Jak wybrać odpowiedni ogranicznik przepięć (SPD) do skrzynek rozdzielczych fotowoltaicznych

Wciąż pamiętam dzień, w którym jeden piorun zniszczył połowę naszego systemu.
W ciągu dziesięciu sekund straciliśmy czterdzieści falowników, milę kabli prądu stałego i cały miesiąc zysku.

Wtedy wybierałem urządzenia przeciwprzepięciowe według nazwy marki.
Teraz, po piętnastu latach pracy w tej dziedzinie, ufam tylko trzem liczbom — maksymalne napięcie stałe, prąd udarowy i krzywa bezpiecznika termicznego.

Jeśli te trzy parametry odpowiadają specyfikacji Twojej macierzy — powiedzmy 1000 V DC, Imax 40 kA i wbudowanemu wyłącznikowi termicznemu — zmniejszasz awarie w terenie o 90% i utrzymujesz bankowalność PPA.

Czytaj dalej, a pokażę Ci dokładne liczby, których używam, testy, których wymagam od fabryk, i jeden błąd, który pochłania więcej budżetów niż samo uderzenie pioruna.

Rola SPD w bezpieczeństwie skrzynek rozdzielczych PV

Kiedyś otworzyłem skrzynkę rozdzielczą, która została zaspawana na skutek odbicia napięcia 6 kV.

Farba spęczniała, miedziana szyna zbiorcza zrosła się w jedną masę, a strona internetowa była niedostępna przez sześć tygodni.
Ubezpieczyciel nazwał to „siłą wyższą”. Ja nazwałem to brakiem SPD.

Teraz instaluję ograniczniki przepięć w każdej skrzynce rozdzielczej.
Ograniczają przepięcie do 1,5 kV, utrzymują klasę ogniową na poziomie UL 94 V-0 i pozwalają falownikowi nadal sprzedawać energię, dopóki burza nie ustanie.
To najtańsze ubezpieczenie, jakie kiedykolwiek kupiłem.

Co tak naprawdę robi Surge w pudełku

Kabel DC jest w zasadzie anteną o długości 200 metrów.
Gdy piorun uderza w promieniu dwóch kilometrów, kabel może wychwycić impuls o wartości 4 kV.
Bez SPD łuk elektryczny przeskakuje przez uchwyt bezpiecznika, topi bezpiecznik 15 A i przeskakuje na ściankę szafki.
W temperaturze 6000 °C farba ulega zwęgleniu, a pudełko staje się źródłem ognia.

Nadal przechowuję zdjęcia z trzech spalonych miejsc, gdzie w raportach o pożarach widnieje wzmianka o „łuku elektrycznym”.
Po dodaniu SPD do tego samego projektu, w kolejnym raporcie napisano po prostu: „brak uszkodzeń”.

Jak dopasować SPD do pudełka

Po latach testów i porażek uprościłem proces selekcji, ograniczając go do trzech czynników:

Napięcie stałe systemu– musi przekraczać Voc w temperaturze −20 °C.

Prąd rozładowania nominalny (In)– 20 kA dla klimatu łagodnego, 40 kA dla stref przybrzeżnych lub stref o dużym natężeniu wyładowań atmosferycznych.

Poziom ochrony napięciowej (w górę)– nie przekraczać znamionowego napięcia impulsowego falownika (zwykle 2 kV).

Oto jak te liczby przedstawiają się w praktyce:

Nigdy nie kupuję SPD bez Prąd gaszenia łuku stałegowymienione w jego karcie katalogowej.
Oznacza to, że może on wyłączyć prąd następczy bez czekania na przekaźnik falownika.
Ja również nalegam na raport z testu środkowego pinu— dowodzi, że moduł bezpiecznie ulega awarii pod wpływem stresu.

Gdzie to montuję

SPD montuję na tej samej szynie DIN co bezpieczniki, zachowując długość przewodu poniżej 30 cm i skręcając parę w celu wyeliminowania indukcyjności.
Każdy dodatkowy centymetr dodaje około 10 V przy 1 kA/µs, więc 50 cm luzu może zamienić zacisk 1,5 kV w katastrofę o napięciu 2 kV.

Obok dodaję mały wyłącznik 3 A.
W jednym z punktów w Teksasie można wymienić zepsuty SPD w mniej niż cztery minuty.
Sąsiedni obiekt nadal wymaga całkowitego zamknięcia — i traci dochód z trzech godzin słonecznych.

Wyjaśnienie wartości napięcia stałego i poziomów ochrony

Kiedyś zaufałem oznaczeniu SPD „1000 V” bez sprawdzania współczynnika temperaturowego.
Ten błąd spowodował spalenie dwóch falowników i kosztował mnie więcej niż mój pierwszy samochód.

Teraz oceniam każdy SPD na 20% powyżej wartości Voc dla zimnej pogody i upewniam się, że jego napięcie zacisku jest co najmniej 30% niższe od znamionowej wartości impulsu falownika.
Ta dwuetapowa zasada sprawiła, że ​​moje roszczenia gwarancyjne nie zostały uwzględnione przez pięć lat.

Dlaczego zawartość lotnych związków organicznych (LZO) w temperaturze −20 °C ma znaczenie

Napięcie krzemu wzrasta o 0,3% na każdy stopień poniżej 25 °C.
Napięcie sznura wynoszące 950 V w temperaturze 25 °C osiąga 1090 V w temperaturze −20 °C.
Jeśli napięcie Uc twojego SPD wynosi tylko 1000 V, urządzenie zacznie upływać prądem, nagrzewać się i ulegać awarii.
Przekonałem się o tym na własnej skórze w Ontario, gdzie z dnia na dzień wyłączono dwanaście modułów.

Jak czytać książki „Up”, „Uc” i „In” bez doktoratu

Uc– maksymalne napięcie stałe, jakie SPD może tolerować w sposób ciągły.

W górę– napięcie resztkowe w przypadku przepięcia.

W– prąd może przetrwać piętnaście razy bez uszkodzeń.

Zapisuję te trzy liczby na żółtej naklejce wewnątrz każdego pudełka kombinacyjnego.
Każdy technik może potwierdzić zgodność w ciągu kilku sekund.

Ukryta pułapka: długość kabla za SPD

Zacisk znajduje się na zaciskach SPD, ale falownik widzi tylko to i spadek napięcia na kablu.
Kiedyś zmierzyłem 1,8 kV przy SPD, a 2,4 kV przy inwerterze oddalonym o 35 m.
Teraz dodaję drugi SPD przy falowniku zawsze, gdy długość przewodu DC przekracza 20 m.
Kosztuje około 42 USD i pozwala zaoszczędzić 12 000 USD na falowniku.

SPD typu 1 a typu 2 – jaka jest różnica

Dostawca kiedyś przysłał mi części „Typu 2” do skrzynki montowanej na ramie.
Rozpoczął się pierwszy strajk, a w raporcie ubezpieczyciela wskazano „nieprawidłową klasę” — roszczenie odrzucono.

Obecnie stosuję SPD typu 1 w przypadku skrzynek połączonych z ramą odgromową, a SPD typu 2 w przypadku skrzynek odizolowanych w odległości ponad dwudziestu metrów.
Ta jedna różnica decyduje o tym, czy przepięcie zaniknie na zewnątrz, czy przedostanie się bezpośrednio do pomieszczenia z falownikiem.

Fala testowa, która naprawdę ma znaczenie

Typ 1– testowany falą 10/350 µs (ładunek 25 C), symuluje bezpośrednie trafienie.

Typ 2– testowany falą 8/20 µs, symuluje udar indukowany.

Wklejam oba przebiegi do każdego zamówienia zakupu.
Kiedyś dostawca próbował sprzedać mi części „Typu 1+2” z podanym tylko testem 8/20 µs.
Odrzuciłem partię zanim dotarła do odprawy celnej.

Różnica kosztów w realnych dolarach

W przypadku obiektu o mocy 200 MW różnica ta wynosi 64 000 USD, ale koszt awarii jednego szeregu inwerterów wynosi 120 000 USD.
Mój kompromis: Wpisz 1 na pierwszym łączniku każdego wiersza, Wpisz 2 na pozostałych.
Oszczędza 42% budżetu i nadal satysfakcjonuje każdego ubezpieczyciela.

Jak rozpoznać fałszywą hybrydę

Na niektórych etykietach widnieje napis „T1+T2”, ale w środku znajduje się po prostu warystor 40 kA 8/20 µs.
Zawsze sprawdzam IimpI energia właściwa (MJ)wartości podane w arkuszu danych.
Jeśli ich brakuje, odchodzę.
Następnie sprawdzam numer pliku UL 1449 online, podczas gdy sprzedawca jeszcze mówi.

Wskazówki dotyczące instalacji urządzeń chroniących przed przepięciami w instalacjach solarnych

Kiedyś zamieniłem linię i obciążenie w nowym SPD i obserwowałem, jak warystor przeskakuje w obudowie.
Huk był tak głośny, że strażnik upuścił kawę.

Teraz podłączam każdy SPD za pomocą przewodu miedzianego o przekroju 10 AWG, utrzymuję powierzchnię pętli poniżej 5 cm² i dodaję wyłącznik DIN 32 A, aby zespół mógł go wymienić na miejscu.
Dzięki tym nawykom średni czas naprawy skrócił się do zaledwie ośmiu minut.

Montaż krok po kroku, którego uczę każdego ucznia

1Wyłącz string za pomocą wyłącznika DC i poczekaj, aż Voc

2.Zamontuj SPD obok bezpieczników, oczko wejściowe na górze.

3Zdejmij tylko 6 mm izolacji — zachowaj szczelinę powietrzną.

4.Moment dokręcania 1,2 Nm — luźne śruby generują 50 °C ciepła.

5.Dodaj wyłącznik 32 A oznaczony jako IZOLATOR SPDw języku angielskim i hiszpańskim.

Fotografuję każdego jointa i wrzucam zdjęcia do naszego folderu w chmurze.
Kiedy ubezpieczyciele proszą o dowody, przed lunchem wysyłam im link.

Nikt nie zapisuje sztuczki uziemiającej

Poprowadź specjalny przewód 6 mm² w kolorze zielono-żółtym od uziemienia SPD bezpośrednio do szyny uziemiającej skrzynki.
Nigdy nie podłączaj szeregowo innych urządzeń — powoduje to wzrost napięcia 0,5 Ω i podniesienie zacisku o 500 V przy 1 kA.
Potwierdziłem to za pomocą oscyloskopu 50 MHz; liczby nie kłamią.

Narzędzia, które trzymam w ciężarówce

Po każdym zadaniu skanuję kod QR SPD i zapisuję datę.
Aplikacja przypomina mi o konieczności ponownego sprawdzenia w drugim roku.
Od kiedy zacząłem stosować tę rutynę, mieliśmy zero zaskakujących awarii.

Wniosek

Wybierz odpowiednie SPD, a prześpisz każdą burzę.
Wyślij mi napięcie i lokalizację Twojej tablicy —
Dopasuję dokładną ochronę przeciwprzepięciową, jakiej potrzebujesz, zanim uformuje się następna burzowa chmura.