Kõige levinum inverteri kahjustus pärast tormi C&I-paigaldises ei ole otsene välgulöök, vaid halvasti ehitatud PV-paigaldiste piksekaitse, st inverteri PE-kaitsemaanduse vale ühendamine hoone piksekaitsesüsteemiga. Kui PV-süsteemi piksekaitsel ja PE-maandusel on ühine juht või need on ühendatud liiga lähedalt, siseneb välguvool inverteri korpusesse madalaima impedantsi kaudu ja hävitab alalis- või vahelduvvoolu poole elektroonika – sageli möödudes isegi liigpingepiirikutest. Õige reegel on lihtne: inverteri piksekaitse ja PE-maandus tuleks vedada eraldi ühisesse maanduspunkti, kuid erinevate juhtmete abil, ja õhuklemmid tuleks hoida seadmetest ohutus kauguses. Selles artiklis näitame, kuidas seda teha ärihoone katusel, arvestades kindlaid ristlõikeid ja materjalide vahekaugusi. Growatt.
Kas C&I katusele paigaldatud PV-paigaldise piksekaitse jaoks on vaja eraldi piksekaitsesüsteemi?
Enamasti mitte. Äri- või tööstushoone katusele paigaldatud PV-paneelide piksekaitseks saab kasutada rajatise olemasolevat piksekaitsesüsteemi, kui see on olemas ja töökorras. See lühendab paigaldusaega ja vähendab kulusid, kuna see kasutab ehitusjärgus juba ehitatud infrastruktuuri – raudbetoonkonstruktsioonides on õhuterminalid ja maandusvõrk sageli betoonraami sisse ehitatud.
Teraskatuste puhul on lähenemine sarnane raudbetoonkatuste omaga. Õhuklemmide, maandusjuhtmete, maanduselektroodide ja ühendusmaterjalide valik põhineb samadel põhimõtetel. Siiski tuleb projekti algusest peale meeles pidada olulist erinevust: PV-paigaldiste piksekaitse ei ole sama, mis elektriseadmete kaitsev maandus . Nende kahe süsteemi segi ajamine on enamiku tormijärgsete rikete allikas.
Piksekaitse PV-paigaldistele: materjalide valik ja maandus
Materjalid peavad vastu pidama välguvoolule ja aastatepikkusele katuse korrosioonile. Allpool oleme kogunud tootja materjalide parameetrid, mis on PV-paigaldiste piksekaitse aluseks – kasulikud kulude hindamiseks ja kohapealse valiku tegemiseks.
| Element | Materjal ja minimaalsed mõõtmed |
|---|---|
| Vertikaalne õhuterminal (varras) | Ümarteras, läbimõõt 12–16 mm |
| Horisontaalsed õhuklemmid (teip/traat) | Ümarteras, paksusega min 8 mm või lametaras, paksusega min 4 mm |
| Äravoolutoru | Kuumtsingitud teras, ümmargune min 8 mm või lame min 4 mm; kõrgemate nõuete korral kahekihiline isoleeritud vasktraat 35 mm² |
| Torukujuline maanduselektrood | Kuumtsingitud terastoru, läbimõõt 50 mm, seina paksus min 3,5 mm |
| Nurga maandusvarras | Nurk 50 × 50 × 5 mm, min pikkus 2,5 m |
| Lameda varda maandusvarras | Lameda varda 40 × 4 mm pikkus 2,5–4 m |
| Lameda varda paigutuse sügavus | Min. 0,5 m horisontaalselt |
| Nurga maandusvarda sügavus | Min. 2,5 m vertikaalselt |
| Mooduli potentsiaaliühtlustus | Kollakasroheline juhe 4 mm² |
Iga keevisliidet tuleb korrosiooni eest kaitsta. Katusel, kus igapäevane kokkupuude vee ja soolaga on tavaline, kaotab krohvimata keevis kahe hooaja järel elektriühenduse ning päikesepaneelide paigaldise piksekaitse lakkab töötamast just siis, kui seda kõige rohkem vaja on.
Mooduli potentsiaaliühtlustus, mis sageli ununeb
Tootjad katavad alumiiniummoodulite raame ja tsingitud või alumiiniumisulamist konstruktsioone. See tähendab, et ainuüksi kinnitusdetailid ei taga korralikku maandust – kate isoleerib kontakti. Mooduli efektiivne maandus saavutatakse ainult siis, kui mooduli maandusava on tegelikult tugikonstruktsiooniga ühendatud. Praktikas toimib PV-paigaldiste piksekaitse üksikute moodulite tasandil järgmiselt: 4 mm² kollakasroheline juhe, mis on suunatud potentsiaaliühtlustuspunkti.
Konstruktsioonielementide vahelised ühendused peavad samuti olema vastupidava elektrilise järjepidevusega. Kasutatakse vähemalt 8 mm ümarterast või vähemalt 4 mm lameterast ning ühendusmeetodite hulka kuuluvad vask-tsinkkeevitus, punktkeevitus, servade voltimine, ülekattega ühendamine või poltidega ühendamine. Kogemus on näidanud, et keevitamine on kõige vastupidavam, kuid iga keevisõmblus vajab hilisemat viimistlust ja korrosioonikaitset.
Liigpingepiiriku paigaldustsoonid ja ohutuskaugus S
Päikesepaneelide piksekaitset suuresti määravad õhuklemmid ja allajuhid peavad paneelidest, inverteritest, kaablitest ja jaotuskilpidest hoidma ohutut kaugust S. Tüüpilise viiekorruselise hoone katuse puhul, mille kõrgus on umbes 15 meetrit, on soovitatav S väärtus umbes 2,5 meetrit. Seda väärtust saab lihtsustada ja skaleerida pöördvõrdeliselt hoone kõrgusega – mida kõrgem on ehitis, seda väiksem on nõutav kaugus.
Liigpingepiirikute paigutus sõltub sellest, kas kaugust S säilitatakse:
- Kui S säilib: Ülepingemoodulid on paigaldatud süsteemi positsioonidele ①, ② ja ③.
- Kui S ei säili: Lisaks positsioonidele 1, 2 ja 3 on positsioonis 4 lisatud ka ülepingemoodul.
Praktikas tähendab see seda, et kitsastel katustel, kus õhuterminal ja inverter asuvad teineteisest vähem kui 2,5 meetri kaugusel, tuleb paigaldada täiendav ülepingekaitse. Selle ignoreerimine on üks levinumaid põhjuseid, miks piksekaitse PV-paigaldistes rikki läheb ja inverter rikki läheb vaatamata ülepingekaitselüliti olemasolule.
I ja II tüüpi SPD alalis- ja vahelduvvoolu poolel
Inverteril on nii alalis- kui ka vahelduvvoolu poolel sisemised liigpingepiirikud, mis on maandatud seadme maandusklemmiga. See on hea alus, kuid ei välista vajadust kaitse järele paigaldustasandil. Katustel, mis on avatud otsestele pikselöökidele, kasutatakse I tüüpi SPD-d (I katseklass), kus välguvool võib voolata, ja II tüüpi SPD-d kasutatakse edasistel lõikudel indutseeritud liigpingete eest kaitsmiseks. Siiski ei ole SPD-dest üksi piisav, kui PV-paigaldise piksekaitse põhineb valel maandussüsteemil – seda arutame allpool.
Inverteri maandus: funktsionaalne (PE) ja kaitsekorpus
Inverter on PV-elektrijaama elektriline süda, seega nõuab PV-paigaldise piksekaitse tugevamat maandust kui teised komponendid. Me eristame kahte süsteemi.
Funktsionaalne maandus (PE-klemm) ühendub jaotuskilbis PE-latiga ja seejärel jaotusvõrgu kaudu maandatud. Inverteri PE-klemm toimib funktsionaalse maandusena ja teeb koostööd PV-poole maandusrikke tuvastamisega. See tagab, et kaitse rakendub maandusrikke korral õigeaegselt. Alalisvoolupool on eriti vastuvõtlik välgu poolt põhjustatud ülepingetele – need mööduvad pinged võivad kahjustada alalisvoolusüsteemi isolatsiooni ja viia stringi positiivse või negatiivse pooluse maandamiseni, takistades synvõrgu kaitse ja lülitab tootmise välja.
Kaitsemaandus (PE) on maanduspunkt väljaspool inverteri korpust. See toimib täiendava maandusena nii seadme kui ka operaatori ohutuse kaitsmiseks.
Miks inverter pärast tormi rikki läheb: rikkemehhanism
Probleemi tuum seisneb selles, mis juhtub siis, kui piksekaitsemaandus ja inverteri kaitsejuhe on lühistatud või liiga lähedal ühendatud. Ilma pikselöögita näivad mõlemad süsteemid korralikult toimivat ja inverter töötab ohutult. Probleem ilmneb alles tormi ajal.
Inverteri sees olevad alalis- ja vahelduvvoolupiirikud on maandatud šassii maandusklemmiga, mis seejärel ühendatakse kaablisideme abil lühikese õhuklemmiga või mooduli tugistruktuuriga. See loob potentsiaaliühtlustuse inverteri maanduspunkti ja välise piksekaitsesüsteemi vahel. Pikselöögi ajal tekitab see mitmeid ohte:
- Kui välguvool siseneb piksekaitsesüsteemi kaudu maasse, saab inverteri šassii maanduspunktist selle voolu sisenemistee. Maandusklemmi potentsiaal suureneb dramaatiliselt – kuni kümnete kilovoltide võrra – ja ületab vahelduv- ja alalisvooluliinide pinget. See tekitab tagasilöögi fenomeni.
- Inverteri vooluring on maandatud mitmest punktist ja sisaldab kondensaatoreid X ja Y, mis sidestavad mööduvaid pingetõuse. See võimaldab vastupingetel siseneda DC/DC või DC/AC vooluringidesse, sageli kaugel SPD paigalduskohast. SPD võib seejärel töötamise lõpetada ja mööduv pinge ületab inverteri sisemise vooluringi.
- Õhuklemmile või tugikonstruktsioonile otsese löögi korral liigub liigvool inverterini mööda maandussüsteemi lühimat teed – lühikese vahemaa ja madala impedantsi tõttu. See on kõige tõsisem stsenaarium – katastroofiline voolu ülekoormus võib põhjustada komponentide plahvatusi.
- Kui õhuterminali maandustakistus on liiga kõrge, tekitab moodulite, inverterite ja piksekaitsesüsteemi moodustatud maandusvõrk suure takistusega tagasivooluteid. See tekitab kõrgeid vastupingeid, mis kahjustavad inverteri vooluringi. Probleem süveneb lihtsustatud konstruktsioonides, kus on halvasti ehitatud või ebapiisavalt maandatud allajuhid.
Õige lahendus: jagatud maandus
Rikkeanalüüsist otseselt tulenev põhimõte on selge: PV-paigaldise efektiivne piksekaitse eeldab, et piksekaitse maandussüsteem ja inverteri PE-kaitsemaandus jäävad eraldi. Õige ühendusmeetod on järgmine:
- Inverteri PE-kaitsejuht on eraldi ühendatud spetsiaalse maanduselektroodiga.
- PE-juht ja piksekaitsejuht tuleks paigutada üksteisest võimalikult kaugele – eelistatavalt rohkem kui 10 meetri kaugusele.
- Me ühendame mõlemad süsteemid ainult ühise maanduspunkti kaudu, kuid eraldi juhtmete kaudu - mitte kunagi ühise juhtme kaudu.
See tähendab, et kui välguvool siseneb piksekaitsesüsteemi kaudu maasse, hajub see kiiresti ümbritsevasse maasse, vähendades voolu PE-liini kaudu inverterisse tagasipöördumise ohtu. Isegi kui osa voolust tasakaalustamata impedantsi tõttu tagasi pöördub, on see piisavalt väike, et seadet mitte kahjustada.
Paigaldaja praktikast
- Ärge ühendage inverteri PE-d lähima ehitisega. See on ehitusplatsidel kõige levinum viga – paigaldaja näeb metallraami ja ühendab sellega PE-juhtme, sest „see on maandatud“. See töötab ilma välgulöögita. Pärast esimest suuremat tormi tuleb inverter välja vahetada ja farm on maas.
- Kontrollige õhuterminali maandustakistust, ärge paigaldage seda. Nõrga pinnase kõrge maandustakistus loob suure impedantsiga tagasivooluteed. Maandustakistuse mõõtmine pärast paigaldamist võtab mitu minutit ja testi tegemata jätmine maksab inverterile raha.
- Käsitle katteid isolaatorina. Anodeeritud raami ja kaetud konstruktsiooni surveklamber ei taga usaldusväärset maandust. Ühendage mooduli maandusavasse 4 mm² kollakasroheline juhe – vastasel juhul eksisteerib potentsiaaliühtlustus ainult paberil.
- Kinnitage iga keevisõmblus. Korrosioonivastase töötluseta keevisõmblus on tiksuv ajapomm – see kaotab kahe hooaja järel oma järjepidevuse ja kogu piksekaitseahel lakkab nähtamatult toimimast.
Sisseehitatud ülepingekaitsega C&I inverterid
Seeria inverterid Growatt WIT-HU ja MOD-HU mudelitel on nii alalis- kui ka vahelduvvoolu poolel sisemised liigpingepiirikud, mis on maandatud šassii maandusklemmiga. See on hea riistvaraline alus, kuid – nagu näitab rikkemehhanismi analüüs – ei asenda sisseehitatud liigpingepiirik korralikult eraldatud maandust. Riistvara ja disain peavad koos töötama.
Tasub tutvuda pakutava mudeliga. Growatt WIT25K-HU äripaigaldiste jaoks ja kolmefaasiline Growatt MOD 15KTL3-HUTäielike spetsifikatsioonide, maandusnõuete ja ühendusskeemide saamiseks vaadake kataloogilehti ja kasutusjuhendeid. allalaadimiskeskus GrowattKõikidele seadmetele kehtib Euroopa teenindusgarantii.
KKK
Kas C&I katusele paigaldatud PV-paigaldise piksekaitse jaoks on vaja eraldi piksekaitsesüsteemi?
Tavaliselt mitte. Hoone olemasolevat piksekaitsesüsteemi saab kasutada, kui see on töökorras. Eeldusel, et õhuklemmide ja PV-komponentide vahel säilib ohutu kaugus S ning piksekaitse maandus on inverteri PE-st eraldatud.
Milline peaks olema PE-juhi ja piksekaitse allaviigu vaheline kaugus?
Materjalide järgi Growatt Mõlemad maandusjuhid tuleks vedada üksteisest võimalikult kaugel, eelistatavalt rohkem kui 10 meetri kaugusel. Need tuleks ühendada ainult ühise maanduspunkti kaudu, kuid alati eraldi juhtmetega, mitte kunagi ühe ühise juhtmega.
Miks sisseehitatud SPD-ga inverter pärast tormi ikkagi kahjustub?
Sest vale, ebaühtlase või liiga lähedal asuva maanduse korral satuvad vastupingeimpulsid inverterisse PE-juhtme kaudu, DC/DC või DC/AC vooluahelate lähedale, kaugele SPD paigalduskohast. Seejärel ületab mööduv pinge sisemise vooluahela mahtuvuse, hoolimata liigpingepiiriku olemasolust.
Millist juhtme ristlõiget tuleks PV-moodulite maandamiseks kasutada?
Moodulite potentsiaaliühtlustuseks kasutatakse 4 mm² kollakasrohelist juhet, mis suunatakse mooduli maandusavasse. Kaetud raami lihtsalt klambritega kinnitamine ei taga korralikku maandust.
Rakendamise kontroll-leht: piksekaitse PV-paigaldistele C&I projektides
- Kontrollige, kas hoonel on toimiv piksekaitsesüsteem ja kas seda saab kasutada.
- Hoidke õhuklemmide ja PV-elementide vahel ohutut kaugust S (umbes 2,5 m hoone puhul ~15 m); kui S puudub, lisage positsioonile ④ SPD.
- Veda piksekaitse maandus ja inverteri PE eraldi juhtmetes ja ühenda need ainult ühise maanduspunkti kaudu.
- Hoidke vihmaveerennide vahekaugus üle 10 m.
- Tehke inverteri PE-maandus eraldi ja iseseisvaks.
- Ühenda moodulid 4 mm² juhtmega maandusavaga ja ühenda need ekvipotentsiaalselt, ära looda ainult klambri survele.
- Kaitske iga keevisõmblust ja ühendust korrosiooni eest.
- Mõõtke pärast paigaldamist maandustakistust ja dokumenteerige tulemus.
Alustage õige ülepingekaitsega C&I-inverteri valimist meie äripaigaldiste inverterite valikust – ülejäänud ohutuse tagab korralikult eraldatud maandus.
