Aurinkosähköjärjestelmien turvalaitteiden valinta ja suunnittelu

Voimalaitokset asennetaan yleensä erämaahan tai katolle ja komponentit tulee asentaa ulkoilmaan. Luonnonympäristö on ankara, ja luonnonkatastrofit ja ihmisen aiheuttamat katastrofit ovat väistämättömiä. Luonnonkatastrofit, kuten taifuunit, lumimyrskyt sekä hiekka ja pöly, vahingoittavat laitteita. Voimalan turvallisuus on erittäin tärkeää. Olipa kyseessä hajautettu pieni voimalaitos tai keskitetty laajamittainen maavoimalaitos, tiettyjä riskejä liittyy. Siksi laitteet on varustettava erityisillä turvalaitteilla, kuten sulakkeilla ja salamansuojalaitteilla. , Varmista aina voimalaitoksen turvallisuus.

1. Sulake
CHYT-sulake on virtasuoja, joka on valmistettu periaatteella, joka katkaisee piirin sulattamalla sulatteen itsestään syntyvällä lämmöllä sen jälkeen, kun virta ylittää määritellyn arvon tietyn ajan. Sulakkeita käytetään laajalti pienjännitesähkönjakelujärjestelmissä, ohjausjärjestelmissä ja sähkölaitteissa. Oikosulku- ja ylivirtasuojana sulakkeet ovat yksi yleisimmin käytetyistä suojalaitteista. Aurinkosähköisten voimalaitosten sulakkeet jaetaan tasavirta- ja vaihtovirtasulakkeisiin.
Aurinkosähkövoimalan tasavirtapuoli kytkee useita jonoja rinnakkain DC-yhdistimen DC-väyläkiskoon (keskitetty järjestelmä) tai merkkijonoinvertteriin (merkkijonoinvertterimalli) järjestelmän konfiguraation mukaan. Kun useita aurinkosähköjonoja on kytketty rinnan, jos tietyssä merkkijonossa tapahtuu oikosulkuvika, muut DC-väylän ja verkon kielet antavat oikosulkuvirran oikosulkupisteeseen. Jos vastaavat suojatoimenpiteet puuttuvat, se johtaa laitteiden, kuten siihen kytkettyjen johtojen, palamiseen. Samalla se voi aiheuttaa laitteiden lähellä olevien lisälaitteiden palamista. Tällä hetkellä Kiinassa tapahtuu monia samanlaisia ​​aurinkosähköisten kattopalojen onnettomuuksia, joten on välttämätöntä asentaa suojalaitteet jokaisen merkkijonon rinnakkaisiin piireihin aurinkosähkövoimaloiden turvallisuuden parantamiseksi.

Tällä hetkellä DC-sulakkeita käytetään yhdysrasioissa ja inverttereissä ylivirtasuojaukseen. Myös valtavirran invertterivalmistajat pitävät sulakkeita tasavirtasuojauksen peruskomponentteina. Samaan aikaan sulakevalmistajat, kuten Bussman ja Littelfuse, ovat tuoneet markkinoille myös aurinkosähkökohtaisia ​​tasavirtasulakkeita.
Kun DC-sulakkeiden kysyntä kasvaa aurinkosähköteollisuudessa, DC-sulakkeiden oikea valinta tehokkaan suojan takaamiseksi on ongelma, johon sekä käyttäjien että valmistajien tulee kiinnittää erityistä huomiota. Kun valitset DC-sulakkeita, et voi yksinkertaisesti kopioida AC-sulakkeita. Sähköiset tiedot ja rakenteelliset mitat, koska niiden välillä on monia erilaisia ​​teknisiä eritelmiä ja suunnittelukonsepteja, liittyvät kokonaisvaltaiseen pohtimiseen, voidaanko vikavirta katkaista turvallisesti ja luotettavasti ilman onnettomuuksia.
1) Koska tasavirralla ei ole virran nollakohtaa, vikavirtaa katkaistaessa kaari voi sammua nopeasti vain itsestään kvartsihiekkatäyteaineen pakkojäähdytyksen vaikutuksesta, mikä on paljon vaikeampaa kuin katkaiseminen AC kaari. Sirun järkevä suunnittelu ja hitsausmenetelmä, kvartsihiekan puhtaus ja hiukkaskokosuhde, sulamispiste, kovetusmenetelmä ja muut tekijät määräävät kaikki tehokkuuden ja vaikutuksen tasavirtakaaren pakkosammutukseen.
2) Samalla nimellisjännitteellä DC-kaaren tuottama valokaarienergia on yli kaksinkertainen vaihtovirtakaaren energiaan verrattuna. Sen varmistamiseksi, että kaaren jokainen osa voidaan rajoittaa säädettävälle etäisyydelle ja sammuttaa nopeasti samaan aikaan, osuutta ei tule näkyviin Valokaari on kytketty suoraan sarjaan aiheuttaen valtavan energiavaraston, mikä johtaa onnettomuuteen, jossa sulake purskeet jatkuvan valokaaren vuoksi on liian pitkä. DC-sulakkeen putkirunko on yleensä pidempi kuin AC-sulake, muuten kokoa ei normaalikäytössä näe. Vikavirran esiintyessä erolla on vakavia seurauksia.
3) Kansainvälisen sulaketeknologiajärjestön suosittelemien tietojen mukaan sulakkeen rungon pituutta tulisi kasvattaa 10 mm jokaista 150 V DC jännitteen lisäystä kohti ja niin edelleen. Kun tasajännite on 1000 V, rungon pituuden tulee olla 70 mm.
4) Kun sulaketta käytetään tasavirtapiirissä, on otettava huomioon induktanssin ja kapasitanssin energian monimutkainen vaikutus. Siksi aikavakio L/R on tärkeä parametri, jota ei voida jättää huomiotta. Se tulee määrittää tietyn linjajärjestelmän oikosulkuvikavirran esiintymisen ja vaimenemisnopeuden mukaan. Tarkka arviointi ei tarkoita, että voit valita pääaineen tai sivuaineen mielesi mukaan. Koska DC-sulakkeen aikavakio L/R määrää katkaisukaaren energian, katkaisuajan ja läpimenojännitteen, tulee putken rungon paksuus ja pituus valita järkevästi ja turvallisesti.
AC-sulake: Verkon ulkopuolisen invertterin lähtöpäähän tai keskitetyn invertterin sisäisen tehonsyötön tulopäähän tulee suunnitella ja asentaa AC-sulake estämään kuormaa ylivirrasta tai oikosulusta.

2. Salamansuoja
Pääosa aurinkosähköjärjestelmästä on asennettu ulkoilmaan, ja jakelualue on suhteellisen suuri. Komponentit ja tuet ovat johtimia, jotka ovat varsin houkuttelevia salaman kannalta, joten on olemassa suorien ja epäsuorien salamaniskujen vaara. Samanaikaisesti järjestelmä on kytketty suoraan niihin liittyviin sähkölaitteisiin ja rakennuksiin, joten aurinkosähköjärjestelmään kohdistuva salamanisku koskee myös niihin liittyviä laitteita, rakennuksia ja sähkökuormia. Aurinkosähköjärjestelmän ukkosvaurioiden välttämiseksi on tarpeen asentaa salamansuoja- ja maadoitusjärjestelmä suojaksi.
Salama on sähköpurkausilmiö ilmakehässä. Pilven ja sateen muodostumisen aikana osa siitä kerää positiivisia varauksia ja osa negatiivisia varauksia. Kun nämä varaukset kerääntyvät tietyssä määrin, tapahtuu purkausilmiö, joka muodostaa salaman. Salama jaetaan suoraan salamaan ja induktiosalaan. Suoralla salamaniskulla tarkoitetaan salamaniskua, joka osuu suoraan aurinkosähköjärjestelmiin, tasavirtasähkönjakelujärjestelmiin, sähkölaitteisiin ja niiden johtoihin sekä lähialueisiin. On olemassa kaksi tapaa tunkeutua suoriin salamaniskuihin: toinen on edellä mainittu aurinkosähköryhmien suora purkaminen jne. siten, että suurin osa suurienergisesta salamavirrasta johdetaan rakennuksiin tai laitteisiin, linjoihin; toinen on se, että salama voi kulkea suoraan ukkosen tms. läpi. Salamavirran maahan välittävä laite purkautuu, jolloin maapotentiaali nousee välittömästi, ja suuri osa salamavirrasta on kytketty käänteisesti laitteisiin ja johtoihin. suojamaadoitusjohdon läpi.

Induktiivinen salama viittaa salamaniskuihin, jotka syntyvät lähellä ja kauempana niihin liittyvistä rakennuksista, laitteista ja linjoista ja aiheuttavat niihin liittyvien rakennusten, laitteiden ja johtojen ylijännitteen. Tämä ylijännite on kytketty sarjaan sähköstaattisen induktion tai sähkömagneettisen induktion kautta. niihin liittyviin elektronisiin laitteisiin ja linjoihin, mikä aiheuttaa vahinkoa laitteille ja linjoille.
Laajamittainen tai aurinkosähkön sähköntuotantojärjestelmiin, jotka asennetaan avoimille kentille ja korkeille vuorille, erityisesti ukkoselle alttiille alueille, on oltava salamansuojausmaadoituslaitteet.
Ylijännitesuojalaite (Surge protection Device) on välttämätön laite elektronisten laitteiden ukkossuojauksessa. Sitä kutsuttiin ennen "ukkossuojaksi" tai "ylijännitesuojaksi". Englanninkielinen lyhenne on SPD. Ylijännitesuojan tehtävänä on rajoittaa voimajohtoon ja signaalinsiirtolinjaan tulevaa hetkellistä ylijännitettä jännitealueella, jonka laite tai järjestelmä voi kestää, tai vuotaa voimakas salamavirta maahan suojan suojaamiseksi. laitteisto tai järjestelmä ei vaurioidu. Iskun seurauksena vaurioitunut. Seuraavassa on kuvaus aurinkosähköisissä sähköntuotantojärjestelmissä yleisesti käytettävien sulkimien tärkeimmistä teknisistä parametreista.

(1) Suurin jatkuva käyttöjännite Ucpv: Tämä jännitearvo ilmaisee suurimman jännitteen, joka voidaan syöttää pysäyttimeen. Tällä jännitteellä pysäyttimen on kyettävä toimimaan normaalisti ilman vikaa. Samanaikaisesti jännitettä kuormitetaan jatkuvasti pysäyttimeen muuttamatta pysäyttimen toimintaominaisuuksia.
(2) Nimellispurkausvirta (In): Sitä kutsutaan myös nimellispurkausvirraksi, joka viittaa 8/20 μs salamavirran aaltomuodon virran huippuarvoon, jonka pysäytin voi kestää.
(3) Suurin purkausvirta Imax: Kun suojukseen kohdistetaan kerran standardi salamaaalto, jonka aaltomuoto on 8/20 ms, iskuvirran suurin huippuarvo, jonka suoja voi kestää.
(4) Jännitesuojaustaso Up(In): Suojan maksimiarvo seuraavissa testeissä: ylivirtausjännite, jonka kaltevuus on 1KV/ms; nimellispurkausvirran jäännösjännite.
Ylijännitesuojassa käytetään varistoria, jolla on erinomaiset epälineaariset ominaisuudet. Normaaleissa olosuhteissa ylijännitesuoja on erittäin suuressa resistanssissa ja vuotovirta on lähes nolla, mikä varmistaa sähköjärjestelmän normaalin virransyötön. Kun sähköjärjestelmässä ilmenee ylijännite, ylijännitesuoja kytkeytyy päälle välittömästi nanosekuntien sisällä ylijännitteen suuruuden rajoittamiseksi laitteen turvallisella toiminta-alueella. Samalla vapautuu ylijännitteen energiaa. Tämän jälkeen suojus vaihtuu nopeasti korkeaimpedanssiseen tilaan, jolloin se ei vaikuta sähköjärjestelmän normaaliin virransyöttöön.

Sen lisäksi, että salama voi tuottaa ylijännitettä ja -virtaa, sitä esiintyy myös suurtehopiirin sulkeutumis- ja irtikytkentähetkellä, induktiivisen kuorman ja kapasitiivisen kuorman päälle- ja poiskytkentähetkellä sekä suuren sähköjärjestelmän tai katkaisun aikana. muuntaja. Suuri kytkentäjännite ja -virta aiheuttavat myös vahinkoa niihin liittyville laitteille ja linjoille. Salaman induktion estämiseksi pienitehoisen invertterin DC-tulopäähän on lisätty varistori. Suurin purkausvirta voi olla 10 kVA, mikä voi periaatteessa vastata kotitalouksien aurinkosähköisten salamansuojajärjestelmien tarpeisiin.