Selectie en ontwerp van veiligheidsvoorzieningen in fotovoltaïsche systemen

Elektriciteitscentrales worden over het algemeen in de wildernis of op het dak geïnstalleerd en de componenten moeten in de open lucht worden geïnstalleerd. De natuurlijke omgeving is hard en natuurrampen en door de mens veroorzaakte rampen zijn onvermijdelijk. Natuurrampen zoals tyfoons, sneeuwstormen en zand en stof zullen de apparatuur beschadigen. De veiligheid van de elektriciteitscentrale is van groot belang. Of het nu gaat om een ​​gedistribueerde kleine elektriciteitscentrale of een gecentraliseerde grootschalige grondcentrale, er zijn bepaalde risico's. Daarom moet de apparatuur worden uitgerust met speciale veiligheidsvoorzieningen, zoals zekeringen en bliksembeveiligingsvoorzieningen. , Zorg altijd voor de veiligheid van de elektriciteitscentrale.

1. Zekering
CHYT-zekering is een stroombeschermer gemaakt volgens het principe van het onderbreken van het circuit door de smelt te smelten met de door zichzelf gegenereerde warmte nadat de stroom gedurende een bepaalde tijd de opgegeven waarde overschrijdt. Zekeringen worden veel gebruikt in laagspanningsstroomdistributiesystemen, besturingssystemen en elektrische apparatuur. Als kortsluit- en overstroombeveiliging zijn zekeringen een van de meest gebruikte beveiligingsapparaten. De zekeringen van fotovoltaïsche energiecentrales zijn onderverdeeld in DC-zekeringen en AC-zekeringen.
De DC-zijde van de fotovoltaïsche energiecentrale verbindt meerdere strings parallel met de DC-verzamelrail van de DC-combinatorbox (gecentraliseerd schema) of de stringomvormer (stringomvormerschema), afhankelijk van de configuratie van het schema. Als er meerdere fotovoltaïsche strings parallel zijn aangesloten en er een kortsluitfout optreedt in een bepaalde string, zullen de andere strings op de DC-bus en het elektriciteitsnet kortsluitstroom leveren aan het kortsluitpunt. Als de bijbehorende beschermingsmaatregelen ontbreken, zal dit leiden tot het verbranden van apparatuur zoals de daarop aangesloten kabels. Tegelijkertijd kan dit het verbranden van hulpstukken in de buurt van de apparatuur veroorzaken. Momenteel zijn er veel vergelijkbare fotovoltaïsche brandongevallen op daken in China, dus het is noodzakelijk om beschermende apparaten in de parallelle circuits van elke string te installeren om de veiligheid van fotovoltaïsche energiecentrales te vergroten.

Momenteel worden DC-zekeringen gebruikt in combinerboxen en omvormers voor overstroombeveiliging. Reguliere fabrikanten van omvormers beschouwen zekeringen ook als de basiscomponenten van DC-beveiliging. Tegelijkertijd hebben fabrikanten van zekeringen zoals Bussman en Littelfuse ook fotovoltaïsche-specifieke DC-zekeringen gelanceerd.
Met de toenemende vraag naar DC-zekeringen in de fotovoltaïsche industrie is het correct selecteren van DC-zekeringen voor effectieve bescherming een probleem waar zowel gebruikers als fabrikanten goed op moeten letten. Bij het selecteren van DC-zekeringen kunt u niet zomaar AC-zekeringen kopiëren. Omdat er veel verschillende technische specificaties en ontwerpconcepten tussen de twee bestaan, houden elektrische specificaties en structurele afmetingen verband met de uitgebreide afweging of de foutstroom veilig en betrouwbaar kan worden onderbroken zonder ongelukken.
1) Omdat de gelijkstroom geen nuldoorgangspunt heeft, kan de boog bij het verbreken van de foutstroom alleen snel zelf worden gedoofd onder invloed van de geforceerde koeling van de kwartszandvuller, wat veel moeilijker is dan het verbreken van de AC-boog. Het redelijke ontwerp en de lasmethode van de chip, de zuiverheid en deeltjesgrootteverhouding van het kwartszand, het smeltpunt, de uithardingsmethode en andere factoren bepalen allemaal de efficiëntie en het effect op het geforceerd doven van de DC-boog.
2) Bij dezelfde nominale spanning is de door de DC-boog gegenereerde boogenergie meer dan tweemaal zo groot als de AC-boogenergie. Om ervoor te zorgen dat elke sectie van de boog binnen een controleerbare afstand kan worden beperkt en tegelijkertijd snel kan worden gedoofd, zal er geen sectie verschijnen. De boog is direct in serie geschakeld om een ​​enorme energiepoel te veroorzaken, wat resulteert in een ongeval waarbij de zekering bursts als gevolg van de continue boogtijd zijn te lang. Het buislichaam van de DC-zekering is over het algemeen langer dan de AC-zekering, anders is de maat bij normaal gebruik niet zichtbaar. Het verschil, wanneer de foutstroom optreedt, zal ernstige gevolgen hebben.
3) Volgens de aanbevolen gegevens van de International Fuse Technology Organization moet de lengte van het zekeringlichaam met 10 mm worden vergroot voor elke spanningsverhoging van 150 V DC, enzovoort. Wanneer de gelijkspanning 1000 V bedraagt, moet de lichaamslengte 70 mm zijn.
4) Wanneer de zekering in het DC-circuit wordt gebruikt, moet rekening worden gehouden met de complexe invloed van de inductie- en capaciteitsenergie. Daarom is de tijdconstante L/R een belangrijke parameter die niet kan worden genegeerd. Het moet worden bepaald op basis van het optreden en de vervalsnelheid van de kortsluitfoutstroom van het specifieke lijnsysteem. Nauwkeurige evaluatie betekent niet dat je naar eigen inzicht een major of minor kunt kiezen. Omdat de tijdconstante L/R van de DC-zekering de brekende boogenergie, de doorschakeltijd en de doorlaatspanning bepaalt, moeten de dikte en lengte van het buislichaam redelijk en veilig worden gekozen.
AC-zekering: Aan de uitgangszijde van de off-grid omvormer of aan de ingangszijde van de interne voeding van de gecentraliseerde omvormer moet een AC-zekering worden ontworpen en geïnstalleerd om te voorkomen dat de belasting overstroom of kortsluiting veroorzaakt.

2. Bliksembeveiliging
Het grootste deel van het fotovoltaïsche systeem wordt in de open lucht geïnstalleerd en het distributiegebied is relatief groot. De componenten en steunen zijn geleiders, die zeer aantrekkelijk zijn voor bliksem, waardoor er gevaar bestaat voor directe en indirecte blikseminslag. Tegelijkertijd is het systeem rechtstreeks verbonden met de bijbehorende elektrische apparatuur en gebouwen, zodat blikseminslagen op het fotovoltaïsche systeem ook de bijbehorende apparatuur, gebouwen en elektrische belastingen met zich mee zullen brengen. Om bliksemschade aan het fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem te voorkomen, is het noodzakelijk om een ​​bliksembeveiligings- en aardingssysteem ter bescherming op te zetten.
Bliksem is een verschijnsel van elektrische ontlading in de atmosfeer. Tijdens de vorming van wolken en regen accumuleren sommige delen ervan positieve ladingen, en het andere deel accumuleert negatieve ladingen. Wanneer deze ladingen zich tot op zekere hoogte ophopen, zal er een ontladingsfenomeen optreden, de vorming van bliksem. Bliksem wordt onderverdeeld in directe bliksem en inductiebliksem. Directe blikseminslagen verwijzen naar blikseminslagen die rechtstreeks op fotovoltaïsche arrays, gelijkstroomstroomdistributiesystemen, elektrische apparatuur en hun bedrading vallen, evenals nabijgelegen gebieden. Er zijn twee manieren waarop directe blikseminslagen kunnen binnendringen: de ene is de hierboven genoemde directe ontlading van fotovoltaïsche installaties, enz., zodat het grootste deel van de hoogenergetische bliksemstroom in gebouwen of apparatuur, leidingen wordt geïntroduceerd; de andere is dat bliksem rechtstreeks door bliksemafleiders enz. kan gaan. Het apparaat dat de bliksemstroom naar de grond stuurt, ontlaadt zich, waardoor het aardpotentiaal onmiddellijk stijgt, en een groot deel van de bliksemstroom is omgekeerd verbonden met de apparatuur en leidingen via de beschermende aarddraad.

Inductieve bliksem verwijst naar blikseminslagen die dichtbij en verder weg van gerelateerde gebouwen, apparatuur en leidingen worden gegenereerd, waardoor overspanning van gerelateerde gebouwen, apparatuur en leidingen ontstaat. Deze overspanning wordt in serie geschakeld via elektrostatische inductie of elektromagnetische inductie. aan gerelateerde elektronische apparatuur en leidingen, waardoor schade aan apparatuur en leidingen ontstaat.
Voor grootschalige of fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen die zijn geïnstalleerd in open velden en hoge bergen, vooral in gebieden die gevoelig zijn voor bliksem, moeten aardingsapparaten met bliksembeveiliging worden uitgerust.
Overspanningsbeveiligingsapparaat (Surge protection Device) is een onmisbaar apparaat bij de bliksembeveiliging van elektronische apparatuur. Vroeger heette het "bliksemafleider" of "overspanningsbeveiliging". De Engelse afkorting is SPD. De functie van de overspanningsbeveiliging is het beperken van de onmiddellijke overspanning die de voedingslijn en signaaltransmissielijn binnendringt binnen het spanningsbereik dat de apparatuur of het systeem kan weerstaan, of om de krachtige bliksemstroom naar de grond te lekken, om zo de beschermde apparatuur of systeem beschadigd raakt. Beschadigd door impact. Het volgende is een beschrijving van de belangrijkste technische parameters van afleiders die gewoonlijk worden gebruikt in fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen.

(1) Maximale continue bedrijfsspanning Ucpv: Deze spanningswaarde geeft de maximale spanning aan die over de afleider kan worden aangelegd. Onder deze spanning moet de afleider normaal en storingsvrij kunnen werken. Tegelijkertijd wordt de spanning continu op de afleider geladen zonder de werkeigenschappen van de afleider te veranderen.
(2) Nominale ontlaadstroom (In): Dit wordt ook wel de nominale ontlaadstroom genoemd, die verwijst naar de huidige piekwaarde van de bliksemstroomgolfvorm van 8/20 μs die de afleider kan weerstaan.
(3) Maximale ontlaadstroom Imax: Wanneer een standaard bliksemgolf met een golfvorm van 8/20 ms eenmaal op de beschermer wordt toegepast, is dit de maximale piekwaarde van de schokstroom die de beschermer kan weerstaan.
(4) Spanningsbeveiligingsniveau Up(In): De maximale waarde van de beschermer in de volgende tests: de flashover-spanning met een helling van 1KV/ms; de restspanning van de nominale ontlaadstroom.
De overspanningsbeveiliging maakt gebruik van een varistor met uitstekende niet-lineaire eigenschappen. Onder normale omstandigheden bevindt de overspanningsbeveiliging zich in een staat van extreem hoge weerstand en is de lekstroom bijna nul, waardoor de normale stroomvoorziening van het voedingssysteem wordt gegarandeerd. Wanneer er een overspanning optreedt in het voedingssysteem, wordt de overspanningsbeveiliging onmiddellijk binnen nanoseconden ingeschakeld om de omvang van de overspanning binnen het veilige werkbereik van de apparatuur te beperken. Tegelijkertijd komt de energie van de overspanning vrij. Vervolgens schakelt de beschermer snel over naar een toestand met hoge impedantie, waardoor de normale stroomvoorziening van het voedingssysteem niet wordt beïnvloed.

Naast dat bliksem overspanning en stroom kan genereren, zal dit ook voorkomen op het moment van het sluiten en ontkoppelen van een hoogvermogencircuit, het moment van het in- of uitschakelen van inductieve belasting en capacitieve belasting, en het loskoppelen van een groot stroomsysteem of transformator. Grote schakelspanningen en -stroom veroorzaken ook schade aan de bijbehorende apparatuur en leidingen. Om blikseminductie te voorkomen, wordt een varistor toegevoegd aan de DC-ingang van de laagvermogenomvormer. De maximale ontlaadstroom kan 10 kVA bereiken, wat in principe kan voldoen aan de behoeften van huishoudelijke fotovoltaïsche bliksembeveiligingssystemen.