Fotovoltaik tizimlar uchun kuchlanishdan himoya qilish moslamalarini tanlash - SPD turlari
Fotovoltaik (PV) energiya ishlab chiqarish qayta tiklanadigan energiyaning asosiy manbai bo'lib, an'anaviy energiya ishlab chiqarishga nisbatan iqtisodiy jihatdan yuqori raqobatbardoshdir. Tom ustidagi quyosh panellari kabi kichik taqsimlangan PV tizimlari tobora ommalashib bormoqda. Tom ustidagi PV tizimlari 1500V gacha bo'lgan kuchlanish bilan o'zgaruvchan va doimiy tokni taqsimlashni o'z ichiga oladi. DV tomoni, ayniqsa PV panellari, yuqori xavfli hududlarda chaqmoq urishiga bevosita duchor bo'lishi mumkin, bu esa ularni chaqmoq shikastlanishiga zaif qiladi.
Binolar uchun chaqmoqdan himoya qilish chaqmoq xavfiga asoslangan holda tashqi himoya (Chaqmoqdan himoya qilish tizimi, LPS) va ichki himoya (Kuchlanishdan himoya qilish choralari, SPM) ga bo'linadi. Kuchlanishdan himoya qilish moslamalari (SPD) ichki himoyaning bir qismi sifatida atmosfera chaqmoqlari yoki kommutatsiya operatsiyalari natijasida yuzaga keladigan vaqtinchalik ortiqcha kuchlanishlardan himoya qiladi. SPDlar himoyalangan uskunadan tashqariga o'rnatiladi va asosan quyidagicha ishlaydi: elektr tizimida kuchlanish bo'lmaganda, SPD himoya qiladigan tizimning normal ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. Kuchlanish sodir bo'lganda, SPD past impedansni taklif qiladi, kuchlanish oqimini o'zi orqali yo'naltiradi va kuchlanishni xavfsiz darajaga cheklaydi. Kuchlanish o'tib ketgandan va qoldiq oqim tugagandan so'ng, SPD yuqori impedans holatiga qaytadi.
1. Kuchlanishdan himoya qiluvchi qurilmalarni (SPD) o'rnatish joyi
SPDlarni o'rnatish joyi chaqmoq xavfi darajasiga qarab va IEC 62305 dagi Chaqmoqni Himoya Qilish Zonalari (LPZ) konsepsiyasiga asoslanib belgilanadi. Vaqtinchalik haddan tashqari kuchlanishlar asta-sekin xavfsiz darajaga tushiriladi, bu himoyalangan uskunaning bardoshli kuchlanishidan past bo'lishi kerak. Rasmda ko'rsatilganidek, SPDlar ushbu zonalar chegaralarida o'rnatiladi, bu esa past kuchlanishli tizimlarda qo'llaniladigan ko'p darajali kuchlanishdan himoya qilish konsepsiyasini keltirib chiqaradi. Fotovoltaik tizimlar uchun asosiy e'tibor chaqmoq kuchlanishlarining o'zgaruvchan tok va doimiy tok tomonlaridan kirishining oldini olishga, shu bilan invertorlar kabi muhim komponentlarni himoya qilishga qaratilgan.
2. Kuchlanishdan himoya qiluvchi qurilmalar (SPD) sinov sinflari
IEC 61643-11 ga ko'ra, SPDlar ular bardosh berishga mo'ljallangan chaqmoq oqimi impulsi turiga qarab uchta sinov toifasiga bo'linadi. I turdagi sinovlar (T1 deb belgilangan) binoga o'tkazilishi mumkin bo'lgan qisman chaqmoq oqimlarini simulyatsiya qilish uchun mo'ljallangan. Ular 10/350 µs to'lqin shaklidan foydalanadi, bu rasmda ko'rsatilgandek va odatda LPZ0 va LPZ1 orasidagi chegarada - masalan, asosiy tarqatish platalarida yoki past kuchlanishli transformator kirish joylarida qo'llaniladi. Ushbu darajadagi SPDlar odatda kuchlanishni almashtirish turiga kiradi, gaz chiqarish naychalari yoki uchqun bo'shliqlari (masalan, signal bo'shliqlari yoki grafit bo'shliqlari) kabi komponentlarga ega.
II toifali (T2) va III toifali (T3) sinovlar qisqa muddatli impulslardan foydalanadi. II toifali SPDlar odatda metall oksidi varistorlari (MOV) kabi komponentlardan foydalanadigan kuchlanishni cheklovchi qurilmalardir. Ular 8/20 µs tok to'lqin shakli yordamida nominal zaryadsizlanish oqimi bilan sinovdan o'tkaziladi (zarba rasmiga qarang) va yuqori oqim himoya qurilmasidan keladigan qoldiq kuchlanishni yanada cheklash uchun javobgardir. III toifali sinovlar 1,2/50 µs kuchlanish va 8/20 µs tok impulsiga ega kombinatsiyalangan to'lqin generatoridan foydalanadi (quyidagi rasmga qarang), bu esa oxirgi foydalanish uskunasiga yaqinroq kuchlanishlarni simulyatsiya qiladi.
3. Kuchlanishdan himoya qiluvchi qurilmaning (SPD) ulanish turi
Vaqtinchalik haddan tashqari kuchlanishdan himoya qilishning ikkita asosiy usuli mavjud. Birinchisi, umumiy rejimdagi himoya (CT1) bo'lib, u jonli o'tkazgichlar va PE (himoya yer) o'rtasidagi kuchlanishdan himoya qilish uchun mo'ljallangan. Masalan, chaqmoq urishi tizimga yerga nisbatan yuqori kuchlanishlarni kiritishi mumkin. Umumiy rejimdagi himoya quyida ko'rsatilganidek, chaqmoq kabi tashqi shovqinlarning ta'sirini yumshatishga yordam beradi.
Ikkinchisi - differentsial rejimdagi himoya (CT2), u chiziqli o'tkazgich (L) va neytral o'tkazgich (N) o'rtasidagi kuchlanishdan himoya qiladi. Ushbu turdagi himoya, quyidagi diagrammada ko'rsatilganidek, elektr shovqini yoki tizimning o'zida hosil bo'ladigan shovqin kabi ichki buzilishlarni bartaraf etish uchun ayniqsa muhimdir.
Ushbu himoya rejimlaridan birini yoki ikkalasini ham joriy etish orqali elektr tizimlarini potentsial kuchlanish manbalaridan yaxshiroq himoya qilish mumkin, natijada ulangan uskunalarning uzoq umr ko'rishi va ishonchliligini oshiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, SPD himoya rejimlarini tanlash mavjud yerga ulash tizimiga mos kelishi kerak. TN tizimlari uchun ham CT1, ham CT2 himoya rejimlaridan foydalanish mumkin. Biroq, TT tizimlarida CT1 faqat RCD dan keyin qo'llanilishi mumkin. IT tizimlarida, ayniqsa neytral o'tkazgichsizlarda, CT2 himoyasi qo'llanilmaydi. Bu IT yerga ulash konfiguratsiyalaridan foydalanadigan doimiy tok tarqatish tizimlarida juda muhim masala. Tafsilotlarni quyidagi jadvalda topish mumkin.
4. Kuchlanishdan himoya qiluvchi qurilmalarning (SPD) asosiy parametrlari
IEC 61643-11 xalqaro standartiga muvofiq, past kuchlanishli elektr taqsimot tizimlariga ulangan SPDlarning xususiyatlari va sinovlari 7-rasmda ko'rsatilganidek aniqlangan.
(1) Kuchlanishdan himoya darajasi (yuqoriga)
SPD ni tanlashda eng muhim jihat uning kuchlanishdan himoya qilish darajasi (Up) bo'lib, u SPD ning terminallar orasidagi kuchlanishni cheklashdagi ishlashini tavsiflaydi. Bu qiymat maksimal siqish kuchlanishidan yuqori bo'lishi kerak. Bunga SPD orqali oqib o'tadigan oqim nominal razryad oqimi In ga teng bo'lganda erishiladi. Tanlangan kuchlanishdan himoya qilish darajasi yukning impulsga chidamli kuchlanishi Uw dan past bo'lishi kerak. Chaqmoq urishi holatida, SPD terminallaridagi kuchlanish odatda Up dan pastda saqlanadi. PV DC tizimlari uchun yuk odatda PV modullari va invertorlarga tegishli.
(2) Maksimal uzluksiz ish kuchlanishi (Uc)
Uc - bu SPD himoya rejimiga doimiy ravishda qo'llanilishi mumkin bo'lgan maksimal doimiy tok kuchlanishi. U nominal kuchlanish va tizimning yerga ulash konfiguratsiyasi asosida tanlanadi va SPD ning faollashtirish chegarasi bo'lib xizmat qiladi. PV tizimlarining doimiy tok tomoni uchun Uc PV massivining Uoc Maksidan katta yoki unga teng bo'lishi kerak. Uoc Maks PV massivining belgilangan nuqtasida jonli terminallar orasidagi va jonli terminal bilan yer orasidagi eng yuqori ochiq zanjir kuchlanishini anglatadi.
(3) Nominal zaryadsizlanish oqimi (kirish)
Bu SPD orqali oqib o'tadigan 8/20 μs to'lqin shaklidagi tokning eng yuqori qiymati bo'lib, II turdagi sinovlar va I turdagi va oldingi shartlash sinovlari uchun ishlatiladi. II toifaIEC talablariga ko'ra, SPD kamida 19 ta 8/20 μs to'lqin shaklidagi tok zaryadiga bardosh bera oladi. In qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, SPD ning ishlash muddati shuncha uzoq bo'ladi, ammo narxi ham oshadi.
(4) Impuls oqimi (Iimp)
Uch parametr bilan belgilanadi: tok cho'qqisi (Ipeak), zaryad (Q) va solishtirma energiya (W/R), bu tok quyidagi hollarda qo'llaniladi I toifa sinovlar. Odatda to'lqin shakli 10/350 μs ni tashkil qiladi.