Seleção e Projeto de Dispositivos de Segurança em Sistemas Fotovoltaicos

As centrais elétricas são geralmente instaladas em áreas selvagens ou no telhado, e os componentes devem ser instalados ao ar livre. O ambiente natural é hostil e os desastres naturais e provocados pelo homem são inevitáveis. Desastres naturais como tufões, tempestades de neve e areia e poeira danificarão o equipamento. A segurança da central eléctrica é muito importante. Quer se trate de uma pequena central eléctrica distribuída ou de uma central eléctrica centralizada em grande escala, existem certos riscos. Portanto, o equipamento deve ser equipado com dispositivos de segurança especiais, como fusíveis e dispositivos de proteção contra raios. , Sempre proteja a segurança da usina.

1. Fusível
O fusível CHYT é um protetor de corrente feito de acordo com o princípio de interromper o circuito derretendo o fundido com o calor gerado por ele mesmo após a corrente ultrapassar o valor especificado por um determinado período de tempo. Os fusíveis são amplamente utilizados em sistemas de distribuição de energia de baixa tensão, sistemas de controle e equipamentos elétricos. Como proteção contra curto-circuito e sobrecorrente, os fusíveis são um dos dispositivos de proteção mais comumente usados. Os fusíveis das usinas fotovoltaicas são divididos em fusíveis DC e fusíveis AC.
O lado CC da estação de energia fotovoltaica conecta vários strings em paralelo ao barramento CC da caixa combinadora CC (esquema centralizado) ou ao inversor de string (esquema de inversor de string) de acordo com a configuração do esquema. Quando vários strings fotovoltaicos são conectados em paralelo, se ocorrer uma falha de curto-circuito em um determinado string, os outros strings no barramento CC e na rede fornecerão corrente de curto-circuito ao ponto de curto-circuito. Se faltarem as medidas de proteção correspondentes, ocorrerá a queima de equipamentos como os cabos a ele conectados. Ao mesmo tempo, pode causar queima de acessórios próximos ao equipamento. Atualmente, existem muitos acidentes semelhantes com incêndios fotovoltaicos em telhados na China, por isso é necessário instalar dispositivos de proteção nos circuitos paralelos de cada cadeia para aumentar a segurança das usinas fotovoltaicas.

Atualmente, os fusíveis CC são usados ​​em caixas combinadoras e inversores para proteção contra sobrecorrente. Os principais fabricantes de inversores também consideram os fusíveis como componentes básicos da proteção CC. Ao mesmo tempo, fabricantes de fusíveis como Bussman e Littelfuse também lançaram fusíveis DC específicos para energia fotovoltaica.
Com a crescente demanda por fusíveis CC na indústria fotovoltaica, como selecionar corretamente os fusíveis CC para uma proteção eficaz é um problema ao qual usuários e fabricantes devem prestar muita atenção. Ao selecionar fusíveis CC, você não pode simplesmente copiar fusíveis CA. As especificações elétricas e as dimensões estruturais, porque existem muitas especificações técnicas e conceitos de projeto diferentes entre os dois, estão relacionadas à consideração abrangente de se a corrente de falta pode ser interrompida de forma segura e confiável, sem acidentes.
1) Como a corrente CC não tem ponto de cruzamento zero de corrente, ao interromper a corrente de falta, o arco só pode ser extinto rapidamente por si mesmo sob a ação do resfriamento forçado do enchimento de areia de quartzo, o que é muito mais difícil do que quebrar o Arco CA. O design razoável e o método de soldagem do chip, a pureza e a proporção do tamanho das partículas da areia de quartzo, o ponto de fusão, o método de cura e outros fatores determinam a eficiência e o efeito na extinção forçada do arco DC.
2) Sob a mesma tensão nominal, a energia do arco gerado pelo arco CC é mais que o dobro da energia do arco CA. A fim de garantir que cada seção do arco possa ser limitada dentro de uma distância controlável e rapidamente extinta ao mesmo tempo, nenhuma seção aparecerá. O arco é conectado diretamente em série para causar um enorme reservatório de energia, resultando em um acidente que o fusível rajadas devido ao tempo de arco contínuo é muito longo. O corpo do tubo do fusível CC é geralmente mais longo que o fusível CA, caso contrário, o tamanho não pode ser visto em uso normal. A diferença, quando ocorrer a corrente de falta, terá consequências graves.
3) De acordo com os dados recomendados da Organização Internacional de Tecnologia de Fusíveis, o comprimento do corpo do fusível deve ser aumentado em 10 mm para cada aumento de tensão de 150 Vcc e assim por diante. Quando a tensão DC é 1000V, o comprimento do corpo deve ser de 70mm.
4) Quando o fusível é utilizado no circuito CC, a complexa influência da energia da indutância e da capacitância deve ser considerada. Portanto, a constante de tempo L/R é um parâmetro importante que não pode ser ignorado. Deve ser determinado de acordo com a ocorrência e taxa de decaimento da corrente de falta de curto-circuito do sistema de linha específico. Uma avaliação precisa não significa que você possa escolher um curso maior ou menor à vontade. Como a constante de tempo L/R do fusível CC determina a energia do arco de ruptura, o tempo de interrupção e a tensão de passagem, a espessura e o comprimento do corpo do tubo devem ser selecionados de forma razoável e segura.
Fusível CA: Na extremidade de saída do inversor fora da rede ou na extremidade de entrada da fonte de alimentação interna do inversor centralizado, um fusível CA deve ser projetado e instalado para evitar sobrecorrente ou curto-circuito na carga.

2. Protetor contra raios
A parte principal do sistema fotovoltaico é instalada ao ar livre e a área de distribuição é relativamente grande. Os componentes e suportes são condutores, bastante atrativos aos raios, portanto existe o perigo de descargas atmosféricas diretas e indiretas. Ao mesmo tempo, o sistema está diretamente conectado a equipamentos elétricos e edifícios relacionados, de modo que as descargas atmosféricas no sistema fotovoltaico também envolverão equipamentos, edifícios e cargas elétricas relacionados. Para evitar danos causados ​​por raios ao sistema de geração de energia fotovoltaica, é necessário instalar um sistema de proteção contra raios e aterramento para proteção.
O raio é um fenômeno de descarga elétrica na atmosfera. Durante a formação das nuvens e da chuva, algumas partes acumulam cargas positivas e a outra parte acumula cargas negativas. Quando essas cargas se acumulam até certo ponto, ocorrerá um fenômeno de descarga, formando raios. Os relâmpagos são divididos em raios diretos e raios de indução. Quedas diretas de raios referem-se a descargas atmosféricas que caem diretamente sobre painéis fotovoltaicos, sistemas de distribuição de energia CC, equipamentos elétricos e suas fiações, bem como áreas próximas. Existem duas formas de intrusão de descargas atmosféricas diretas: uma é a já mencionada descarga direta de conjuntos fotovoltaicos, etc., de modo que a maior parte da corrente de alta energia do raio é introduzida em edifícios ou equipamentos, linhas; a outra é que o raio pode passar diretamente através de pára-raios, etc. O dispositivo que transmite a corrente do raio para o solo descarrega, fazendo com que o potencial do solo aumente instantaneamente, e grande parte da corrente do raio é conectada inversamente aos equipamentos e linhas através do fio terra de proteção.

Raios indutivos referem-se a descargas atmosféricas geradas perto e mais longe de edifícios, equipamentos e linhas relacionados, causando sobretensão em edifícios, equipamentos e linhas relacionados. Esta sobretensão de surto é conectada em série através de indução eletrostática ou indução eletromagnética. a equipamentos e linhas eletrônicas relacionadas, causando danos a equipamentos e linhas.
Para sistemas de geração de energia fotovoltaica ou de grande escala instalados em campos abertos e altas montanhas, especialmente em áreas propensas a raios, devem ser equipados dispositivos de aterramento de proteção contra raios.
O dispositivo de proteção contra surtos (Dispositivo de proteção contra surtos) é um dispositivo indispensável na proteção contra raios de equipamentos eletrônicos. Costumava ser chamado de "pára-raios" ou "protetor contra sobretensão". A abreviatura em inglês é SPD. A função do protetor contra surtos é limitar a sobretensão instantânea que entra na linha de energia e na linha de transmissão de sinal dentro da faixa de tensão que o equipamento ou sistema pode suportar, ou vazar a poderosa corrente do raio para o solo, de modo a proteger o protegido equipamento ou sistema seja danificado. Danificado pelo impacto. A seguir são descritos os principais parâmetros técnicos dos pára-raios comumente utilizados em sistemas de geração de energia fotovoltaica.

(1) Tensão máxima de operação contínua Ucpv: Este valor de tensão indica a tensão máxima que pode ser aplicada ao pára-raios. Sob esta tensão, o pára-raios deve poder funcionar normalmente sem falhas. Ao mesmo tempo, a tensão é continuamente carregada no pára-raios sem alterar as características de funcionamento do pára-raios.
(2) Corrente de descarga nominal (In): Também é chamada de corrente de descarga nominal, que se refere ao valor de pico da corrente da forma de onda da corrente atmosférica de 8/20μs que o pára-raios pode suportar.
(3) Corrente máxima de descarga Imax: Quando uma onda de raio padrão com forma de onda de 8/20ms é aplicada ao protetor uma vez, o valor de pico máximo da corrente de choque que o protetor pode suportar.
(4) Nível de proteção de tensão Up(In): Valor máximo do protetor nos seguintes testes: tensão de descarga com inclinação de 1KV/ms; a tensão residual da corrente de descarga nominal.
O protetor contra surtos utiliza um varistor com excelentes características não lineares. Em circunstâncias normais, o protetor contra surtos está em um estado de resistência extremamente alta e a corrente de fuga é quase zero, garantindo o fornecimento normal de energia do sistema de energia. Quando ocorre uma sobretensão no sistema de energia, o protetor contra surtos será ligado imediatamente em nanossegundos para limitar a magnitude da sobretensão dentro da faixa segura de trabalho do equipamento. Ao mesmo tempo, a energia da sobretensão é liberada. Posteriormente, o protetor muda rapidamente para um estado de alta impedância, não afetando assim o fornecimento normal de energia do sistema de potência.

Além dos raios poderem gerar surtos de tensão e corrente, eles também ocorrerão no momento de fechamento e desconexão do circuito de alta potência, no momento de ligar ou desligar carga indutiva e carga capacitiva, e na desconexão de grandes sistemas de energia ou transformador. Grandes picos de tensão e corrente de comutação também causarão danos aos equipamentos e linhas relacionados. Para evitar a indução de raios, um varistor é adicionado à extremidade de entrada CC do inversor de baixa potência. A corrente máxima de descarga pode chegar a 10kVA, o que basicamente pode atender às necessidades dos sistemas domésticos de proteção contra raios fotovoltaicos.