Els dispositius de protecció contra sobretensions són equips de protecció essencials per als sistemes d'energia solar, que solucionen de manera efectiva els riscos únics de sobretensió i sobretensió dels escenaris de generació d'energia fotovoltaica (PV) i garanteixen el funcionament segur i estable a llarg termini-de les centrals d'energia solar. La necessitat de l'aplicació SPD en sistemes d'energia solar es reflecteix en múltiples aspectes.
En primer lloc, les centrals d'energia solar tenen un risc d'exposició a llamps extremadament alt. La majoria dels sistemes fotovoltaics es construeixen en zones obertes a l'aire lliure, com ara regions muntanyoses, deserts i terrenys rurals oberts sense refugis alts. Els panells solars, les caixes combinadores exteriors i les línies de transmissió d'energia remota són molt vulnerables als llamps directes i indirectes, que generen grans sobretensions transitòries. Sense protecció SPD, els llamps danyaran directament els panells solars, els inversors i els equips de distribució d'energia.
En segon lloc, els sistemes d'energia solar pateixen freqüents sobretensions internes de commutació. Els sistemes fotovoltaics contenen equips bàsics com ara inversors fotovoltaics, caixes combinadores de CC i dispositius de distribució d'energia connectats a la xarxa-. La conversió freqüent de CC-CA, la connexió i desconnexió de la xarxa i els canvis de càrrega de potència generaran sobretensions periòdiques i pics de tensió, que erosionen gradualment l'aïllament de l'equip i acceleren l'envelliment dels components sense una supressió eficaç.
En tercer lloc, els equips fotovoltaics tenen una baixa tolerància a la sobretensió i uns costos de manteniment elevats. Els inversors solars, els controladors de càrrega i els dispositius connectats a la xarxa-intel·ligent són equips electrònics de potència de precisió amb xips i circuits sensibles. Fins i tot les sobretensió de nivell de microsegons-poden provocar una avaria del circuit, l'esgotament de l'equip i la desconnexió de la xarxa del sistema. La disposició a gran-escala dels panells solars i la distribució descentralitzada de les estacions comporta uns costos de manteniment elevats i un temps d'inactivitat llarg una vegada que l'equip està malmès.
En quart lloc, les línies de transmissió de llarga-distància amplifiquen els perills de sobretensió. Les centrals d'energia solar solen adoptar transmissió per cable de llarga distància-per subministrar energia a la xarxa. Els cables llargs a l'exterior són propensos a induir sobretensions sota el temps de tempestes i interferències electromagnètiques, i l'energia de sobretensió s'acumula al llarg de les línies, cosa que suposa una major amenaça per als equips d'alimentació terminal. Els SPD poden subjectar sobretensions i desviar l'energia de sobretensió als nodes clau per bloquejar la transmissió de sobretensions.
En cinquè lloc, els SPD milloren l'eficiència de la generació d'energia i l'estabilitat del sistema. Les fluctuacions de tensió induïdes-surtens provocaran l'arrencada i l'aturada freqüents dels inversors i una sortida d'energia inestable, reduint l'eficiència de la generació d'energia solar. La instal·lació d'SPD estabilitza la tensió del sistema, redueix les taxes de fallada dels equips, garanteix una generació d'energia contínua connectada a la xarxa-i millora els beneficis econòmics de les centrals solars.