Guia completa de SPD per a sistemes fotovoltaics i protecció contra sobretensions solars

Sovint em sento estressat quan veig projectes solars danyats per pujades sobtades, així que confio en un Dispositiu de protecció contra sobretensions per mantenir cada sistema estable.

Un Dispositiu de protecció contra sobretensions Protegeix els sistemes fotovoltaics desviant els pics de tensió perillosos lluny dels panells, inversors i circuits elèctrics. Redueix el temps d'inactivitat, evita fallades dels equips i garanteix la seguretat a llarg termini tant per al costat de CA com per al de CC d'una instal·lació solar.

En aquesta guia, us explicaré cada part de la protecció contra sobretensions solars perquè pugueu prendre decisions tècniques amb confiança per a qualsevol projecte fotovoltaic.

Què és un SPD i per què el necessiten els sistemes solars fotovoltaics?

Abans veia fallar els sistemes fotovoltaics a causa d'una sobretensió inesperada, així que ara mai dissenyo un projecte sense els coneixements adequats. Dispositiu de protecció contra sobretensions al seu lloc.

Un SPD solar protegeix els sistemes fotovoltaics absorbint o desviant sobretensions de llamps, transitoris de commutació i pertorbacions de la companyia elèctrica abans que arribin als components sensibles. Ajuda a prevenir danys a l'inversor, redueix els costos de manteniment i garanteix un temps de funcionament estable del sistema.

Les instal·lacions solars fotovoltaiques funcionen a l'aire lliure, per la qual cosa s'enfronten a riscos elèctrics constants derivats de llamps, fallades de la xarxa i esdeveniments de commutació. Com que els panells i els inversors estan basats en semiconductors, són molt sensibles fins i tot a petites sobretensions. En el meu treball amb diferents fàbriques i empreses de construcció i construcció (EPC), he vist que les fallades primerenques gairebé sempre provenen de l'exposició a sobretensions en lloc d'una degradació rutinària. És per això que tracto la protecció contra sobretensions com un requisit bàsic de disseny, no com un accessori opcional.

Definició de SPD en sistemes elèctrics i solars

Un SPD és un dispositiu que redirigeix ​​la sobretensió transitòria al sistema de posada a terra. En els sistemes fotovoltaics, protegeix les cadenes de CC, els inversors, les caixes combinadores, la distribució de CA i les línies de comunicació.

Causes comunes de sobretensions en instal·lacions fotovoltaiques

Els sistemes fotovoltaics s'enfronten a sobretensions de:
• llamps (directes o induïts)
• operacions de commutació
• alteracions de la xarxa elèctrica
• llargs tramos de cable que amplifiquen tensions transitòries

Per què la protecció contra sobretensions és fonamental per a panells solars i inversors

Els panells i els inversors es poden fer malbé fàcilment per pics de tensió transitoris. Quan visito fàbriques, la majoria d'inversors danyats mostren marques clares de sobretensió a l'etapa d'entrada. Uns SPD adequats redueixen dràsticament aquest risc.

Com funciona la tecnologia MOV dins dels dispositius de protecció contra sobretensions

Recordo la primera vegada que vaig obrir un SPD fallit; el bloc MOV explicava tota la història de com el sistema va afrontar un augment massiu.

La tecnologia MOV permet Dispositiu de protecció contra sobretensions per subjectar l'alta tensió canviant d'alta resistència a baixa resistència en microsegons. Absorbeix l'excés d'energia i l'envia a terra de manera segura abans que l'equip es faci malbé.

El MOV és el cor de la majoria de dissenys de SPD industrials. Sovint explico als equips de compres que la qualitat del MOV determina l'estabilitat a llarg termini. Un MOV feble significa una degradació primerenca i nivells de protecció imprevisibles. És per això que les fàbriques que requereixen fiabilitat protecció contra sobretensions per a fàbriques Proveu sempre el comportament dels MOV sota cicles d'estrès repetits abans d'aprovar un proveïdor.

Què és un MOV i com funciona

Un MOV (varistor d'òxid metàl·lic) es comporta com una resistència dependent del voltatge. Quan el voltatge és normal, bloqueja el corrent. Quan el voltatge puja per sobre del seu llindar, condueix instantàniament la sobretensió a terra.

Comportament del MOV durant els pics de voltatge

Durant un pic, la resistència del MOV cau bruscament, creant un camí segur per al corrent de sobretensió. Després de la fixació, torna a una resistència alta.

Modes de fallada i consideracions de seguretat dels MOV

Els modes de fallada comuns dels MOV inclouen el sobreescalfament, el desgast i la fuga tèrmica. És per això que sempre recomano mòduls de desconnexió tèrmica per als SPD fotovoltaics.

Tipus de dispositius de protecció contra sobretensions utilitzats en sistemes solars

Després d'anys gestionant auditories de fàbriques i projectes solars, vaig aprendre que seleccionar el tipus correcte de SPD determina si un sistema fotovoltaic sobreviu a la temporada de llamps.

Tipus 1, Tipus 2, i els SPD de tipus 3 proporcionen diferents nivells de protecció contra llamps i sobretensions de commutació. El tipus 1 gestiona els llamps directes, el tipus 2 gestiona la sobretensió i el tipus 3 protegeix els dispositius terminals i l'electrònica sensible.

Molts equips de compres se centren en les diferències de preu entre els tipus de SPD, però jo sempre explico que cada tipus juga un paper diferent. El sistema funciona millor quan es coordinen com una cadena de protecció completa. Les empreses de proveïment i enginyeria solar que s'ometen un tipus sovint s'enfronten a fallades repetides de l'inversor durant les tempestes. A continuació es mostra una comparació ràpida:

Taula 1: Tipus de SPD i les seves funcions

SPD tipus 1 per a protecció contra llamps

S'utilitza a les entrades de servei per descarregar grans corrents de llamps.

SPD tipus 2 per a protecció contra sobretensions

Instal·lat a prop d'inversors per protegir contra sobretensions induïdes i commutacions.

SPD tipus 3 per a la protecció de dispositius terminals

S'utilitza dins de circuits de control sensibles.

Triar el SPD adequat per a aplicacions fotovoltaiques

Sempre adapto el tipus de SPD al nivell del llamp, la tensió d'instal·lació, la sensibilitat de l'equip i les condicions de connexió a terra.

Guia d'instal·lació de SPD per a panells fotovoltaics i inversors

He vist molts projectes fracassar simplement perquè l'SPD es va instal·lar al lloc equivocat, fins i tot si el dispositiu en si era d'alta qualitat.

Els SPD s'han d'instal·lar a prop de l'equip protegit, amb cables curts, polaritat correcta, connexió a terra adequada i el tipus de SPD correcte tant a la banda de CA com a la de CC del sistema fotovoltaic.

La instal·lació correcta importa més que la marca. Fins i tot el millor SPD industrial es torna ineficaç si el cable és massa llarg. Sovint mostro als tècnics com un cable addicional de 20 cm pot duplicar la tensió residual, cosa que pot destruir la placa d'entrada d'un inversor.

On instal·lar SPD en un sistema fotovoltaic

Els SPD s'han de col·locar a Caixes combinadores de CC, entrades de CC de l'inversor, sortides de CA de l'inversor i distribució principal de CA.

Passos d'instal·lació del SPD del costat de CC

• connectar a cada entrada de cadena
• assegurar que la polaritat coincideixi
• mantingueu la longitud del cable per sota de 0,5 m

Passos d'instal·lació del SPD del costat de CA

• instal·lar a prop dels terminals de sortida de l'inversor
• connectar a la terra PE
• seguir les normes de cablejat del sistema TN/TT

Errors d'instal·lació comuns que cal evitar

Els errors més grans inclouen cables llargs, falta de connexió a terra, tipus de SPD incorrecte i voltatge nominal incorrecte.

Requisits de protecció contra sobretensions de CC i CA per a sistemes solars

Sovint comprovo llocs fotovoltaics on la classificació SPD no coincideix amb la tensió de circuit obert del conjunt, cosa que crea un risc ocult per a tot el sistema.

Els SPD fotovoltaics han de coincidir amb la tensió nominal de CC, la tensió nominal de la xarxa de CA, el sistema de posada a terra, les normes de coordinació i la categoria d'instal·lació per garantir una protecció estable a tot el sistema fotovoltaic.

A continuació es mostra la taula comparativa de qualificacions que molts equips de contractació troben útil:

Taula 2: Requisits de classificació SPD per a instal·lacions fotovoltaiques

Classificacions de voltatge i corrent per a SPD fotovoltaics

Feu coincidir sempre el Ucpv de l'SPD amb el Voc màxim de la matriu a temperatures baixes.

Requisits de connexió a terra

Una bona connexió a terra redueix dràsticament l'energia de sobretensió. Sempre comprovo la resistència de connexió a terra abans de la instal·lació del SPD.

Coordinació SPD entre els costats de CA i CC

Feu servir el Tipus 1 al panell principal de CA i el Tipus 2 a prop de l'inversor per a una coordinació eficaç.

SPD vs. Parafocs: Diferències clau per a la protecció fotovoltaica

Molts compradors em pregunten si haurien d'utilitzar un SPD o un parafocus, i la meva resposta sempre és: tenen funcions diferents.

Un parafocs gestiona grans esdeveniments de llamps externs, mentre que un SPD protegeix els equips de sobretensions tant externes com internes. La majoria dels sistemes fotovoltaics es beneficien de l'ús de tots dos.

Taula 3: SPD vs. paracaigudes de sobretensió

Com funcionen els paracaigudes en comparació amb els SPD

Els pararrayors descarreguen una gran energia de llamps, però responen més lentament que els SPD.

Quin és millor per a la protecció contra llamps fotovoltaics

Els SPD protegeixen millor els components electrònics sensibles, mentre que els pararrayors protegeixen l'estructura de l'edifici.

Quan utilitzar tots dos en una instal·lació solar

Sempre faig servir tots dos per a projectes fotovoltaics a gran escala o d'alt risc.

Conclusió

Utilitzeu una alta qualitat Dispositiu de protecció contra sobretensions per mantenir tots els sistemes solars fotovoltaics segurs, estables i preparats per al funcionament a llarg termini.

Preguntes freqüents sobre SPD, MOV i protecció contra llamps per a l'energia solar

Puc utilitzar dos SPD en sèrie?

Sí, sempre que es respectin les normes de coordinació.

Els panells solars necessiten un SPD de CA o de CC?

Tant el costat de CA com el de CC requereixen protecció.

Quant dura un SPD?

Normalment de 5 a 10 anys, depenent de l'exposició a sobretensions.

Què passa quan falla un SPD?

Es desconnecta internament per evitar el risc d'incendi.