Фотоэлектрлік жүйелерге арналған кернеуден қорғау құрылғыларын таңдау – SPD түрлері
Фотоэлектрлік (ФЭ) энергия өндіру жаңартылатын энергияның негізгі көзі болып табылады және дәстүрлі энергия өндірумен салыстырғанда экономикалық тұрғыдан жоғары бәсекеге қабілетті. Шатырдағы күн батареялары сияқты шағын таратылған ФЭ жүйелері барған сайын танымал болып келеді. Шатырдағы ФЭ жүйелері кернеуі 1500 В дейін жететін айнымалы және тұрақты ток таратуды қамтиды. Тұрақты ток жағы, әсіресе ФЭ панельдері, жоғары қауіпті аймақтарда найзағай соққыларына тікелей ұшырауы мүмкін, бұл оларды найзағайдың зақымдануына осал етеді.
Ғимараттарды найзағайдан қорғау найзағай қаупіне негізделген сыртқы қорғаныс (найзағайдан қорғау жүйесі, LPS) және ішкі қорғаныс (кернеуден қорғау шаралары, SPM) болып бөлінеді. Кернеуден қорғау құрылғылары (SPD) ішкі қорғаныстың бөлігі ретінде атмосфералық найзағайдан немесе ауыстырып қосу операцияларынан туындайтын өтпелі кернеуден қорғайды. SPD қорғалатын жабдықтың сыртына орнатылады және негізінен келесідей жұмыс істейді: қуат жүйесінде кернеу болмаған кезде, SPD қорғайтын жүйенің қалыпты жұмысына айтарлықтай әсер етпейді. Кернеу болған кезде, SPD төмен кедергіні ұсынады, кернеу тогын өзі арқылы бұрады және кернеуді қауіпсіз деңгейге дейін шектейді. Кернеу өтіп, кез келген қалдық ток өшкеннен кейін, SPD жоғары кедергі күйіне оралады.
1. Кернеуден қорғайтын құрылғыларды (КҚҚ) орнату орны
SPD орнату орны найзағай қаупінің дәрежесіне және IEC 62305 стандартындағы найзағайдан қорғау аймақтары (LPZ) тұжырымдамасына негізделген. Өтпелі асқын кернеулер біртіндеп қауіпсіз деңгейге дейін төмендетіледі, ол қорғалатын жабдықтың төзімді кернеуінен төмен болуы керек. Суретте көрсетілгендей, SPD осы аймақтардың шекараларында орнатылады, бұл төмен вольтты жүйелерде қолданылатын көп деңгейлі асқын кернеуден қорғау тұжырымдамасын тудырады. Фотоэлектрлік жүйелер үшін найзағай асқын кернеулерінің айнымалы және тұрақты ток тараптары арқылы енуіне жол бермеуге, осылайша инверторлар сияқты маңызды компоненттерді қорғауға баса назар аударылады.
2. Кернеуден қорғайтын құрылғылардың (SPD) сынақ кластары
IEC 61643-11 стандартына сәйкес, SPD-лер төтеп беруге арналған найзағай тогының импульсінің түріне негізделген үш сынақ санатына жіктеледі. I типті сынақтар (T1 деп белгіленген) ғимаратқа өткізілуі мүмкін ішінара найзағай токтарын модельдеуге арналған. Бұлар соққы суретінде көрсетілгендей 10/350 мкс толқын формасын пайдаланады және әдетте LPZ0 мен LPZ1 арасындағы шекарада, мысалы, негізгі тарату тақталарында немесе төмен вольтты трансформатор кірістерінде қолданылады. Бұл деңгейге арналған SPD-лер әдетте кернеуді ауыстыру типінде болады, газ шығару түтіктері немесе ұшқын саңылаулары (мысалы, дабыл саңылаулары немесе графит саңылаулары) сияқты компоненттері бар.
II типті (T2) және III типті (T3) сынақтар қысқа мерзімді импульстарды пайдаланады. II типті SPD әдетте металл оксидінің варисторлары (MOV) сияқты компоненттерді пайдаланатын кернеуді шектейтін құрылғылар болып табылады. Олар 8/20 мкс ток толқын формасын пайдаланып номиналды разряд тогымен тексеріледі (сүргін суретін қараңыз) және жоғары ағынды қорғау құрылғысынан келетін қалдық кернеуді одан әрі шектеуге жауапты. III типті сынақтар 1,2/50 мкс кернеуі және 8/20 мкс ток импульсі бар аралас толқын генераторын пайдаланады (төмендегі суретті қараңыз), соңғы пайдаланылатын жабдыққа жақын кернеулерді модельдейді.
3. Кернеуден қорғайтын құрылғының (SPD) қосылу түрі
Өтпелі шамадан тыс кернеуден қорғаудың екі негізгі режимі бар. Біріншісі - жалпы режимдегі қорғаныс (CT1), ол ток өткізгіштері мен қорғаныс жері (PE) арасындағы кернеулерден қорғауға арналған. Мысалы, найзағай соққылары жүйеге жерге қатысты жоғары кернеулерді енгізуі мүмкін. Жалпы режимдегі қорғаныс төменде көрсетілгендей найзағай сияқты сыртқы кедергілердің әсерін азайтуға көмектеседі.
Екіншісі - дифференциалды режимдегі қорғаныс (CT2), ол желілік өткізгіш (L) мен бейтарап өткізгіш (N) арасындағы кернеудің жоғарылауынан қорғайды. Бұл қорғаныс түрі төмендегі диаграммада көрсетілгендей, электр шуы немесе жүйенің өзінде пайда болатын кедергілер сияқты ішкі кедергілерді жою үшін өте маңызды.
Осы қорғаныс режимдерінің бірін немесе екеуін де енгізу арқылы электр жүйелерін ықтимал кернеу көздерінен жақсырақ қорғауға болады, бұл сайып келгенде қосылған жабдықтың ұзақ қызмет ету мерзімі мен сенімділігін арттырады.
SPD қорғаныс режимдерін таңдау жердегі жерге қосу жүйесімен сәйкес келуі керек екенін ескеру маңызды. TN жүйелері үшін CT1 және CT2 қорғаныс режимдерінің екеуін де пайдалануға болады. Дегенмен, TT жүйелерінде CT1 тек RCD-ден кейін ғана қолданылуы мүмкін. IT жүйелерінде, әсіресе бейтарап өткізгіші жоқ жүйелерде, CT2 қорғанысы қолданылмайды. Бұл IT жерге қосу конфигурацияларын пайдаланатын тұрақты ток тарату жүйелерінде маңызды мәселе. Толық ақпаратты төмендегі кестеден табуға болады.
4. Кернеуден қорғайтын құрылғылардың (SPD) негізгі параметрлері
IEC 61643-11 халықаралық стандартына сәйкес, төмен вольтты қуат тарату жүйелеріне қосылған SPD сипаттамалары мен сынақтары 7-суретте көрсетілгендей анықталған.
(1) Кернеуден қорғау деңгейі (жоғары)
SPD таңдаудағы ең маңызды аспект - оның кернеуден қорғау деңгейі (Up), ол SPD-нің терминалдар арасындағы кернеуді шектеудегі жұмысын сипаттайды. Бұл мән максималды қысу кернеуінен жоғары болуы керек. Оған SPD арқылы ағатын ток номиналды разряд тогының In-ге тең болған кезде қол жеткізіледі. Таңдалған кернеуден қорғау деңгейі жүктеменің импульстік төзімділік кернеуі Uw-дан төмен болуы керек. Найзағай соққысы жағдайында SPD терминалдарындағы кернеу әдетте Up-тан төмен ұсталады. Фотоэлектрлік тұрақты ток жүйелері үшін жүктеме әдетте фотоэлектрлік модульдер мен инверторларға қатысты.
(2) Ең үздіксіз жұмыс кернеуі (Uc)
Uc - SPD қорғаныс режиміне үздіксіз қолданылуы мүмкін ең жоғары тұрақты ток кернеуі. Ол номиналды кернеу мен жүйенің жерге қосу конфигурациясына негізделіп таңдалады және SPD іске қосу шегі ретінде қызмет етеді. Фотоэлектрлік жүйелердің тұрақты ток жағы үшін Uc фотоэлектрлік массивтің Uoc Max мәнінен үлкен немесе тең болуы керек. Uoc Max фотоэлектрлік массивтің белгіленген нүктесінде ток өткізгіш терминалдар арасындағы және ток өткізгіш терминал мен жер арасындағы ең жоғары ашық тізбек кернеуін білдіреді.
(3) Номиналды разряд тогы (кіріс)
Бұл SPD арқылы ағатын 8/20 мкс толқындық токтың ең жоғары мәні, II типті сынақтар үшін және I типті және I типті сынақтар үшін алдын ала дайындық сынақтары үшін қолданылады. II типIEC талаптарына сәйкес, SPD кем дегенде 8/20 мкс толқындық токтың 19 разрядына төтеп бере алады. In мәні неғұрлым жоғары болса, SPD қызмет ету мерзімі соғұрлым ұзақ болады, бірақ құны да артады.
(4) Импульстік ток (Iimp)
Үш параметрмен анықталады: ток шыңы (Ipeak), заряд (Q) және меншікті энергия (W/R), бұл ток келесі жағдайларда қолданылады I тип сынақтар. Әдеттегі толқын формасы 10/350 мкс.