Na jakich zasadach dobierać ograniczniki przepięć po stronie DC i AC w elektrowni fotowoltaicznej PV?

Dodano: 2020 11 23, Mon


Mówiąc o systemie fotowoltaicznym, często myślimy po prostu o modułach PV, jednak typowa elektrownia tego rodzaju jest zdecydowanie bardziej rozbudowana. Składa się także z przekształtników (Falowników) , rozdzielnic pomiarowych po stronie AC przyłączanych do sieci energetycznej, specjalnych przewodów solarnych, elementów łączących, konstrukcji wsporczych, a także rozdzielnic z zabezpieczeniami po stronie DC - takimi jak ograniczniki przepięć i zabezpieczenia przetężeniowe. To właśnie im oraz kwestii ich doboru poświęcimy ten artykuł.

Strona prądu stałego w systemie PV

Zazwyczaj prosumencka elektrownia fotowoltaiczna ma bardzo prosty schemat. Na dachu budynku umieszcza się moduły PV, wewnątrz znajdują się rozdzielnice i przekształtniki, a także rozdzielnicę pomiarową z licznikiem wytworzonej energii. Wszystkie te elementy połączone są dwu- lub czterożyłowymi przewodami.

W rozdzielnicach prądu stałego zwykle montuje się aparaty zabezpieczające instalację przed przeciążeniem lub zwarciem, ograniczniki przepięć i rozłącznik obwodu DC. Do głównych celów tych zabezpieczeń należy:

  • ochrona modułów fotowoltaicznych przed zwarciami, przeciążeniami i prądami zwarciowymi wstecznymi,
  • ochrona przed przepięciami łączeniowymi,
  • ochrona przed przepięciami wynikającymi z wyładowań atmosferycznych.

Zobacz produkty marki ETI w sklepie Onninen

Niebezpieczne przepięcia we wrażliwych systemach fotowoltaicznych wynikają z wyładowań atmosferycznych lub przepięć łączeniowych indukowanych w pętlach modułów PV połączonych szeregowo. Dlatego też zabezpieczenie przeciwprzepięciowe stanowi jeden z najistotniejszych rodzajów ochrony do części DC instalacji fotowoltaicznej.

Czym jest ogranicznik przepięć?

Skonstruowany jest tak, aby wielokrotnie odprowadzać powstałe na skutek przepięcia prądy wyładowcze w instalacji fotowoltaicznej. Może więc działać przez wiele lat, jeśli nie ulegnie uszkodzeniu lub nie wystąpi prąd udarowy bądź wyładowczy przekraczający możliwości danego ogranicznika. Po zareagowaniu na przepięcie aparat powinien powrócić do swojego pierwotnego stanu.

Ze względu na swoją konstrukcję ogranicznik przepięć dzielą się na:  

  • Ogranicznik ucinający - wykorzystujący przede wszystkim iskierniki gazowe i powietrzne.
  • Ogranicznik ograniczający - stosuje się w nim na głównie warystory lub specjalne diody.
  • Ogranicznik kombinowany - łączący dwa powyższe rodzaje, czyli połączenie warystora i iskiernika gazowego.

Ograniczniki przepięć ETI


Ograniczniki przepięć Typu 1 czy Typu 2?

Obecnie na rynku możemy spotkać się z trzema rodzajami modułów fotowoltaicznych: polikrystalicznymi, monokrystalicznymi i cienkowarstwowymi. Różnią się one poziomem wytrzymałości na przepięcia, którą producent powinien określić w ich specyfikacji. Od tego parametru będzie w dużym stopniu zależał dobór ograniczników przepięć. Zazwyczaj są one dostosowane do napięć znamionowych w zakresie od 500V do 1500V DC. Przy właściwym montażu i uziemieniu mogą one zapewnić ochronę przeciwprzepięciową na poziomie 3 – 5 kV.

W zależności od wielkości elektrowni fotowoltaicznej stosuje się w niej ograniczniki przepięć dwóch typów: T1 lub T2. Ten pierwszy służy do zabezpieczania instalacji przed przepięciami powstającymi wskutek bezpośrednich wyładowań atmosferycznych w system fotowoltaiczny lub w bliskiej odległości. Ten drugi natomiast chroni system przed przepięciami łączeniowymi lub spowodowanymi pośrednimi wyładowaniami atmosferycznymi.

Jako że energia z wyładowania bezpośredniego jest zazwyczaj bardzo duża, ogranicznik przepięć T1 dysponuje iskiernikiem lub warystorem o większej wytrzymałości. To sprawia, że Typ 1 siłą rzeczy jest droższy. Typ 2 zaleca się stosować w obiektach bez zewnętrznej instalacji odgromowej.

Czasem w instalacji elektrycznej PV z systemem odgromowym można wykorzystać ogranicznik przepięć T2. Dzieje się tak, ponieważ napięcie na stronie prądu stałego DC jest zwykle dużo wyższe od napięcia na stronie prądu przemiennego, gdzie stosuje się ograniczniki przepięć Typu 1. W sytuacji bezpośredniego wyładowania wcześniej zareaguje więc Ogranicznik przeciwprzepięciowy na stronie AC.

Ogólny schemat systemu modułów fotowoltaicznych  PV i ochrony przeciwprzepięciowej

Ze względu na ryzyko uszkodzenia ograniczników przepięć, należy pamiętać o okresowym sprawdzaniu ich stanu – okienka kontrolnego. W przypadku usterki ogranicznika w jego okienku kontrolnym pojawi się kolor czerwony. To użytkownik zostanie wtedy poinformowany o konieczności wymiany wymiennego elementu ogranicznika.

Gdzie zainstalować ogranicznik przepięciowy?

Ogranicznik przepięciowy powinien zostać umieszczony w pobliżu chronionego obiektu. który zabezpiecza. W przypadku elektrowni fotowoltaicznej będą to moduły PV i falownik. Jeśli długość przewodu łączącego moduły z falownikiem nie przekracza 10 metrów, wystarczy zamontować jeden ogranicznik w każdym łańcuchu, lokalizując go jak najbliżej urządzenia o najniższej odporności na przepięcia. Zazwyczaj będzie to falownik DC/AC. Warto jednak dla pewności sprawdzić także dane techniczne modułów fotowoltaicznych.

Zobacz produkty marki ETI w sklepie Onninen

W przypadku, gdy długość przewodu pomiędzy wspomnianymi elementami przekracza 10 metrów, przy modułach należy zamontować jeden wyłącznik przepięciowy T1+2 lub T2 (zależnie od  tego czy istnieje instalacja odgromowa zewnętrzna czy nie), a przy falowniku drugi - zazwyczaj tego samego typu.

Dlaczego należy stosować ograniczniki przepięć?

Przykład izolowanego systemu ochrony odgromowej

Ze względu na swoją budowę i położenie instalacja fotowoltaiczna narażona jest na bezpośrednie i pobliskie wyładowania atmosferyczne. W Polsce występuje średnio 20 - 30 dni burzowych. Sprawia to, że każda elektrownia fotowoltaiczna narażona jest na poważne uszkodzenia w wyniku wyładowań atmosferycznych. Te mogą zniszczyć przede wszystkim drogie elementy, takie jak same moduły czy falowniki DC/AC. W efekcie w ciągu sekundy właściciel instalacji może narazić się na przestoje w dostawie prądu oraz kosztowne naprawy systemu PV. Faktu nie zmienia ubezpieczenie elektrowni. Nawet jeśli instalacja jest nim objęta, w przypadku awarii, ubezpieczyciel w pierwszej kolejności sprawdzi, czy zachowano wszystkie warunki formalne - między innymi takie jak odpowiednie zabezpieczenia. Ich brak poskutkuje prawdopodobnie odmową wypłaty odszkodowania. Aby nie narażać się na takie ryzyko, koniecznie trzeba zadbać o zamontowanie ograniczników przepięć w każdej elektrowni fotowoltaicznej PV.

Zabezpieczenia przepięciowe od ETI Polam

Jeśli szukasz godnych zaufania ograniczników przepięć, zapoznaj się z asortymentem marki ETI Polam. Oferuje ona wszelkie niezbędne aparaty chroniące systemy fotowoltaiczne przed przetężeniami i przepięciami, łącznie z gotowymi rozdzielnicami. Znajdziesz tu rozdzielnice wyposażone pod kątem indywidualnej konfiguracji modułów PV - dostosowane do liczby modułów w łańcuchu, liczby łańcuchów połączonych równolegle, typu i mocy przekształtnika oraz liczby wejść przekształtnika na stronie prądu stałego. Zabezpiecz elektrownię fotowoltaiczną z doświadczonym producentem!

Zobacz produkty marki ETI w sklepie Onninen