Küresel yeni enerji sektörünün hızla gelişmesiyle birlikte fotovoltaik (PV), işletmeler, endüstriyel parklar, ticari binalar ve konut müşterileri için yaygın olarak kullanılan bir temiz enerji çözümü haline geldi. Bununla birlikte, geleneksel dağıtım sistemleriyle karşılaştırıldığında fotovoltaik sistemler genellikle binaların çatılarına, açık alanlara veya büyük PV enerji santrallerine kurulur ve bu sistemler onları uzun süre doğal çevreye maruz bırakır, bu da onları yıldırım çarpmalarına ve şebeke dalgalanmalarına karşı daha savunmasız hale getirir.
Bir aşırı gerilim koruyucu (SPD) üreticisi olarak, birçok PV sistem arızasının modüllerin kendisinden değil, invertörlere, izleme cihazlarına veya iletişim sistemlerine zarar veren geçici aşırı gerilimlerden kaynaklandığını bulduk. Bu nedenle modern PV proje tasarımında aşırı gerilim koruyucular artık isteğe bağlı değil, sistemin güvenli çalışmasını sağlamanın önemli bir bileşenidir.
Peki neden fotovoltaik sistemlerin aşırı gerilim koruyucuları olması gerekiyor? Bu makale bunu pratik uygulama perspektifinden analiz edecektir.
1.Fotovoltaik sistemler Yıldırım Çarpması Etkilerine karşı daha hassastır
Geleneksel iç mekan elektrik ekipmanının aksine, bir PV sistemindeki ekipmanların çoğu uzun süreler boyunca dış mekana kurulur.
Örneğin:
Fotovoltaik modüller
Birleştirici Kutusu
Sallanma Sistemi
DC Kabloları
İnvertör
Genellikle geniş bir alanda ve binanın en yüksek noktasına yakın bir yerde bulunurlar.
Yıldırım düştüğünde, fotovoltaik sisteme doğrudan çarpmasa bile elektromanyetik indüksiyonla güçlü bir dalgalanma voltajı üretilebilir.
Bu geçici aşırı gerilim devre boyunca hızla yayılır ve sistem ekipmanını ciddi şekilde etkiler.
Bu nedenle PV sistemi yüksek yıldırım riski taşıyan tipik bir uygulama senaryosudur.
2. İnvertörler gibi Temel Ekipmanların Korunması
İnvertörler genellikle tüm PV sistemindeki en değerli ve kritik cihazlardan biridir.
Ana işlevi, doğru akımı (PV düzeneği tarafından üretilen DC) alternatif akıma dönüştürmek ve onu güç şebekesine bağlamaktır.
Ancak invertör çok sayıda gelişmiş elektronik bileşen içerir.
Örneğin:
IGBT modülleri
Kontrol devresi
İletişim modülü
İzleme sistemi
Bu elektronik bileşenler aşırı gerilime karşı oldukça hassastır.
Dalgalanmadan etkilendiğinde aşağıdakilere yol açabilir:
Sistem kapatma
İletişim kesintisi
Güç Kaybı
Ekipman hasarı
Dalgalanma koruyucularının takılması, invertör üzerindeki geçici aşırı gerilimlerin etkisini etkili bir şekilde azaltabilir.
3. PV Modüllerinin ve Birleştirici Kutuların hasar görmesini önleyin
Birçok kişi yıldırım çarpmasının yalnızca invertörü etkilediğini düşünüyor.
Aslında PV bileşenleri ve birleştirici kutular da risk altındadır. Özellikle büyük-ölçekli karasal enerji projelerinde:
Büyük fotovoltaik dizi alanı;
Kablo uzunluğu
Yıldırım çarpmasını tetikleme riski yüksek
Dalgalanma DC hattı boyunca ilerledikçe aşağıdakilere yol açabilir:
Düşük modül performansı
birleştirici kutuları
Yakma terminalleri
DC tarafındaki aşırı gerilim koruyucuları, bir aşırı gerilim cihaza girmeden önce enerjiyi hızlı bir şekilde serbest bırakarak hasar riskini azaltır.
4.Sistemin aksama süresini ve enerji üretim kayıplarını azaltın
Ticari ve endüstriyel fotovoltaik projeler için sistem kesintisi doğrudan ekonomik kayıp anlamına gelir.
Örneğin:
Enerji üretimi gelirinde azalma
Üretim kesintisi
Artan bakım maliyetleri
Kritik ekipmanın aşırı gerilim nedeniyle hasar görmesi durumunda onarım ve değiştirme genellikle uzun zaman alır.
Bir dalgalanma meydana geldiğinde SPD, aşırı voltajı güvenli bir aralıkta sınırlamak için hızlı bir şekilde tepki verir.
Bu, sistemin sürekliliğini artırmaya ve beklenmedik kesinti riskini azaltmaya yardımcı olur.
5. Fotovoltaik sistemler hem AC hem de DC'de risk altındadır
Sıradan güç sistemiyle karşılaştırıldığında fotovoltaik sistem yapı olarak daha benzersizdir.
Şunları içerir:
DC Tarafı
Şunları içerir:
Fotovoltaik Modüller
Fotovoltaik Dizeler
Birleştirici Kutusu
İnvertör Girişi
İletişim Tarafı
Şunları içerir:
İnvertör Çıkışı
Dağıtım dolapları
Bağlantılı şebeke üretim sistemi
Fırtınalar sisteme hem DC hem de AC tarafından girebilir.
Bu nedenle, eksiksiz bir fotovoltaik yıldırımdan korunma çözümü genellikle aşağıdakileri gerektirir:
DC SPD
AC SPD
Çift koruma.
Bu, bütün bir koruma sistemi yaratır.
6. Endüstri ve Mühendislik Şartnamelerine uygunluk
Fotovoltaik endüstrisinin artan düzenlemeleriyle birlikte, giderek daha fazla ülke ve bölge, projelerin aşırı gerilim koruma önlemleriyle donatılmasını talep ediyor.
Özellikle:
Ticari ve Endüstriyel Fotovoltaik Projeler
Yere kurulu büyük-elektrik santralleri
Kamu binalarında fotovoltaik sistemler
Tasarım aşamasında genellikle aşağıdakilerin dikkate alınması gerekir:
Yıldırım risk değerlendirmesi
SPD Yapılandırma Şeması
Topraklama Sistemi Tasarımı
Standart gereklilikler yalnızca sistem güvenliğini artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda projenin kabul oranını da artırır.
7. Gözetim ve Haberleşme Sistemlerinin Korunması
Modern fotovoltaik santraller yalnızca enerji üretim ekipmanlarının çalışmasına dayanmaz, aynı zamanda çok sayıda akıllı izleme ekipmanına da ihtiyaç duyar.
Örneğin:
Veri toplama cihazları
Çevresel izleme sistemleri
İletişim modülü
Uzaktan izleme platformları
Bu cihazlar genellikle düşük-voltajlı elektronikler kullanır.
Dalgalanmalara karşı elektrikli ekipmanlara göre daha savunmasızdırlar.
Bu nedenle aşırı gerilim koruması yalnızca enerji üretim sisteminin kendisini korumakla kalmaz, aynı zamanda tüm izleme ağının istikrarlı çalışmasını da korur.
8. Sistemin genel yatırım getirisinin iyileştirilmesi
Proje yatırımı açısından bakıldığında, aşırı gerilim koruyucuların maliyeti genellikle fotovoltaik sistemlere yapılan toplam yatırımın küçük bir kısmıdır.
Ancak getirdikleri değer çok büyük.
Şunları içerir:
Ekipmanın hasar görmesi riskini azaltın
Daha düşük bakım maliyetleri
Sistem kullanılabilirliğini artırın
Ekipman ömrünün uzatılması
Elektrik üretimi gelirinin istikrarının iyileştirilmesi
Makul SPD yapılandırması, tasarım ömrü 20 yıldan fazla olan PV tesisleri için{0}uygun maliyetli bir yatırımdır.
Neden giderek daha fazla fotovoltaik proje SPD konfigürasyonlarını vurguluyor?
İnvertörün artan zeka seviyesi ve fotovoltaik enerji santralinin ölçeğinin genişlemesiyle birlikte ekipmanın değeri ve sistemin karmaşıklığı da artıyor.
Dalgalanma hasarı durumunda sadece tek bir ekipmanın arızalanmasına neden olmakla kalmayacak, aynı zamanda tüm tesisin çalışmasını da etkileyecektir.
Sonuç olarak, giderek daha fazla proje, inşaatın ilk aşamalarından itibaren genel tasarımlarına aşırı gerilim korumasını dahil ediyor.
Dalgalanma koruyucuları (SPD'ler), modern fotovoltaik sistemler için devre kesiciler ve sigortalar kadar önemli hale geldi.
Çözüm:
PV sistemleri açık havada uzun süre çalışmakta ve yıldırım çarpması, şebeke dalgalanmaları ve kaynaklı aşırı gerilimler gibi risklerle karşı karşıya kalmaktadır. Aşırı gerilim koruyucularının takılması yalnızca invertörleri, PV bileşenlerini ve izleme ekipmanlarını aşırı gerilim hasarından korumakla kalmaz, aynı zamanda arıza süresini azaltır, bakım maliyetlerini azaltır ve enerji üretim sistemlerinin-uzun vadeli güvenilirliğini artırır. AC tarafı aşırı gerilim koruyucularının düzgün şekilde yapılandırılması, PV projeleri için güvenli çalışma ve yatırım getirisi sağlamak isteyen sahipler için kritik bir adım haline geldi.
SSS PV sisteminin aşırı gerilim koruyuculara ihtiyacı var mı?
Çoğu PV projesi için, özellikle dış mekan sistemlerinde ve yıldırım aktivitesinin yüksek olduğu alanlarda özel amaçlı deşarj cihazlarının kurulması tavsiye edilir.
Bir PV sistemi kaç SPD gerektirir?
Tam bir koruma sistemi oluşturmak için aşırı gerilim koruyucularının genellikle hem DC hem de AC taraflarına takılması gerekir.
Aşırı gerilim koruyucuları doğrudan yıldırım çarpmasını önleyebilir mi?
SPD (Sabit Gerilim Dedektörleri) esas olarak yıldırım çarpmasının neden olduğu aşırı gerilimleri sınırlamak için kullanılır. Doğrudan yıldırımdan korunma aynı zamanda paratoner ve topraklama sistemlerinin kullanımını da gerektirir.
Fotovoltaik invertörler neden büyük dalgalara karşı hassastır?
İnvertörler, geçici aşırı gerilimlere karşı oldukça hassas olan ve bu nedenle merkezi korumaya ihtiyaç duyan çok sayıda elektronik bileşen içerir.
SPD arızadan sonra ekipmanı korumaya devam edebilir mi?
Hayır. Sistem, kullanım süresi dolduktan veya arızalandıktan hemen sonra değiştirilmelidir. Aksi halde sistem etkin aşırı gerilim koruma özelliğini kaybedecektir.