Systemy fotowoltaiczne narażone są na przepięcia atmosferyczne i łączeniowe, które mogą uszkodzić falowniki i moduły PV. Do ochrony przeciwprzepięciowej instalacji PV stosuje się ograniczniki przepięć SPD (Surge Protection Device) – typu 1, 2 i 3, montowane także po stronie DC (obwody fotowoltaiczne), oraz AC (instalacja elektryczna budynku). Ograniczniki DC powinny być przystosowane do napięć występujących w instalacjach PV (najczęściej 600-1000V).
Kompletna ochrona wymaga zastosowania SPD w skrzynce przyłączeniowej przy modułach, w falowniku oraz w rozdzielnicy głównej budynku, a także prawidłowego uziemienia całego systemu. Skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa wydłuża żywotność instalacji fotowoltaicznej.
Systemy fotowoltaiczne są ciekawe w polskich gospodarstwach domowych, jednak wymagają one dobrego zabezpieczenia przed szkodliwymi zjawiskami atmosferycznymi. Najważniejszym elementem ochrony instalacji PV jest zastosowanie właściwych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. System zabezpieczeń przeciwprzepięciowych musi chronić także stronę DC oraz AC instalacji. Skuteczna ochrona przed przepięciami wymaga zastosowania wielostopniowego systemu ochronnego, który składa się z różnych elementów zabezpieczających. Instalacja fotowoltaiczna narażona jest na przepięcia pochodzące z wyładowań atmosferycznych bezpośrednich i pośrednich oraz przepięcia łączeniowe. Pamiętajmy, że przepięcia mogą prowadzić do uszkodzenia modułów PV, falownika czy innych komponentów systemu.
- Ochronniki przepięciowe typu 1+2
- Ograniczniki przepięć DC
- Zabezpieczenia różnicowoprądowe
- System uziemienia instalacji
- Ekranowanie przewodów DC
Pełne podejście do ochrony przeciwprzepięciowej
Projektując system ochrony przeciwprzepięciowej dla instalacji fotowoltaicznej, należy wziąć pod uwagę wiele kwestii – od lokalizacji obiektu po specyfikę samej instalacji. Ważne jest zastosowanie ochronników przepięciowych o odpowiednich parametrach elektrycznych i charakterystykach. Dobór zabezpieczeń musi uwzględniać napięcie systemu PV, prądy zwarciowe oraz kategorie przepięciowe. Instalacja powinna być wyposażona w wysokiej jakości rozłączniki bezpiecznikowe i zabezpieczenia nadprądowe. Czy system jest odpowiednio chroniony przed przepięciami łączeniowymi? To pytanie powinno towarzyszyć każdemu etapowi projektowania zabezpieczeń.
Specjalistyczne rozwiązania techniczne
Nowoczesne systemy ochrony przeciwprzepięciowej wykorzystują zaawansowane technologie i komponenty (takie jak warystory i iskierniki gazowane). Zasadnicze jest zastosowanie dedykowanych ograniczników przepięć typu Y do ochrony stringów fotowoltaicznych. Należy spojrzeć na: impedancję uziemienia, długość przewodów łączących oraz topologię instalacji. Systemy fotowoltaiczne wymagają specjalistycznego podejścia do koordynacji zabezpieczeń – od strony DC aż po punkt przyłączenia do sieci. „Skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa jest to dobór odpowiednich urządzeńich prawidłowa instalacja i konfiguracja”. Jak zapewnić ciągłość działania systemu w przypadku wystąpienia przepięć? To podstawowe pytanie dla każdego instalatora i projektanta systemu PV.
Ochrona przeciwprzepięciowa w instalacji fotowoltaicznej – poznaj szczegóły bezpieczeństwa Twojego systemu PV
System fotowoltaiczny wymaga odpowiedniej ochrony przed przepięciami, które mogą być skutkiem wyładowań atmosferycznych lub zakłóceń w sieci elektrycznej. Prawidłowo zaprojektowana instalacja fotowoltaiczna powinna mać system ochrony przeciwprzepięciowej, składający się z ograniczników przepięć po stronie DC oraz AC. Ograniczniki typu 1+2 są stosowane w przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna, w czasie gdy typ 2 zabezpiecza przed przepięciami indukowanymi. Pamiętajmy, że panele fotowoltaiczne wraz z okablowaniem tworzą swoistą antenę, która jest szczególnie narażona na przepięcia atmosferyczne.
Najważniejszym elementem ochrony jest właściwe uziemienie instalacji, które musi być wykonane zgodnie z obowiązującymi normami i przepisami. Rezystancja uziemienia nie powinna przekraczać 10 Ω, co zapewnia wydajne odprowadzenie ładunków elektrycznych do ziemi. Zwróćmy uwagę, że ochrona przeciwprzepięciowa powinna być regularnie sprawdzana i konserwowana, aby zachować jej pełną skuteczność.
Dla systemów fotowoltaicznych montowanych na dachach budynków, które są już wyposażone w instalację odgromową, konieczne jest zachowanie odpowiedniej odległości separacyjnej między elementami instalacji PV a zwodami pionowymi. Profesjonalny projekt ochrony przeciwprzepięciowej powinien uwzględniać także lokalizację systemu, oraz specyfikę budynku. Istotne jest także stosowanie wysokiej jakości komponentów od dobrych producentów, którzy dają gwarancję na swoje produkty. Częste przeglądy techniczne całego systemu, włączając w to elementy ochrony przeciwprzepięciowej, umożliwiają wczesne wykrycie potencjalnych problemów i zapobieganie poważnym awariom.
Ograniczniki przepięć B+C w PV – strażnicy bezpieczeństwa Twojej elektrowni słonecznej
Ograniczniki przepięć klasy B+C stanowią ważny element ochrony instalacji fotowoltaicznej, łącząc w sobie funkcje ochrony podstawowej i precyzyjnej. Ich rolą jest zabezpieczenie wrażliwych komponentów systemu PV przed szkodliwymi przepięciami atmosferycznymi oraz łączeniowymi. Kombinowane ograniczniki typu B+C wyróżniają się zdolnością do odprowadzania prądów piorunowych o znacznej wartości, jednocześnie dając ochronę przed przepięciami o niższych wartościach. Skuteczność ich działania jest szczególnie ważna w przypadku bezpośrednich i pośrednich wyładowań atmosferycznych.
- Maksymalny prąd wyładowczy: do 50kA (10/350μs)
- Napięcie trwałej pracy: zgodne z napięciem systemu PV
- Czas zadziałania: poniżej 25ns
Dla instalacji fotowoltaicznych, ograniczniki B+C montuje się także po stronie DC, oraz AC systemu. Ich zastosowanie mocno redukuje ryzyko uszkodzenia falownika, modułów fotowoltaicznych oraz pozostałych elementów instalacji.
Wpływ temperatury na degradację warystorów w ogranicznikach przepięć
Często pomijanym, lecz ważnym aspektem działania ograniczników przepięć B+C jest wpływ temperatury na żywotność warystorów. Ekstremalne warunki temperaturowe mogą przyspieszać proces starzenia się elementów ochronnych. Nowoczesne ograniczniki wyposażone są w zaawansowane systemy monitoringu termicznego, które automatycznie odłączają urządzenie w przypadku przekroczenia bezpiecznych wartości temperatury pracy. Ważne jest także odpowiednie rozmieszczenie ograniczników w szafie elektrycznej, dające właściwą wentylację i odprowadzanie ciepła. Częste przeglądy i kontrola parametrów pracy ograniczników umożliwiają wczesne wykrycie potencjalnych problemów i zapobieganie awariom systemu fotowoltaicznego.
Ochrona falownika DC – bo pioruny nie wybierają ofiar!
Zabezpieczenie falowników DC przed wyładowaniami atmosferycznymi wymaga go podejścia, obejmującego również stronę DC, oraz AC instalacji. Najważniejszym elementem ochrony jest zastosowanie ograniczników przepięć typu 1+2 lub 2, które należy zainstalować również po stronie DC, oraz AC falownika. Ochronniki te muszą być odpowiednio dobrane pod względem napięcia oraz prądu wyładowczego. Dla strony DC, typowe wartości napięciowe mieszczą się w zakresie 600-1000V, jednak prąd wyładowczy powinien wynosić minimum 12,5kA. Implementacja uziemienia jest ważnym aspektem zabezpieczenia – wymagana jest instalacja bednarki lub przewodu uziemiającego o przekroju minimum 16mm².
Istotne jest także zachowanie odpowiednich odległości pomiędzy przewodami oraz stosowanie ekranowanych kabli solar. Przewody DC powinny być prowadzone możliwie blisko siebie, aby zminimalizować powierzchnię pętli indukcyjnej. Należy unikać prowadzenia przewodów równolegle do przewodów odgromowych, zachowując minimalną odległość 0,5 metra.
Dla instalacji na dachach budynków konieczne jest zachowanie strefy ochronnej od instalacji odgromowej, której wielkość określa się metodą toczącej się kuli. Dodatkowym zabezpieczeniem może być instalacja systemu detekcji wyładowań atmosferycznych, który w przypadku zbliżającej się burzy automatycznie odłączy falownik od sieci. Można także spojrzeć na jakość użytych złączek MC4, które powinny mieć odpowiednie certyfikaty i być prawidłowo zaciśnięte, by nie stanowić potencjalnego źródła przepięć. Częste przeglądy i kontrola stanu technicznego zabezpieczeń przepięciowych są potrzebne dla utrzymania wydajnej ochrony instalacji fotowoltaicznej.
