importantă. Fie că este vorba de o centrală electrică mică distribuită sau de o centrală terestră centralizată la scară largă, există anumite riscuri. Prin urmare, echipamentul trebuie să fie echipat cu dispozitive speciale de siguranță, cum ar fi siguranțe și dispozitive de protecție împotriva trăsnetului. , Asigurați-vă întotdeauna siguranța centralei electrice.

1. Siguranță
Siguranța CHYT este un protector de curent realizat după principiul întreruperii circuitului prin topirea topiturii cu căldura generată de ea însăși după ce curentul depășește valoarea specificată pentru o anumită perioadă de timp. Siguranțele sunt utilizate pe scară largă în sistemele de distribuție a energiei de joasă tensiune, sistemele de control și echipamentele electrice. Ca protecție la scurtcircuit și la supracurent, siguranțele sunt unul dintre dispozitivele de protecție cel mai frecvent utilizate. Siguranțele centralelor fotovoltaice sunt împărțite în siguranțe DC și siguranțe AC.
Partea DC a centralei fotovoltaice conectează mai multe șiruri în paralel la bara de magistrală DC a casetei de combinare DC (schemă centralizată) sau invertorul șir (schema invertor șir) conform configurației schemei. Când mai multe șiruri fotovoltaice sunt conectate în paralel, dacă apare o defecțiune de scurtcircuit într-un anumit șir, celelalte șiruri de pe magistrala DC și rețeaua vor furniza curent de scurtcircuit la punctul de scurtcircuit. Dacă lipsesc măsurile de protecție corespunzătoare, aceasta va duce la arderea echipamentelor, cum ar fi cablurile conectate la acesta. În același timp, poate provoca arderea atașamentelor din apropierea echipamentului. În prezent, există multe accidente similare de incendiu fotovoltaic de acoperiș în China, așa că este necesar să se instaleze dispozitive de protecție în circuitele paralele ale fiecărui șir pentru a spori siguranța centralelor fotovoltaice.

În prezent, siguranțele DC sunt utilizate în cutiile combinatoare și invertoare pentru protecția la supracurent. Producătorii mainstream de invertoare consideră, de asemenea, siguranțele ca fiind componentele de bază ale protecției DC. În același timp, producătorii de siguranțe precum Bussman și Littelfuse au lansat și siguranțe DC specifice fotovoltaice.
Odată cu creșterea cererii de siguranțe DC în industria fotovoltaică, cum să selectați corect siguranțe DC pentru o protecție eficientă este o problemă căreia atât utilizatorii, cât și producătorii ar trebui să îi acorde o atenție deosebită. Când selectați siguranțe DC, nu puteți copia pur și simplu siguranțe AC. Specificațiile electrice și dimensiunile structurale, deoarece există multe specificații tehnice și concepte de proiectare diferite între cele două, sunt legate de luarea în considerare cuprinzătoare a faptului dacă curentul de defect poate fi întrerupt în siguranță și fiabil, fără accidente.
1) Deoarece curentul continuu nu are un punct de trecere cu zero curent, la întreruperea curentului de defect, arcul poate fi stins rapid numai de la sine sub acțiunea răcirii forțate a umpluturii cu nisip de cuarț, ceea ce este mult mai dificil decât ruperea arc de curent alternativ. Designul rezonabil și metoda de sudare a cipului, puritatea și dimensiunea particulelor nisipului de cuarț, punctul de topire, metoda de întărire și alți factori determină eficiența și efectul asupra stingerii forțate a arcului de curent continuu.
2) La aceeași tensiune nominală, energia arcului electric generată de arcul de curent continuu este mai mult de două ori mai mare decât energia arcului de curent alternativ. Pentru a ne asigura că fiecare secțiune a arcului poate fi limitată într-o distanță controlabilă și stinsă rapid în același timp, nu va apărea nicio secțiune. Arcul este conectat direct în serie pentru a provoca un bazin imens de energie, ducând la un accident în care siguranța exploziile din cauza timpului de arc continuu este prea lung. Corpul tubului siguranței DC este în general mai lung decât siguranța AC, altfel dimensiunea nu poate fi văzută în utilizare normală. Diferența, atunci când apare curentul de defect, va avea consecințe grave.
3) Conform datelor recomandate ale Organizației Internaționale pentru Tehnologia Siguranțelor, lungimea corpului siguranței trebuie mărită cu 10 mm pentru fiecare creștere a tensiunii de 150 V CC și așa mai departe. Când tensiunea de curent continuu este de 1000 V, lungimea corpului ar trebui să fie de 70 mm.
4) Când siguranța este utilizată în circuitul de curent continuu, trebuie luată în considerare influența complexă a energiei inductanței și capacității. Prin urmare, constanta de timp L/R este un parametru important care nu poate fi ignorat. Acesta trebuie determinat în funcție de apariția și rata de decădere a curentului de defect de scurtcircuit al sistemului de linie specific. Evaluarea corectă nu înseamnă că poți alege un major sau un minor după bunul plac. Deoarece constanta de timp L/R a siguranței DC determină energia arcului de rupere, timpul de rupere și tensiunea de trecere, grosimea și lungimea corpului tubului trebuie selectate în mod rezonabil și în siguranță.
Siguranță AC: La capătul de ieșire al invertorului în afara rețelei sau la capătul de intrare al sursei de alimentare internă a invertorului centralizat, trebuie proiectată și instalată o siguranță AC pentru a preveni supracurent sau scurtcircuit sarcina.

2. Protector de trăsnet
Partea principală a sistemului fotovoltaic este instalată în aer liber, iar zona de distribuție este relativ mare. Componentele și suporturile sunt conductoare, care sunt destul de atractive pentru trăsnet, deci există pericolul de lovituri directe și indirecte ale trăsnetului. În același timp, sistemul este conectat direct la echipamentele electrice și clădirile aferente, astfel încât loviturile de trăsnet la sistemul fotovoltaic vor implica și echipamente aferente, clădiri și sarcini electrice. Pentru a evita deteriorarea trăsnetului la sistemul de generare a energiei fotovoltaice, este necesar să se instaleze un sistem de protecție împotriva trăsnetului și împământare pentru protecție.
Fulgerul este un fenomen de descărcare electrică în atmosferă. În timpul formării norilor și ploii, unele părți ale acestuia acumulează sarcini pozitive, iar cealaltă parte acumulează sarcini negative. Când aceste încărcături se acumulează într-o anumită măsură, se va produce un fenomen de descărcare, formând fulgere. Fulgerul este împărțit în fulger direct și fulger prin inducție. Loviturile directe de trăsnet se referă la loviturile de trăsnet care cad direct pe rețele fotovoltaice, sistemele de distribuție a curentului continuu, echipamentele electrice și cablajul acestora, precum și zonele din apropiere. Există două moduri de pătrundere a fulgerelor directe: una este descărcarea directă menționată mai sus a rețelelor fotovoltaice etc., astfel încât cea mai mare parte a curentului de fulger de mare energie să fie introdus în clădiri sau echipamente, linii; celălalt este că fulgerul poate trece direct prin paratrăsnet etc. Dispozitivul care transmite curentul de trăsnet în pământ se descarcă, determinând creșterea instantanee a potențialului pământului, iar o mare parte a curentului de trăsnet este conectată invers la echipament și linii. prin firul de împământare de protecție.

Fulgerul inductiv se referă la loviturile de trăsnet generate aproape și mai departe de clădirile, echipamentele și liniile aferente, provocând supratensiune a clădirilor, echipamentelor și liniilor aferente. Această supratensiune este conectată în serie prin inducție electrostatică sau inducție electromagnetică. la echipamentele și liniile electronice aferente, provocând daune echipamentelor și liniilor.
Pentru sistemele de generare a energiei electrice la scară largă sau fotovoltaice instalate în câmpuri deschise și munți înalți, în special în zonele predispuse la trăsnet, trebuie echipate dispozitive de împământare de protecție împotriva trăsnetului.
Dispozitiv de protecție la supratensiune (Surge protection Device) este un dispozitiv indispensabil în protecția împotriva trăsnetului a echipamentelor electronice. Se numea „paratrăsnet” sau „protector de supratensiune”. Abrevierea engleză este SPD. Funcția protectorului de supratensiune este de a limita supratensiunea instantanee care intră în linia de alimentare și linia de transmisie a semnalului în intervalul de tensiune pe care echipamentul sau sistemul îl poate rezista sau de a scurge curentul puternic de fulger în pământ, astfel încât să protejeze echipamentul sau sistemul să nu fie deteriorat. Avariat de impact. Mai jos este o descriere a principalilor parametri tehnici ai descărcătoarelor utilizate în mod obișnuit în sistemele de generare a energiei fotovoltaice.

(1) Tensiune maximă de funcționare continuă Ucpv: Această valoare a tensiunii indică tensiunea maximă care poate fi aplicată pe descărcător. Sub această tensiune, descărcătorul trebuie să poată funcționa normal fără defecțiuni. În același timp, tensiunea este încărcată continuu pe descărcător fără a modifica caracteristicile de lucru ale descărcătorului.
(2) Curent nominal de descărcare (In): Se mai numește și curent de descărcare nominal, care se referă la valoarea de vârf a curentului de 8/20μs formei de undă a curentului de fulger pe care o poate rezista descărcătorul.
(3) Curentul maxim de descărcare Imax: Când o undă standard de fulger cu o formă de undă de 8/20ms este aplicată o dată pe protector, valoarea maximă de vârf a curentului de șoc pe care o poate rezista protectorul.
(4) Nivel de protecție de tensiune Up(In): Valoarea maximă a protectorului în următoarele încercări: tensiunea de declanșare cu o pantă de 1KV/ms; tensiunea reziduală a curentului nominal de descărcare.
Protectorul de supratensiune folosește un varistor cu caracteristici neliniare excelente. În circumstanțe normale, protectorul de supratensiune este într-o stare de rezistență extrem de mare, iar curentul de scurgere este aproape zero, asigurând alimentarea normală a sistemului de alimentare. Când apare o supratensiune în sistemul de alimentare, protectorul de supratensiune va fi pornit imediat în nanosecunde pentru a limita mărimea supratensiunii în intervalul de siguranță al echipamentului. În același timp, se eliberează energia supratensiunii. Ulterior, protectorul trece rapid la o stare de impedanță ridicată, nefiind astfel afectată sursa normală de alimentare a sistemului de alimentare.

Pe lângă faptul că fulgerul poate genera supratensiune și curent, va apărea și în momentul închiderii și deconectarii circuitului de mare putere, în momentul pornirii sau opririi sarcinii inductive și capacitive și la deconectarea sistemului de putere mare sau transformator. Tensiunea și curentul de comutare mari vor provoca, de asemenea, daune echipamentelor și liniilor aferente. Pentru a preveni inducția fulgerelor, se adaugă un varistor la capătul de intrare DC al invertorului de putere redusă. Curentul maxim de descărcare poate ajunge la 10kVA, ceea ce poate satisface practic nevoile sistemelor fotovoltaice de protecție împotriva trăsnetului de uz casnic.