Keď hovoríme o fotovoltaickom systéme, často si predstavíme len fotovoltaické moduly, ale typická elektráreň tohto typu je oveľa zložitejšia. Pozostáva tiež z meničov (invertorov), meracích rozvádzačov na strane striedavého prúdu pripojených k elektrickej sieti, špeciálnych solárnych káblov, spojovacích prvkov, nosných konštrukcií, ako aj rozvádzačov s ochranou na strane jednosmerného prúdu - ako sú prepäťové ochrany a nadprúdové ochrany. Práve im a problematike ich výberu sa budeme venovať v tomto článku.
DC strana FV systému
Typicky má poloprofesionálna fotovoltaická elektráreň veľmi jednoduchú schému. Fotovoltaické moduly sú umiestnené na streche budovy, vo vnútri sú rozvádzače a meniče, ako aj merací rozvádzač s meračom vyrobenej energie. Všetky tieto prvky sú prepojené dvoj- alebo štvoržilovými káblami.
V rozvádzačoch jednosmerného prúdu sa zvyčajne inštalujú zariadenia na ochranu inštalácie pred preťažením alebo skratom, prepäťové ochrany a istič jednosmerného prúdu. Hlavné účely týchto ochrán sú:
- ochrana fotovoltaických modulov pred skratmi, preťažením a spätnými skratovými prúdmi,
- ochrana proti prepätiu pri spínaní,
- ochrana pred prepätím spôsobeným bleskovými výbojmi.
Pozrite si produkty ETI v predajni Onninen
Nebezpečné prepätia v citlivých fotovoltaických systémoch sú výsledkom bleskových výbojov alebo spínacích prepätí indukovaných v slučkách sériovo zapojených fotovoltaických modulov. Preto je ochrana pred prepätím jedným z najdôležitejších typov ochrany pre jednosmernú časť fotovoltaickej inštalácie.
Čo je to prepäťová ochrana?
Je určený na opakované zvodovanie vybíjacích prúdov vznikajúcich v dôsledku prepätia vo fotovoltaickej inštalácii. Môže teda fungovať mnoho rokov, ak nie je poškodený alebo ak nedôjde k prepätiu alebo vybíjaciemu prúdu presahujúcemu možnosti daného zvodiča. Po reakcii na prepätie by sa zariadenie malo vrátiť do pôvodného stavu.
Zvodiče prepätia sa podľa svojej konštrukcie delia na:
- Obmedzovač vypnutia - využívajúci predovšetkým plynové a vzduchové iskrové medzery.
- Obmedzovací zvodič - používa hlavne varistory alebo špeciálne diódy.
- Kombinovaný zvodič - kombinácia dvoch vyššie uvedených typov, t. j. kombinácia varistora a plynového iskriska.
Zvodiče prepätia ETI
Zvodiče prepätia typu 1 alebo typu 2 ?
V súčasnosti sú na trhu tri typy fotovoltaických modulov: polykryštalické, monokryštalické a tenkovrstvové. Líšia sa úrovňou prepäťovej odolnosti, ktorú by mal výrobca uviesť vo svojich špecifikáciách. Výber prepäťových zvodičov bude do značnej miery závisieť od tohto parametra. Zvyčajne sú prispôsobené na menovité napätia v rozmedzí od 500 V do 1500 V DC. Pri správnej inštalácii a uzemnení dokážu poskytnúť prepäťovú ochranu na úrovni 3 – 5 kV.
V závislosti od veľkosti fotovoltaickej elektrárne sa používajú dva typy prepäťových zvodičov: T1 alebo T2. Prvý sa používa na ochranu inštalácie pred prepätím spôsobeným priamym úderom blesku do fotovoltaického systému alebo v tesnej blízkosti. Druhý chráni systém pred prepätím spôsobeným spínaním alebo prepätím spôsobeným nepriamym úderom blesku.
Keďže energia z priameho výboja je zvyčajne veľmi veľká, zvodič prepätia T1 má iskrovú medzeru alebo varistor s väčšou pevnosťou. To robí typ 1 nevyhnutne drahším. Typ 2 sa odporúča na použitie v zariadeniach bez externého systému ochrany pred bleskom.
Niekedy sa vo fotovoltaickej elektrickej inštalácii so systémom ochrany pred bleskom môže použiť zvodič prepätia T2. Je to preto, že napätie na strane jednosmerného prúdu je zvyčajne oveľa vyššie ako napätie na strane striedavého prúdu, kde sa používajú zvodiče prepätia typu 1. V prípade priameho výboja preto zvodič prepätia na strane striedavého prúdu zareaguje skôr.
Všeobecná schéma systému FV modulov a prepäťovej ochrany
Vzhľadom na riziko poškodenia prepäťových zvodičov nezabudnite pravidelne kontrolovať ich stav – kontrolné okienko. V prípade poruchy prepäťového zvodiča sa v jeho kontrolnom okienku objaví červená farba. Používateľ bude následne informovaný o potrebe výmeny vymeniteľného prvku zvodiča.
Kam nainštalovať prepäťovú ochranu?
Prepäťová ochrana by mala byť umiestnená v blízkosti chráneného objektu, ktorý chráni. V prípade fotovoltaickej elektrárne to budú FV moduly a menič. Ak dĺžka kábla spájajúceho moduly s meničom nepresahuje 10 metrov, stačí nainštalovať jednu prepäťovú ochranu do každého reťazca a umiestniť ju čo najbližšie k zariadeniu s najnižšou odolnosťou voči prepätiu. Zvyčajne ide o DC/AC menič. Pre istotu sa však oplatí skontrolovať technické údaje fotovoltaických modulov.
Pozrite si produkty značky ETI v predajni Onninen
Ak dĺžka kábla medzi vyššie uvedenými prvkami presiahne 10 metrov, mal by sa na moduly nainštalovať jeden zvodič prepätia T1+2 alebo T2 (v závislosti od toho, či je nainštalovaný externý systém ochrany pred bleskom alebo nie) a druhý – zvyčajne rovnakého typu – by sa mal nainštalovať na menič.
Prečo používať prepäťové ochrany?
Príklad izolovaného systému ochrany pred bleskom
Fotovoltaická inštalácia je kvôli svojej konštrukcii a umiestneniu vystavená priamym a blízkym úderom blesku. V Poľsku je priemerne 20 – 30 dní s búrkami. To znamená, že každá fotovoltaická elektráreň je vystavená vážnym škodám v dôsledku úderov blesku. Tie môžu zničiť predovšetkým drahé komponenty, ako sú samotné moduly alebo DC/AC meniče. V dôsledku toho môže byť majiteľ inštalácie v priebehu sekundy vystavený výpadkom prúdu a nákladným opravám FV systému. Túto skutočnosť nemení ani poistenie elektrárne. Aj keď je inštalácia ním krytá, v prípade poruchy poisťovateľ najprv overí, či boli splnené všetky formálne podmienky – vrátane vhodných ochranných opatrení. Ich absencia pravdepodobne povedie k odmietnutiu vyplatenia náhrady. Aby sa predišlo takémuto riziku, je nevyhnutné zabezpečiť, aby boli v každej FV fotovoltaickej elektrárni nainštalované prepäťové ochrany.
Prepäťová ochrana od ETI Polam
Ak hľadáte spoľahlivé prepäťové ochrany, pozrite si značku ETI Polam. Ponúka všetky potrebné zariadenia na ochranu fotovoltaických systémov pred nadprúdmi a prepätiami, vrátane hotových rozvádzačov. Nájdete tu rozvádzače vybavené pre individuálnu konfiguráciu FV modulov - prispôsobené počtu modulov v reťazci, počtu paralelne zapojených reťazcov, typu a výkonu meniča a počtu vstupov meniča na strane jednosmerného prúdu. Zabezpečte si svoju fotovoltaickú elektráreň u skúseného výrobcu!