Dispositius de protecció contra sobretensions de CC i CA per a sistemes solars i fotovoltaics
He vist massa projectes solars fracassar després d'una sola tempesta elèctrica, així que confio en un Dispositiu de protecció contra sobretensions per aturar els danys abans que arribin als panells i inversors.
Un Dispositiu de protecció contra sobretensions per a sistemes solars i fotovoltaics protegeix els circuits de CC i CA dels llamps i les sobretensions de commutació desviant de manera segura l'excés de tensió a terra, evitant fallades i temps d'inactivitat dels equips.
Si voleu una producció estable, costos de manteniment predictibles i una llarga vida útil del sistema, el següent pas lògic és entendre com funcionen els SPD de CC i CA.
Què és un/a Dispositiu de protecció contra sobretensions de corrent continu per a sistemes solars
Sovint trobo compradors que subestimen les sobretensions de CC, fins que un esdeveniment destrueix un inversor. Per això sempre començo primer amb la protecció de CC.
Un dispositiu de protecció contra sobretensions de CC en sistemes solars limita la sobretensió transitòria en circuits de CC mitjançant la retenció de sobretensions i la descàrrega a terra, protegint els panells fotovoltaics, els cables i els inversors.
Dissenyo la protecció de CC amb una idea senzilla: els panells fotovoltaics són conductors llargs i exposats. Es comporten com a antenes durant els llamps. Fins i tot els llamps indirectes poden induir milers de volts a les cadenes de CC. A Dispositiu de protecció contra sobretensions instal·lat a prop del combinador de matrius o de l'entrada de CC de l'inversor actua com una vàlvula de seguretat de resposta ràpida. No atura els llamps, però redirigeix l'energia de sobretensió lluny dels components electrònics sensibles.
En projectes reals, sempre comprovo tres conceptes bàsics. Primer, la tensió màxima de CC del conjunt en condicions de fred. Segon, la qualitat de la connexió a terra. Tercer, la longitud del cablejat. Els SPD de CC només funcionen bé quan la resistència de connexió a terra és baixa i els cables són curts. Això és fonamental per a la protecció contra sobretensions per a fàbriques i grans sistemes de cobertes on els cables són llargs.
Segons la meva experiència, molts errors atribuïts a la "mala qualitat de l'inversor" són en realitat SPD de CC que falten o que són massa petits. Un SPD industrial adequat al costat de CC redueix dràsticament els costos de substitució i temps d'inactivitat.
Dispositius de protecció contra sobretensions de CC per a energia fotovoltaica i solar
Normalment dic als responsables de compres que els SPD de corrent continu no són accessoris opcionals. Són components de protecció bàsics.
Dispositius de protecció contra sobretensions de corrent continu per a sistemes d'energia fotovoltaica i solar protegir les cadenes i els equips de CC de sobretensions induïdes per llamps i transitoris de commutació en instal·lacions exteriors.
Quan planifico la protecció contra sobretensions de CC, primer miro la disposició del sistema. Les plantes fotovoltaiques de teulada, els panells muntats a terra i les plantes a gran escala es comporten de manera diferent durant els esdeveniments de sobretensió. A Dispositiu de protecció contra sobretensions instal·lat en una caixa combinadora de CC redueix l'estrès en l'electrònica aigües avall. En sistemes més grans, sovint utilitzo protecció coordinada amb SPD a la matriu i a l'inversor.
A continuació es mostra una comparació pràctica que faig servir quan selecciono SPD de corrent continu:
| Mida de l'aplicació | Voltatge de CC típic | Tipus de SPD recomanat | Punt d'instal·lació |
|---|---|---|---|
| Terrassa petita | ≤600V | SPD de CC tipus 2 | Entrada de CC de l'inversor |
| FV comercial | 800–1000V | SPD de CC tipus 2 | Caixa combinadora de CC |
| Escala d'utilitat | 1000–1500V | SPD de CC tipus 1+2 | Combinador de camp |
Aquest enfocament funciona bé per a projectes de sobretensió descarregadora industrial on el temps de funcionament és important. També redueix les disputes per garantia perquè els danys per sobretensió es mitiguen clarament.
Explicació de les classificacions de voltatge del dispositiu de protecció contra sobretensions de CC
Sempre recordo als compradors que els errors de classificació de voltatge són un dels errors més cars en la protecció contra sobretensions de CC.
Les tensions nominals del dispositiu de protecció contra sobretensions de CC han de superar la tensió màxima en circuit obert del sistema fotovoltaic per evitar fallades prematures i pèrdua de protecció.
A la pràctica, mai selecciono un SPD de CC igual al voltatge nominal. La temperatura afecta significativament el voltatge fotovoltaic. El fred pot fer que el voltatge de la cadena sigui molt superior als valors de la placa de referència. Per això prefereixo un marge de seguretat de com a mínim el 20%.
Així és com normalment combino les classificacions de voltatge:
| Nivell de voltatge de CC | Cas d'ús comú | Sol·licitud SPD |
|---|---|---|
| 12V / 24V | Controls, sensors | Protecció de CC local |
| 48V | Emmagatzematge d'energia | Interfície de bateria |
| 600V | Petits panells fotovoltaics | Sistemes de coberta |
| 1000V | FV comercial | Grans teulades |
| 1500V | Servei fotovoltaic de serveis públics | plantes solars |
L'ús de la classificació correcta allarga la vida útil del SPD i garanteix un rendiment predictible. Això és important per a compradors com en Jeff, que volen una qualitat estable i un cost total de propietat baix.
Protecció contra sobretensions de CC per a panells fotovoltaics i inversors
Em centro molt en l'inversor perquè és el component més car i sensible.
La protecció contra sobretensions de CC entre els panells fotovoltaics i els inversors limita l'energia transitòria abans que entri a l'electrònica de l'inversor, evitant danys catastròfics i l'aturada del sistema.
Segons les dades de camp, la majoria de les fallades de l'inversor es produeixen a l'etapa d'entrada de CC. Els cables llargs de CC acumulen energia de sobretensió i, sense un Dispositiu de protecció contra sobretensions, l'inversor absorbeix l'impacte. Sempre instal·lo els SPD de corrent continu tan a prop com sigui possible dels terminals de l'inversor.
En els sistemes fotovoltaics moderns que utilitzen 1000 V o més, una protecció coordinada és essencial. Un SPD al conjunt no és suficient. La protecció en capes redueix la tensió residual i millora la fiabilitat del sistema. Aquest enfocament s'utilitza àmpliament en la protecció contra sobretensions per a fàbriques on el temps d'inactivitat és inacceptable.
Configuració de pols dels dispositius de protecció contra sobretensions de CC
Sovint veig confusió sobre els pals, especialment en sistemes fotovoltaics flotants versus connectats a terra.
La configuració del pol del dispositiu de protecció contra sobretensions de CC depèn de la connexió a terra del sistema i de la disposició dels conductors, garantint una protecció completa dels camins positiu, negatiu i de terra.
Per a la majoria de sistemes fotovoltaics, els SPD de CC de 2P són habituals. Protegeixen les línies positives i negatives a terra. En sistemes més complexos, poden ser necessàries configuracions de 3P. Sempre verifico la topologia de connexió a terra abans de la selecció final. Una configuració de pol incorrecta redueix l'eficàcia de la protecció i augmenta el risc de fallada.
Dispositius de protecció contra sobretensions de CA Utilitzat en sistemes solars
Considero la protecció de CA com la segona línia de defensa després de la protecció de CC.
Els dispositius de protecció contra sobretensions de CA protegeixen els inversors, els quadres de distribució i les càrregues de les sobretensions que entren a través de la utilitat o dels esdeveniments de commutació interns.
Els SPD de CA es seleccionen en funció de la configuració de voltatge i fase. Els sistemes residencials sovint utilitzen SPD de 110 V o 275 V, mentre que els sistemes industrials utilitzen dispositius de 385 V. Per als sistemes trifàsics, les configuracions 3P+NPE proporcionen una protecció equilibrada.
| Tipus de sistema de CA | Voltatge | Configuració de l'SPD |
|---|---|---|
| Residencial | 110 V | 1P o 1P+N |
| Comercial | 275V | 2P |
| Industrial | 385V | 3P+NPE |
Un SPD industrial al costat de CA protegeix no només els equips solars, sinó també les càrregues connectades.
Com triar el/la Dispositiu de protecció contra sobretensions dret per a l'energia solar
Mantinc la selecció senzilla perquè l'excés de complicació provoca errors.
Triar el dispositiu de protecció contra sobretensions adequat significa adaptar el voltatge, el tipus de sistema, la ubicació d'instal·lació i el nivell de risc per a una protecció fiable a llarg termini.
Sempre recomano utilitzar productes certificats amb classificacions de sobretensió clares i protecció tèrmica. Eviteu barrejar incorrectament els SPD de corrent altern i continu. Moltes fallades es deuen a la instal·lació de SPD de corrent altern en circuits de corrent continu. Treballar amb un proveïdor que entengui el comportament dels parafocus marca una veritable diferència.
Conclusió
Tria el correcte Dispositiu de protecció contra sobretensions avui per protegir la vostra inversió solar i mantenir el vostre sistema en funcionament demà.
Preguntes freqüents
P1: Els sistemes solars realment necessiten protecció contra sobretensions de corrent continu?
Sí. Els panells fotovoltaics estan molt exposats i les sobretensions de corrent continu són una de les principals causes de fallada de l'inversor.
P2: Pot un SPD protegir tant circuits de corrent altern com de corrent continu?
No. Els circuits de CA i CC requereixen dissenys i classificacions de SPD diferents.
P3: Amb quina freqüència s'ha de substituir un dispositiu de protecció contra sobretensions?
Depèn de l'exposició a sobretensions, però es recomana una inspecció regular cada any.
P4: Una classificació de kA més alta és sempre millor?
No sempre. Ha de coincidir amb el risc del sistema i la ubicació de la instal·lació.
P5: Una mala connexió a terra pot reduir el rendiment de l'SPD?
Sí. La qualitat de la connexió a terra afecta directament l'eficiència de la desviació de sobretensions.