Zabezpieczanie instalacji fotowoltaicznych przed przepięciami

Instalacje fotowoltaiczne, ze względu na budowę modułów PV i falowników oraz miejsce ich montażu są narażone na poważne uszkodzenia w wyniku bezpośredniego wyładowania atmosferycznego, jak też na uszkodzenia w wyniku indukowanych przepięć powstałych w odległości do kilkuset metrów od miejsca uderzenia pioruna. Przy braku właściwego zabezpieczenia w ciągu 1 sekundy inwestor może ponieść olbrzymie straty, a odpowiadać za to będzie projektant lub instalator.

Normy dla fotowoltaiki

Ograniczniki przepięć PV zwykle są dostosowane do napięć znamionowych w zakresie od 500 do 1500V DC. Budowane są i testowane zgodnie z obowiązującą normą PN-EN 61643-11 oraz normą dotyczącą ograniczników przepięć dla fotowoltaiki PN-EN 50539-11. Ogólne zasady zastosowania ograniczników przepięć w instalacjach PV można znaleźć w specyfikacji technicznej CLS/TS 50539-12 i normie PN-HD 60364-7-712.

Jeżeli przy projektowaniu systemu ochrony odgromowej zgodnie z normą PN-EN 62305 nie udało się zachować właściwych odstępów izolacyjnych pomiędzy instalacją odgromową a instalacją fotowoltaiczną (zwykle powyżej 0,5-0,9 m, co wynika z obliczeń) lub np.: instalacja fotowoltaiczna jest zainstalowana na dachu pokrytym metalową dachówką, to wówczas należy koniecznie zastosować ograniczniki przepięć typu T1+T2 według normy PN-EN 50539-11. Specyfikacja techniczna CLC/TS 50539-12 w Aneksie A zaleca w tym przypadku stosowanie ograniczników z iskiernikiem gazowym. Ponadto wskazuje przewagę technologii połączenia szeregowego iskiernika gazowego i warystora, jak np.: w ogranicznikach przepięć francuskiej firmy CITEL wykonanych w technologii VG nad połączeniami równoległymi iskiernika i warystora. Dzięki temu można zaoszczędzić nawet 50% kosztów!

Ograniczniki warystorowe dla fotowoltaiki

Jeżeli system fotowoltaiczny nie jest zabezpieczony instalacją odgromową lub też udało się zachować właściwe odległości pomiędzy instalacją odgromową a systemem PV, to według zaleceń CLC/TS 50539-12 minimum, które należy zastosować, to ograniczniki przepięć typu T2 służące do odprowadzania przepięć indukowanych. Ograniczniki warystorowe typu T2 dobrze odprowadzają prądy indukowane o okresie 8/20 µs, ich jedyną poważniejszą wadą jest starzenie się pod wpływem tzw.: prądu upływu i prądu roboczego, co w przypadku instalacji na prąd stały jest poważnym problemem. Można temu zapobiec stosując ograniczniki przepięć 3-modułowe o połączeniach typu „Y”, gdzie w środkowym module łączącym bieguny„+” i „-” z ziemią zostaje zastosowany iskiernik gazowy uniemożliwiający przepływ prądu upływu, jak np.: w ograniczniku DS50PVS-1000G/51 firmy CITEL. Konstrukcja 3-modułowa typu „Y” dodatkowo zapobiega uszkodzeniu ogranicznika w przypadku zwarcia powstałego np.: w wyniku uszkodzenia izolacji kabla.

Zobacz także: Moc zainstalowana fotowoltaiki w Polsce

Dobór urządzeń do zabezpieczenia instalacji PV

Dobierając ogranicznik do instalacji:

• bierzemy pod uwagę napięcie pracy,
• zapewniamy poziom ochrony Up dla falownika PV i modułów fotowoltaicznych.

Napięcie pracy ogranicznika przepięć powinno być o 20-25% wyższe niż napięcie generatora PV (suma zainstalowanych szeregowo paneli) podane przez producenta. Wynika to z faktu, że zgodnie z normami producenci paneli PV podają wytwarzane przez nie napięcie dla temperatury otoczenia +25°C, a w przypadku zimowego słonecznego dnia przy temperaturze otoczenia np. -22°C te panele PV będą wytwarzały o ok. 20% wyższe napięcie. Przykładowo firma CITEL ma w ofercie ograniczniki przepięć PV na 500, 600, 700, 800, 1000 i 1500V DC, a w przypadku mniejszego napięcia również szeroką gamę innych wykonań. Dobierając ograniczniki przepięć należy zwrócić uwagę, aby oferowany poziom ochrony ogranicznika był niższy o ok. 20% niż wytrzymałość elementów instalacji PV w zakresie przepięć.

Zobacz także: Zabezpieczenia dla fotowoltaiki – oferta Jean Mueller Polska

Gdzie zainstalować?

Ostatnim istotnym tematem jest kwestia usytuowania ogranicznika przepięć – powinien on znajdować się w pobliżu chronionego obiektu. Jeżeli długość przewodu pomiędzy modułami fotowoltaicznymi a falownikiem DC/AC nie przekracza 10 m, to wg pkt. 9.2.2.4 specyfikacji technicznej CLC/TS 50539-12 wystarczy zainstalować 1 ogranicznik w takim obwodzie, najlepiej obok urządzenia o mniejszej wytrzymałości na przepięcia – najczęściej jest to falownik. Jeżeli natomiast długość kabla jest większa niż 10 m, to przy modułach PV na każdym łańcuchu PV instalujemy ogranicznik przepięć typu T1+T2 lub T2 w zależności od wymagań oraz zasad podanych powyżej, natomiast drugi ogranicznik w pobliżu falownika. Trzeba pamiętać, że ograniczniki przepięć są wykonane zwykle w kategorii użytkowej IP20, dlatego przy instalacji na zewnątrz ze względu na wilgoć muszą być zamontowane w szafkach lub skrzynkach z minimum IP65. Ograniczniki przepięć zawierające warystory należy instalować w chłodnym, zawsze ocienionym miejscu.

Informacje o ogranicznikach przepięć firmy CITEL znajdują się na stronie www.jeanmueller.pl

Zamów prenumeratę Rynku Elektrycznego Przejdź do formularza