Amb el ràpid desenvolupament de la indústria global de les noves energies, la fotovoltaica (PV) s'ha convertit en una solució d'energia neta àmpliament utilitzada per a empreses, parcs industrials, edificis comercials i clients residencials. Tanmateix, en comparació amb els sistemes de distribució tradicionals, els sistemes fotovoltaics sovint s'instal·len als terrats dels edificis, en espais oberts o en grans centrals fotovoltaiques, exposant-los a una exposició prolongada a l'entorn natural, fent-los més vulnerables als llamps i a les sobretensions de la xarxa.
Com a fabricant de protectors de sobretensions (SPD), vam trobar que moltes fallades del sistema fotovoltaic no provenen dels mòduls en si, sinó de sobretensions transitòries que danyen els inversors, els dispositius de monitorització o els sistemes de comunicacions. Per tant, en el disseny de projectes fotovoltaics moderns, els protectors contra sobretensions ja no són opcionals, sinó un component important per garantir el funcionament segur del sistema.
Aleshores, per què els sistemes fotovoltaics han de tenir protectors contra sobretensions? Aquest article analitzarà això des de la perspectiva de l'aplicació pràctica.
1. Els sistemes fotovoltaics són més susceptibles als impactes dels llamps
A diferència dels equips elèctrics d'interior convencionals, la majoria dels equips d'un sistema fotovoltaic s'instal·len a l'aire lliure durant llargs períodes de temps.
Per exemple:
Mòduls fotovoltaics
Caixa combinadora
Sistema de balanceig
Cables DC
Inversor
Normalment es troben en una gran zona i prop del punt més alt de l'edifici.
Quan cau un llamp, es pot generar una potent sobretensió per inducció electromagnètica, fins i tot si no afecta directament el sistema fotovoltaic.
Aquesta sobretensió transitòria es propaga ràpidament al llarg del circuit i afecta seriosament l'equip del sistema.
Per tant, el sistema fotovoltaic és un escenari d'aplicació típic amb un alt risc de llamps.
2. Protecció d'equips bàsics com inversors
Els inversors solen ser un dels dispositius més valuosos i crítics de tot el sistema fotovoltaic.
La seva funció principal és convertir el corrent continu (DC generat pel conjunt fotovoltaic en corrent altern i connectar-lo a la xarxa elèctrica.
No obstant això, l'inversor incorpora un gran nombre de components electrònics sofisticats.
Per exemple:
Mòduls IGBT
Circuit de control
Mòdul de comunicacions
Sistema de seguiment
Aquests components electrònics són molt sensibles a la sobretensió.
Un cop afectat per l'onada, pot provocar:
Tancament del sistema
Interrupció de la comunicació
Pèrdua de potència
Danys a l'equip
La instal·lació de protectors contra sobretensions pot reduir eficaçment les sobretensions transitòries d'impacte a l'inversor.
3. Eviteu danys als mòduls fotovoltaics i a les caixes combinades
Molta gent pensa que els llamps només afecten l'inversor.
De fet, els components fotovoltaics i les caixes combinadores també estan en risc. En particular, en projectes-d'energia terrestre a gran escala:
Gran àrea de matriu fotovoltaica;
Longitud del cable
Alt risc de provocar un llamp
A mesura que la sobretensió viatja al llarg de la línia de corrent continu, pot provocar:
Rendiment del mòdul degradat
caixes combinadores
Terminals d'incineració
Els protectors de sobretensions laterals de CC poden alliberar energia ràpidament abans que una sobretensió entri al dispositiu, reduint el risc de danys.
4. Reduir el temps d'inactivitat del sistema i les pèrdues de generació d'energia
Per a projectes fotovoltaics comercials i industrials, el temps d'inactivitat del sistema significa pèrdues econòmiques directes.
Per exemple:
Disminució dels ingressos de generació d'energia
Interrupció de la producció
Augment dels costos de manteniment
Si l'equip crític es fa malbé per una sobretensió, la reparació i la substitució sovint triguen molt de temps.
Quan es produeix una sobretensió, SPD reacciona ràpidament per limitar la sobretensió a un rang segur.
Això ajuda a millorar la continuïtat del sistema i reduir el risc d'aturada inesperada.
5. Els sistemes fotovoltaics estan en risc tant en CA com en CC
En comparació amb el sistema d'alimentació normal, el sistema fotovoltaic té una estructura més única.
Inclou:
Costat DC
Inclou:
Mòduls fotovoltaics
Cordes fotovoltaiques
Caixa combinadora
Entrada del inversor
El costat comunicatiu
Inclou:
Sortida del inversor
Armaris de distribució
Sistema de generació de xarxa connectada
Les tempestes poden entrar al sistema tant pel costat de CC com per l'AC.
Per tant, una solució fotovoltaica completa de protecció contra llamps sol requerir:
DC SPD
AC SPD
Doble protecció.
Això crea tot un sistema de protecció.
6. Compliment de les especificacions industrials i d'enginyeria
Amb la creixent regulació de la indústria fotovoltaica, cada cop més països i regions requereixen que els projectes estiguin equipats amb mesures de protecció contra sobretensions.
En particular:
Projectes Fotovoltaics Comercials i Industrials
Centrals elèctriques grans-instal·lades a terra
Sistemes fotovoltaics en edificis públics
En l'etapa de disseny, normalment cal tenir en compte:
Avaluació del risc de llamps
Esquema de configuració SPD
Disseny del sistema de connexió a terra
Els requisits estàndard no només ajuden a millorar la seguretat del sistema, sinó que també milloren la taxa d'acceptació del projecte.
7. Protecció de Sistemes de Vigilància i Comunicacions
Les plantes fotovoltaiques modernes no només depenen del funcionament d'equips de generació d'energia, sinó que també requereixen un gran nombre d'equips de control intel·ligent.
Per exemple:
Dispositius d'adquisició de dades
Sistemes de vigilància ambiental
Mòdul de comunicacions
Plataformes de monitorització remota
Aquests dispositius solen utilitzar electrònica de baixa tensió-.
Són més vulnerables a les sobretensions que els equips elèctrics.
Per tant, la protecció contra sobretensions no només protegeix el propi sistema de generació d'energia, sinó que també protegeix el funcionament estable de tota la xarxa de monitorització.
8. Millorar el retorn global de la inversió del sistema
Des del punt de vista d'inversió del projecte, el cost dels protectors contra sobretensions sol ser una petita fracció de la inversió total en sistemes fotovoltaics.
Tanmateix, el valor que aporten és enorme.
Inclou:
Reduir el risc de danys als equips
Menors costos de manteniment
Augmentar la disponibilitat del sistema
Ampliació de la vida útil dels equips
Millorar l'estabilitat dels ingressos de generació d'electricitat
La configuració raonable d'SPD és una inversió rendible-per a plantes fotovoltaiques amb una vida útil de disseny de més de 20 anys.
Per què cada cop hi ha més projectes fotovoltaics que posen l'accent en les configuracions SPD?
Amb l'augment del nivell d'intel·ligència de l'inversor i l'escala en expansió de la central fotovoltaica, el valor dels equips i la complexitat del sistema també augmenten.
En cas de danys per sobretensió, no només provocarà una fallada d'un únic equip, sinó que també afectarà el funcionament de tota la planta.
Com a resultat, cada cop més projectes incorporen protecció contra sobretensions al seu disseny general des de les primeres etapes de construcció.
Els estalviadors de sobretensió (SPD) han esdevingut tan importants per als sistemes fotovoltaics moderns com els interruptors i fusibles.
Conclusió:
Els sistemes fotovoltaics funcionen a l'aire lliure durant molt de temps i s'enfronten a riscos com ara llamps, fluctuacions de la xarxa i sobretensions induïdes. La instal·lació de protectors contra sobretensions no només protegeix els inversors, els components fotovoltaics i els equips de control dels danys per sobretensions, sinó que també redueix el temps d'inactivitat, redueix els costos de manteniment i millora la-fiabilitat a llarg termini dels sistemes de generació d'energia. La configuració correcta dels protectors de sobretensions laterals de CA s'ha convertit en un pas crític per als propietaris que volen garantir un funcionament segur i un retorn de la inversió per als projectes fotovoltaics.
Preguntes freqüents El sistema fotovoltaic necessita protectors contra sobretensions?
Per a la majoria de projectes fotovoltaics, es recomana instal·lar dispositius de descàrrega amb propòsits especials, especialment en sistemes exteriors i zones amb alta activitat de llamps.
Quants SPD necessita un sistema fotovoltaic?
Els protectors contra sobretensions normalment s'han d'instal·lar tant als costats de CC com de CA per formar un sistema de protecció complet.
Els protectors contra sobretensions poden evitar els llamps directes?
SPD (Sustaining Voltage Detectors) s'utilitza principalment per limitar les sobretensions causades pels llamps. La protecció directa contra llamps també requereix l'ús de parallamps i sistemes de connexió a terra.
Per què els inversors fotovoltaics són susceptibles a les grans onades?
Els inversors contenen nombrosos components electrònics que són molt sensibles a les sobretensions transitòries i, per tant, requereixen una protecció centralitzada.
L'SPD pot continuar protegint l'equip després d'una fallada?
No. El sistema s'ha de substituir immediatament després de la caducitat o el mal funcionament. En cas contrari, el sistema perdrà la seva capacitat efectiva de protecció contra sobretensions.