Ülepingekaitseseadmete valik PV-süsteemidele - ülepingekaitseseadmete paigaldamine

1. SPD paigaldamist mõjutavad tegurid

Katustele paigaldatavate fotogalvaaniliste (PV) süsteemide ülepinged tekivad peamiselt otseste välgulöökide (hoonele või LPS-iga PV-seadmele või selle lähedale), välguga seotud elektrivälja muutustest tingitud indutseeritud pinge või vahelduv-/alalisvoolu jaotusvõrkude lülitustoimingute tõttu. Ülepingekaitse vajaduse hindamiseks ja sobiva kaitsestrateegia määramiseks tuleks võrdlusalusena kasutada seadme nimiimpulsstaluvuspinget (Uw). Kui riskianalüüs ei ole teisiti määranud, tuleks SPD-d paigaldada nii PV-süsteemi alalis- kui ka vahelduvvoolupoolele.

Päikesepaneelide süsteemi seadmed, mis võivad vajada kaitset, on järgmised:

Inverterid, sh liidesed nii madalpinge vahelduvvoolusüsteemi kui ka alalisvoolusüsteemiga, päikesepaneelide massiivid, päikesepaneelide süsteemi sisemine juhtmestik, inverteri ja päikesepaneelide massiivide vahele paigaldatud komponendid, näiteks ühenduskarbid; päikesepaneelide süsteemi jälgimiseks ja juhtimiseks kasutatavad seadmed.

Standardi IEC 61643-12 ja standardi GB/T 21714 asjakohaste osade kohaselt sõltub päikesepaneelide süsteemide piksekaitselülitite valik ja paigaldamine mitmest tegurist. Nende hulka kuuluvad maapinna välgutihedus (NG) [1/km²·aastas] või keskmine äikesepäevade arv aastas (T), madalpinge toitesüsteemi omadused (nt õhuliinid või maa-alused kaablid) ja kaitstavate seadmete laad, samuti see, kas päikesepaneelide süsteemi otsese pikselöökide eest kaitsmiseks on paigaldatud väline piksekaitsesüsteem (LPS).

Välise LPS-i olemasolul mõjutavad SPD-nõudeid LPS-i kaitsetase (klass) ja see, kas LPS-i ja PV-süsteemi vahel säilib nõutav eralduskaugus (S) (isoleeritud vs. isoleerimata LPS).

2. Erinevate väliste LPS-konfiguratsioonide mõju PV-süsteemide piksekaitsele

Katusele paigaldatavate PV-süsteemide SPD-paigaldised jagunevad üldiselt kolme kategooriasse, lähtudes välise LPS-i olemasolust ja tüübist:

(1) Päikesepaneelide süsteemid ilma välise LPS-ita

Nagu diagrammil (siin ei ole) näidatud, tuleks hoones välise piksekaitsesüsteemi puudumisel paigaldada ülepingekaitselülitid (SPD-d) pikseohu hindamise tulemuste põhjal. Soovitatav on paigaldada ülepingekaitse nii vahelduv- kui ka alalisvoolupoolele, et kaitsta olulisi PV-komponente.

Alalisvoolupoolel tuleks PV-ühenduskarbi või PV-paneelide massiivi (kui ühenduskarpi ei kasutata) lähedale paigaldada 2. tüüpi alalisvoolu SPD (tähisega DC1). See SPD kaitseb hoonet PV-kaablite kaudu edastatavate väliste pingetõugete eest ja paigaldatakse tavaliselt vahetult pärast PV-kaablite hoonesse sisenemist. Teine 2. tüüpi alalisvoolu SPD (tähisega DC2) tuleks paigaldada inverteri alalisvoolu sisendi lähedale. Kui kaabli pikkus DC1 ja inverteri vahel on alla 10 meetri, võib DC1 ära jätta.

Vahelduvvoolu poole jaoks on soovitatav vahelduvvoolu sisendisse paigaldada 2. tüüpi vahelduvvoolu ülepingekaitse (tähisega AC1), mis tavaliselt asub peajaotuspaneelil. See seade kaitseb elektrivõrgust tulevate pingehüpete eest. See, kas AC1 on välise piksekaitseta süsteemis vajalik, sõltub pikseriski hindamise tulemustest. Kalli inverteri kaitsmiseks paigaldatakse 2. tüüpi vahelduvvoolu ülepingekaitse (tähisega AC2) tavaliselt inverteri vahelduvvoolu väljundi lähedale. Kui kaabli pikkus AC1 ja AC2 vahel on alla 10 meetri, võib AC2 ära jätta. Täpsema juhise saamiseks vaadake konfiguratsioonitabelit.

(2) Välise LPS-iga PV-süsteemid, mis vastavad nõutavale eralduskaugusele (isoleeritud LPS)

Nagu diagrammil näidatud, kui hoonel on väline piksekaitsesüsteem (näiteks välgupiirikud või -lindid) ja katusele paigaldatud PV-paneele kaitseb see süsteem nõuetekohase vahekaugusega, loetakse PV-süsteem isoleeritud piksekaitsesüsteemiga varustatuks. Isegi sel juhul on ülepingekaitselülitite paigaldamine siiski vajalik.

Isoleeritud piksekaitseallikaga süsteemide puhul on piksekaitselüliti (SPD) paigutus sarnane süsteemidele ilma välise piksekaitseta. 2. tüüpi alalisvoolu SPD tuleks paigaldada ühenduskarbi lähedale või PV-paneelide paneeli lähedale, kui ühenduskarpi ei kasutata. Teine 2. tüüpi alalisvoolu SPD tuleks paigutada inverteri alalisvoolupoole lähedale ja 2. tüüpi vahelduvvoolu SPD inverteri vahelduvvoolupoole lähedale. Kuna PV-süsteem on hoonesse sisse- ja väljalülitatud, on peamise vahelduvvoolu jaotuskilbi juures, kust elektrivõrk hoonesse siseneb, vaja ka 1. tüüpi vahelduvvoolu SPD-d. Täpsema paigutuse juhise leiate konfiguratsioonitabelist.

(3) Välise LPS-iga PV-süsteemid, mis ei vasta nõutavale eralduskaugusele (mitteisoleeritud LPS)

Katusel asuvates PV-süsteemides, kus paneelid asuvad välisele piksekaitsesüsteemile (LPS) liiga lähedal ja ei suuda tagada nõutavat ohutuskaugust, tuleb kõik PV-süsteemi metallosad ühendada LPS-iga, et tagada nõuetekohane piksepotentsiaaliühtlustus. See on katuse piksekaitse puhul levinud lähenemisviis. Selles lahenduses käsitletakse nii vahelduv- kui ka alalisvoolukaableid ühendussüsteemis paralleeljuhtidena, mis tähendab, et välkvool võib neid otseselt mõjutada. Seetõttu soovitab IEC kasutada 1. tüüpi ülepingekaitseseadmeid (SPD-sid) – tavaliselt koos 2. tüüpi SPD-dega – süsteemi võtmepunktides: seal, kus PV-kaablid hoonesse sisenevad, ja oluliste seadmete, näiteks inverteri, nii vahelduv- kui ka alalisvoolu poolel.

Nagu diagrammil näidatud, tuleks DC1 paigaldada võimalikult lähedale ühenduskarbile või PV-massiivi lähedale, kui ühenduskarpi pole. DC2 ja AC2 tuleks paigutada inverteri lähedale, et pakkuda sellele paremat kaitset. Enamasti on vaja nii AC1 (põhipaneelil) kui ka AC2 (inverteri lähedal). Kui inverter on paigaldatud põhipaneeli sisse ja nad jagavad sama maanduspunkti ning kaabli pikkus on kuni 0,5 meetrit, ei pruugi AC2 olla vajalik. Täpsema paigaldusjuhise leiate tabelist.

1. DC1 võib järgmistel tingimustel välja jätta: kui DC1 ja inverteri vahelise kaabli pikkus on alla 10 meetri ja AC2 pingekaitsetase (Up) on väiksem või võrdne 0,8-kordse päikesepaneelide nimiimpulsstaluvuspingega (Uw); või kui AC2 Up on väiksem või võrdne 0,5-kordse Uw-ga ja PE (kaitsemaandus) juhe on paigaldatud alalisvoolukaablite lähedale.

2. AC2 võib järgmistel tingimustel välja jätta: kui AC1 ja AC2 vahelise kaabli pikkus on alla 10 meetri või kui inverteril ja peakilbil on sama maanduselektrood ja SPD ühenduskaablid ei ole kumbki pikemad kui 0,5 meetrit – näiteks kui inverter on paigaldatud peakilbi sisse.

3. SPD-de maandusjuhtmete minimaalne ristlõikepindala: 2. tüüpi SPD-de puhul ei tohiks vaskmaandusjuht olla väiksem kui 6 mm²; 1. tüüpi SPD-de puhul ei tohiks see olla väiksem kui 16 mm².

Katusele paigaldatavate PV-süsteemide alalisvoolupoolsete ülepingekaitselülitite valik sõltub peamiselt sellest, kuidas hoone on välgu eest kaitstud ja kuidas süsteem on juhtmestikuga ühendatud. Konfiguratsioonitabeli ja IEC standardite kohaselt peaks inverteri alalisvoolupoolel alati olema ülepingekaitse. Kuid ühenduskarbi lähedal – või PV-paneelide lähedal, kui ühenduskarpi pole – on täiendavaid ülepingekaitselülitid vajalikud ainult siis, kui paneelide ja inverteri vaheline kaabel on pikem kui 10 meetrit.

Siiski ei tehta seda igal pool nii. Mõnes riigis – näiteks Saksamaal – on reeglid põhimõtteliselt vastupidised. Seal paigaldatakse alalisvoolu ülepingekaitse alati otse päikesepaneelide kõrvale ja inverteri lähedale on vaja see lisada vaid siis, kui kaabli pikkus on üle 10 meetri.