Seçim Fotovoltaik Sistemlər üçün Gərginlikdən Qoruyucu Cihazların Seçimi – SPD-lərin Növləri
Fotovoltaik (FV) enerji istehsalı bərpa olunan enerjinin əsas mənbəyidir və ənənəvi enerji istehsalı ilə müqayisədə iqtisadi cəhətdən yüksək rəqabətədavamlıdır. Dam örtüyü günəş panelləri kimi kiçik paylanmış FV sistemləri getdikcə populyarlaşır. Dam örtüyü FV sistemləri həm AC, həm də DC paylanmasını əhatə edir və gərginlik 1500V-a çatır. DC tərəfi, xüsusən də FV panelləri, yüksək riskli ərazilərdə birbaşa ildırım zərbələrinə məruz qala bilər və bu da onları ildırım zərbələrinə qarşı həssas edir.
Binalar üçün ildırımdan qorunma, ildırım riskinə əsasən xarici qorunma (İldırımdan Qoruma Sistemi, LPS) və daxili qorunma (Dalğalanmadan Qoruma Tədbirləri, SPM) bölünür. Daxili qorunmanın bir hissəsi olaraq, Dalğalanmadan Qoruyucu Cihazlar (DQQC) atmosfer ildırımı və ya keçid əməliyyatları nəticəsində yaranan keçici həddindən artıq gərginliklərdən qorunur. DQQC-lər qorunan avadanlıqların xaricində quraşdırılır və əsasən aşağıdakı kimi fəaliyyət göstərir: enerji sistemində gərginlik artımı olmadıqda, DQQC qoruduğu sistemin normal işləməsinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmir. Dalğalanma baş verdikdə, DQQC aşağı impedans təklif edir, gərginlik cərəyanını özündən keçirir və gərginliyi təhlükəsiz səviyyəyə qədər məhdudlaşdırır. Dalğalanma keçdikdən və qalıq cərəyan söndükdən sonra DQQC yüksək impedans vəziyyətinə qayıdır.
1. Gərginlikdən Qoruyucu Qurğuların (SPD) Quraşdırılması Yeri
SPD-lərin quraşdırılması yeri ildırım təhlükəsi dərəcəsinə və IEC 62305-dəki İldırımdan Mühafizə Zonaları (LPZ) konsepsiyasına əsasən müəyyən edilir. Keçici həddindən artıq gərginliklər tədricən təhlükəsiz səviyyəyə endirilir ki, bu da qorunan avadanlığın müqavimət gərginliyindən aşağı olmalıdır. Şəkildə göstərildiyi kimi, SPD-lər bu zonaların sərhədlərində quraşdırılır və bu da aşağı gərginlikli sistemlərdə istifadə olunan çoxsəviyyəli gərginlikdən qorunma konsepsiyasını ortaya çıxarır. Fotovolver sistemləri üçün diqqət ildırım gərginliklərinin AC və DC tərəflərindən keçməsinin qarşısını almağa və bununla da invertorlar kimi vacib komponentləri qorumağa yönəldilir.
2. Dalğalanmadan Qoruyucu Cihazlar (SPD) Test Sinifləri
IEC 61643-11 standartına əsasən, SPD-lər, tab gətirmək üçün nəzərdə tutulmuş ildırım cərəyanı impulsunun növünə əsasən üç sınaq kateqoriyasına təsnif edilir. I Tip testləri (T1 kimi qeyd olunur) binaya ötürülə bilən qismən ildırım cərəyanlarını simulyasiya etmək üçün nəzərdə tutulub. Bunlar, Şəkildə göstərildiyi kimi, 10/350 µs dalğa formasından istifadə edir və adətən LPZ0 və LPZ1 arasındakı sərhəddə - məsələn, əsas paylama lövhələrində və ya aşağı gərginlikli transformator girişlərində tətbiq olunur. Bu səviyyə üçün SPD-lər adətən qaz boşaltma boruları və ya qığılcım boşluqları (məsələn, siqnal boşluqları və ya qrafit boşluqları) kimi komponentlərə malik gərginlik dəyişdirmə tipindədir.
II Tip (T2) və III Tip (T3) testləri daha qısa müddətli impulslardan istifadə edir. II Tip SPD-lər adətən metal oksid varistorları (MOV) kimi komponentlərdən istifadə edən gərginlik məhdudlaşdırıcı cihazlardır. Onlar 8/20 µs cərəyan dalğa formasından istifadə edərək nominal boşalma cərəyanı ilə sınaqdan keçirilir (Şəkil zərbəsinə baxın) və yuxarı axın mühafizə cihazından gələn qalıq artan gərginliyi daha da məhdudlaşdırmaqdan məsuldurlar. III Tip testləri, son istifadə avadanlıqlarına daha yaxın artan gərginlikləri simulyasiya edərək, 1,2/50 µs gərginlik və 8/20 µs cərəyan impulsu olan kombinasiyalı dalğa generatorundan istifadə edir (aşağıdakı Şəkilə baxın).
3. Gərginlikdən Qoruyucu Qurğunun (SPD) Qoşulma Növü
Keçici həddindən artıq gərginliklərdən qorunmağın iki əsas rejimi mövcuddur. Birincisi, canlı keçiricilər və qoruyucu torpaqlama (PE) arasındakı gərginlik artımlarından qorunmaq üçün hazırlanmış ümumi rejimli qoruma (CT1)-dir. Məsələn, ildırım zərbələri sistemə yerə nisbətən yüksək gərginliklər daxil edə bilər. Ümumi rejimli qoruma, aşağıda göstərildiyi kimi, ildırım kimi xarici təsirlərin təsirini azaltmağa kömək edir.
İkincisi, xətt keçiricisi (L) və neytral keçirici (N) arasındakı gərginlik artımlarından qoruyan diferensial rejimli qorumadır (CT2). Bu qoruma növü, aşağıdakı diaqramda göstərildiyi kimi, elektrik səs-küyü və ya sistemin özündə yaranan müdaxilə kimi daxili narahatlıqların aradan qaldırılması üçün xüsusilə vacibdir.
Bu mühafizə rejimlərindən birini və ya hər ikisini tətbiq etməklə, elektrik sistemləri potensial gərginlik mənbələrindən daha yaxşı qoruna bilər və nəticədə qoşulmuş avadanlıqların uzunömürlülüyünü və etibarlılığını artıra bilər.
Qeyd etmək vacibdir ki, SPD mühafizə rejimlərinin seçimi mövcud torpaqlama sistemi ilə uyğun olmalıdır. TN sistemləri üçün həm CT1, həm də CT2 mühafizə rejimlərindən istifadə edilə bilər. Lakin, TT sistemlərində CT1 yalnız RCD-dən sonra tətbiq oluna bilər. İT sistemlərində, xüsusən də neytral keçiricisi olmayanlarda, CT2 mühafizəsi tətbiq olunmur. Bu, İT torpaqlama konfiqurasiyalarından istifadə edən DC paylama sistemlərində vacib bir məqamdır. Ətraflı məlumat aşağıdakı cədvəldə verilmişdir.
4. Gərginlikdən Qoruyucu Qurğuların (SPD) əsas parametrləri
Beynəlxalq IEC 61643-11 standartına uyğun olaraq, aşağı gərginlikli enerji paylama sistemlərinə qoşulmuş SPD-lərin xüsusiyyətləri və sınaqları Şəkil 7-də göstərildiyi kimi müəyyən edilmişdir.
(1) Gərginlikdən Mühafizə Səviyyəsi (Yuxarı)
SPD seçərkən ən vacib aspekt, terminallar arasındakı gərginliyi məhdudlaşdırmaqda SPD-nin işini xarakterizə edən gərginlikdən qorunma səviyyəsidir (Yuxarı). Bu dəyər maksimum sıxma gərginliyindən yüksək olmalıdır. Bu dəyər SPD-dən axan cərəyan nominal boşalma cərəyanı In-ə bərabər olduqda əldə edilir. Seçilmiş gərginlikdən qorunma səviyyəsi yükün impuls müqavimət gərginliyi Uw-dan aşağı olmalıdır. İldırım vurması halında, SPD terminallarındakı gərginlik ümumiyyətlə Yuxarıdan aşağıda saxlanılır. PV DC sistemləri üçün yük adətən PV modullarına və invertorlara aiddir.
(2) Maksimum Davamlı İşləmə Gərginliyi (Uc)
Uc, SPD qoruma rejiminə davamlı olaraq tətbiq edilə bilən maksimum DC gərginliyidir. Nominal gərginliyə və sistemin torpaqlama konfiqurasiyasına əsasən seçilir və SPD-nin aktivləşdirmə həddi kimi xidmət edir. PV sistemlərinin DC tərəfi üçün Uc, PV massivinin Uoc Maksından böyük və ya bərabər olmalıdır. Uoc Maks, PV massivinin təyin olunmuş nöqtəsində canlı terminallar arasında və canlı terminal ilə torpaqlama arasında ən yüksək açıq dövrə gərginliyinə aiddir.
(3) Nominal boşalma cərəyanı (Giriş)
Bu, II Tip testləri və I Tipdə ön şərtləndirmə testləri üçün istifadə edilən SPD-dən axan 8/20 μs dalğa forması cərəyanının pik dəyəridir. II TipIEC tələb edir ki, SPD 8/20 μs dalğa forması cərəyanının ən azı 19 boşalmasına tab gətirə bilsin. In dəyəri nə qədər yüksəkdirsə, SPD-nin ömrü bir o qədər uzun olur, lakin dəyəri də artır.
(4) İmpuls Cərəyanı (Iimp)
Üç parametrlə təyin olunan bu cərəyan aşağıdakılarda istifadə olunur: cərəyan pik həddi (Ipik), yük həddi (Q) və xüsusi enerji (W/R) I tip testlər. Tipik dalğa forması 10/350 μs-dir.