फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए वृद्धि सुरक्षा

स्रोत: iaeimagazine.org

विनाश के लिए बिजली का सही तूफान सौर क्षेत्र पर है। सोलर पैनल के बड़े - और अक्सर उजागर और पृथक - स्थान इसके जीवनकाल के लिए इसके लिए सर्ज प्रोटेक्शन महत्वपूर्ण बनाते हैं।

बिजली वायुमंडल में एक विद्युत निर्वहन है। जब बिजली गिरती है, तो ऊर्जा की रिहाई के कारण आग लग जाती है। निम्बस बादलों (बारिश के बादलों) में विद्युत आवेश की एकाग्रता होती है, और उनका संचय हवा का एक आयनीकरण बनाता है। हवा का आयनीकरण जो जमीन और निंबस बादलों के बीच होता है, बादलों से जमीन तक एक निर्वहन बनाता है। निम्बस बादल सबसे बड़े सर्जक का कारण बनते हैं क्योंकि वे बिजली पैदा करते हैं।

अप्रत्यक्ष बिजली के हमले विनाशकारी हैं। बिजली की गतिविधि के बारे में उपाख्यानात्मक अवलोकन आमतौर पर बिजली के स्तर का एक खराब संकेतक होता है - पीवी सरणियों में प्रेरित ओवरवॉल्टेज¹। अप्रत्यक्ष लाइटनिंग स्ट्राइक पीवी उपकरणों के भीतर संवेदनशील घटकों को आसानी से नुकसान पहुंचा सकते हैं, जो अक्सर क्षतिग्रस्त घटकों की मरम्मत या बदलने के लिए एक उच्च लागत होती है और पीवी सिस्टम की विश्वसनीयता को प्रभावित करती है¹। ओवरवॉल्टेज प्रत्येक पीवी सिस्टम और वायरिंग की सेटअप स्थितियों पर निर्भर करता है।

पीवी सिस्टम बड़े खुले स्थानों में, आमतौर पर खेतों में या इमारतों के शीर्ष पर उजागर होते हैं। इस तरह के खुले क्षेत्रों में जमा होने वाले चार्ज किए गए बादल बिजली के रूप में चार्ज को छोड़ने की प्रवृत्ति रखते हैं। जब ऐसा होता है, तो एक वोल्टेज उछाल होने की संभावना है। क्षेत्र जितना अधिक विस्तृत है, उतनी ही अधिक संभावना विनाश होने की संभावना है।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आसानी से सर्ज द्वारा भयावह विफलता के बिंदु तक क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। यदि कोई कार्मिक मौजूद होने पर कोई वृद्धि होती है, तो यह उनकी सुरक्षा को भी खतरे में डाल देगा। अप्रत्यक्ष बिजली के हमले घातक हो सकते हैं यदि व्यक्ति बिजली की हड़ताल के बिंदु से 60 फीट के भीतर है [2]। जब एक पीवी सिस्टम एक औद्योगिक साइट पर स्थित होता है, तो व्यवसाय संचालन और उपकरण भी खतरे में होते हैं। इनवर्टर महंगे हैं, लेकिन औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, एक और भी महंगी विफलता डाउनटाइम की लागत है।

जब बिजली एक सौर पीवी प्रणाली पर हमला करती है, तो यह सौर पीवी सिस्टम वायर लूप के भीतर एक प्रेरित क्षणिक वर्तमान और वोल्टेज का कारण बनता है। ये क्षणिक धाराएं और वोल्टेज उपकरण टर्मिनलों पर दिखाई देंगे और संभवत: पीवी पैनल, इन्वर्टर, नियंत्रण और संचार उपकरण जैसे सौर पीवी इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों के भीतर इन्सुलेशन और ढांकता हुआ विफलताओं का कारण बनेंगे², साथ ही बिल्डिंग इंस्टॉलेशन में डिवाइस³। सरणी बॉक्स, इन्वर्टर, और एमपीपीटी (अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकर) डिवाइस में विफलता के उच्चतम बिंदु हैं।

उच्च ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनिक्स से गुजरने से रोकने और पीवी सिस्टम को उच्च वोल्टेज क्षति का कारण बनने के लिए, वोल्टेज सर्जेस में जमीन का रास्ता होना चाहिए। ऐसा करने के लिए, सभी प्रवाहकीय सतहों को सीधे ग्राउंड किया जाना चाहिए और सभी वायरिंग जो सिस्टम में प्रवेश करती है और बाहर निकलती है (जैसे कि ईथरनेट केबल और एसी मेन) को एक सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस (एसपीडी) के माध्यम से जमीन पर जोड़ा जाता है।

सरणी बॉक्स, रिकॉम्बिनर बॉक्स, साथ ही डीसी डिस्कनेक्ट के भीतर स्ट्रिंग्स के प्रत्येक समूह के लिए एक एसपीडी की आवश्यकता होती है।

वृद्धि संरक्षण उपकरण वर्गीकरण

एसपीडी सर्ज के कारण होने वाले खतरों से सुरक्षा प्रदान करते हैं।

उल 1449 [4] टाइप 1, टाइप 2, और टाइप 3 एसपीडी को परिभाषित करता है:

टाइप 1:एक पोर्ट, स्थायी रूप से कनेक्टेड एसपीडी, वाट - घंटे मीटर सॉकेट एनक्लोजर को छोड़कर, सेवा ट्रांसफार्मर के माध्यमिक और सेवा उपकरण ओवरक्रेरेंट डिवाइस की लाइन साइड के बीच स्थापना के लिए इरादा है, साथ ही लोड साइड, जिसमें वाट - घंटे मीटर सॉकेट एनक्लोसर और मोल्ड किए गए केस को एक साथ स्थापित किया गया था, जो कि बिना किसी डिवाइस को स्थापित करता है। पीवी सिस्टम में उपयोग के लिए टाइप 1 एसपीडी को पीवी सरणी और मुख्य सेवा डिस्कनेक्ट के बीच जोड़ा जा सकता है।

टाइप 2:स्थायी रूप से कनेक्टेड एसपीडी सेवा उपकरण ओवरक्रेक्ट डिवाइस के लोड साइड पर स्थापना के लिए इरादा है; शाखा पैनल और ढाला केस एसपीडी पर स्थित एसपीडी शामिल हैं। IMAX मान अधिकतम एकल डिस्चार्ज करंट है जो 8/20 µs वेवफॉर्म द्वारा दर्शाया गया है जो SPD का समर्थन कर सकता है।

टाइप 3:उपयोग के बिंदु, विद्युत सेवा पैनल से 10 मीटर की न्यूनतम कंडक्टर की लंबाई पर स्थापित किया गया, उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए कॉर्ड कनेक्टेड, डायरेक्ट प्लग -, इन, रिसेप्टकल प्रकार और एसपीडी को संरक्षित किया जा रहा है। दूरी (10 मीटर) कंडक्टरों के अनन्य है जो एसपीडी को संलग्न करने के लिए प्रदान या उपयोग किए जाते हैं।

टाइप 1 एसपीडी प्रत्यक्ष बिजली के हमलों से बचाते हैं और 10/350 µs वर्तमान लहर की विशेषता है। टाइप 1 एसपीडी का उपयोग केंद्रीय इनवर्टर में किया जाता है।

टाइप 2 एसपीडी अप्रत्यक्ष लाइटनिंग स्ट्राइक से बचाते हैं, जो 8/20 µs वेवफॉर्म द्वारा विशेषता हैं। 8/20 µs वेवफॉर्म का मतलब है कि हड़ताल में 8 µs का समय और एक अवधि एक - 20} का आधा शिखर है। टाइप 2 एसपीडी विद्युत प्रतिष्ठानों और उपकरणों में ओवरवॉल्टेज के प्रसार को रोकते हैं। वे बिजली के विद्युत चुम्बकीय प्रभाव से भी रक्षा करते हैं जो तार के भीतर एक उछाल का प्रचार करता है।

एक टाइप 2 एसपीडी का उपयोग प्रत्येक एमपीपीटी पर और स्ट्रिंग इनवर्टर और सरणी बक्से के भीतर किया जाना चाहिए।

वे बक्से जहां सर्ज होते हैं, आमतौर पर अप्रत्यक्ष रूप से उन स्ट्राइक से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। यह न केवल सामग्री और ऊंचाई का प्रकार है, बल्कि वह आकार भी है जो बिजली के हमलों को आकर्षित करने के लिए किसी वस्तु की क्षमता को प्रभावित करता है। यदि बॉक्स या सामग्री के आकार में बिजली के हमलों को आकर्षित करने के लिए एक प्रवृत्ति है, तो एक टाइप 1 एसपीडी या एक बिजली की छड़ का उपयोग किया जाना चाहिए।

ऊंचाई, नुकीले आकार, और अलगाव प्रमुख विशेषताएं हैं जो यह निर्धारित करती हैं कि बिजली के हमले कहां हैं। यह एक मिथक है कि धातु बिजली को आकर्षित करती है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कोई फर्क नहीं पड़ता कि पीवी फार्म कहाँ स्थित है, या किसी भी आस -पास की वस्तुओं का आकार, एसपीडी प्रत्येक पीवी प्रणाली के लिए आवश्यक हैं, जो प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष हमलों के लिए उनकी अंतर्निहित संवेदनशीलता के कारण हैं।

सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस चयन और पीवी सिस्टम के लिए स्थापना

पीवी सिस्टम में अद्वितीय विशेषताएं होती हैं, इसलिए एसपीडी के उपयोग की आवश्यकता होती है जो विशेष रूप से पीवी सिस्टम के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

पीवी सिस्टम में 1500 वोल्ट तक उच्च डीसी सिस्टम वोल्टेज होते हैं। उनका अधिकतम पावर पॉइंट सिस्टम के शॉर्ट सर्किट करंट के नीचे केवल कुछ प्रतिशत पर संचालित होता है।

पीवी सिस्टम और इसकी स्थापना के लिए उचित एसपीडी मॉड्यूल निर्धारित करने के लिए, आपको पता होना चाहिए:

लाइटनिंग राउंड फ्लैश घनत्व;

सिस्टम का ऑपरेटिंग तापमान;

सिस्टम का वोल्टेज;

सिस्टम की शॉर्ट सर्किट वर्तमान रेटिंग;

तरंग का स्तर जिसे (अप्रत्यक्ष या प्रत्यक्ष बिजली) के खिलाफ संरक्षित किया जाना है; और

नाममात्र डिस्चार्ज करंट।

एक इंस्टॉलेशन के लिए एसपीडी आवश्यकताएं जो एक बाहरी लाइटनिंग प्रोटेक्शन सिस्टम (एलपीएस) द्वारा संरक्षित है, एलपीएस के चयनित वर्ग पर निर्भर करती है और क्या एलपीएस और पीवी इंस्टॉलेशन के बीच पृथक्करण दूरी अलग -थलग है या गैर - पृथक है [4]। IEC 62305-3 एक बाहरी LPS के लिए पृथक्करण दूरी की आवश्यकताओं का विवरण देता है।

एक सुरक्षात्मक प्रभाव डालने के लिए, एसपीडी का वोल्टेज सुरक्षा स्तर (यूपी) सिस्टम के टर्मिनल उपकरणों की ढांकता हुआ ताकत से 20 % कम होना चाहिए।

एसपीडी के साथ एक शॉर्ट सर्किट के साथ एक एसपीडी का उपयोग करना महत्वपूर्ण है, जो कि एसपीडी से जुड़ा हुआ है। डीसी आउटपुट पर प्रदान की जाने वाली एसपीडी में पैनल के अधिकतम फोटोवोल्टिक सिस्टम वोल्टेज के बराबर या उससे अधिक डीसी एमसीओवी होना चाहिए।

जब प्वाइंट ए पर बिजली गिरती है (चित्र 1 देखें), तो सौर पीवी पैनल और इन्वर्टर क्षतिग्रस्त होने की संभावना है। केवल इन्वर्टर क्षतिग्रस्त हो जाएगा यदि प्वाइंट बी पर बिजली गिरती है, हालांकि, इन्वर्टर आमतौर पर एक पीवी सिस्टम के भीतर सबसे महंगा घटक होता है, यही कारण है कि एसी और डीसी दोनों लाइनों पर सही एसपीडी को ठीक से चयन करना और स्थापित करना आवश्यक है। हड़ताल इन्वर्टर के करीब है, इन्वर्टर उतना ही क्षतिग्रस्त होगा।

चित्रा 1।लाइटनिंग स्ट्राइक लोकेशन।

फोटोवोल्टिक सिस्टम के डीसी पक्ष के लिए एसपीडी

पीवी स्रोतों में पारंपरिक डीसी स्रोतों की तुलना में बहुत अलग वर्तमान और वोल्टेज विशेषताएं हैं: उनके पास एक गैर - रैखिक विशेषता है और लंबे समय तक - प्रज्वलित आर्क्स की दृढ़ता का कारण है। इसलिए, पीवी वर्तमान स्रोतों को न केवल बड़े पीवी स्विच और पीवी फ़्यूज़ की आवश्यकता होती है, बल्कि सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस के लिए एक डिस्कनेक्टर भी होता है जो इस अनूठी प्रकृति के अनुकूल होता है और पीवी धाराओं के साथ मुकाबला करने में सक्षम होता है।

डीसी पक्ष पर स्थापित एसपीडी को हमेशा विशेष रूप से डीसी अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। गलत एसी या डीसी पक्ष पर एसपीडी का उपयोग गलती की स्थिति में खतरनाक है।

जब एसपीडी का उपयोग डीसी पक्ष पर किया जाता है, तो उन्हें संभावित अंतर के कारण एसी की तरफ भी उपयोग किया जाना चाहिए।

एसी साइड के लिए एसपीडी

सर्ज प्रोटेक्शन एसी साइड के लिए उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि यह डीसी पक्ष के लिए है। सुनिश्चित करें कि एसपीडी विशेष रूप से एसी पक्ष के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इष्टतम सुरक्षा के लिए, एसपीडी को विशेष रूप से सिस्टम के लिए आकार दिया जाना चाहिए। उचित चयन सबसे लंबे जीवनकाल के साथ सर्वोत्तम सुरक्षा की गारंटी देगा।

एसी की तरफ, कई इनवर्टर को एक ही एसपीडी से जोड़ा जा सकता है यदि वे एक ही ग्रिड कनेक्शन साझा करते हैं।

इंस्टालेशन

एसपीडी को हमेशा उन उपकरणों के ऊपर स्थापित किया जाना चाहिए जिन्हें वे बचाने के लिए जा रहे हैं। NFPA 780 12.4.2.1 का कहना है कि सोलर पैनल के डीसी आउटपुट पर सकारात्मक से जमीन और नकारात्मक से जमीन तक, कई सौर पैनलों के लिए कॉम्बिनर और रीकॉम्बिनर बॉक्स पर और इन्वर्टर के एसी आउटपुट पर सर्ज प्रोटेक्शन प्रदान किया जाएगा।

एक एसपीडी की उचित स्थापना तीन मूल्यों पर निर्भर करती है, जो हैं:

अधिकतम निरंतर ऑपरेटिंग वोल्टेज: वोल्टेज जो एसपीडी सक्रिय करेगा।

वोल्टेज सुरक्षा स्तर: उपकरण की ओवरवोल्टेज श्रेणी एसपीडी के वोल्टेज सुरक्षा स्तर से अधिक होनी चाहिए।

नाममात्र डिस्चार्ज करंट: वेवफॉर्म का पीक वैल्यू (टाइप 2 एसपीडी के लिए 8/20 µs) कि SPD दोहराए जाने के बाद समझने में सक्षम है।

केबल

पीवी सिस्टम में केबलों को अक्सर लंबी दूरी पर बढ़ाया जाता है ताकि वे ग्रिड कनेक्शन बिंदु तक पहुंच सकें। हालांकि, लंबी केबल की लंबाई की कभी सिफारिश नहीं की जाती है, और पीवी सिस्टम एक अपवाद से दूर हैं।

इसका कारण यह है कि फ़ील्ड - आधारित और आयोजित विद्युत हस्तक्षेप का प्रभाव जो बिजली के डिस्चार्ज के कारण होता है, केबल की लंबाई और कंडक्टर लूप के साथ संबंध में वृद्धि होती है। जब एक क्षणिक ओवरवॉल्टेज होता है, तो कनेक्टिंग केबलों में कोई भी आगमनात्मक वोल्टेज ड्रॉप एसपीडी के सुरक्षात्मक प्रभाव को कमजोर कर सकता है। यदि केबलों को यथासंभव कम होने के लिए रूट किया जाता है, तो ऐसा होने की संभावना कम है।

सर्ज वोल्टेज केबल विफलता के लिए एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है, और एक केबल पर प्रत्येक आवेग केबल की इन्सुलेशन ताकत के बिगड़ने में योगदान देगा।

यदि एक उछाल को एक स्टैंड - अकेले पीवी सिस्टम (एक सिस्टम जो पावर ग्रिड से दूर है) में इंजेक्ट किया जाता है, तो कोई भी उपकरण संचालन जो सौर बिजली द्वारा संचालित होता है, जैसे कि चिकित्सा उपकरण या पानी की आपूर्ति, बाधित हो सकती है।

डीसी साइड पर स्थापित करने के लिए एसपीडी का स्थान और मात्रा सौर पैनलों और इन्वर्टर के बीच केबल की लंबाई पर निर्भर करती है (तालिका 1 देखें)। यदि लंबाई 10 मीटर से कम है, तो केवल एक एसपीडी आवश्यक है और एसपीडी को इन्वर्टर के समान आसपास के क्षेत्र में स्थापित किया जाना चाहिए। यदि केबल की लंबाई 10 मीटर से अधिक है, तो इन्वर्टर के आसपास के क्षेत्र में एक एसपीडी स्थापित करें और साथ ही बॉक्स में एक दूसरा एसपीडी भी स्थापित करें जो सौर पैनल के करीब है।

इस तरह से केबल रूट करें जो बड़े कंडक्टर लूप से बचता है। एसी और डीसी लाइनों और डेटा लाइनों को पूरे मार्ग के साथ सुसज्जित बॉन्डिंग कंडक्टरों के साथ एक साथ रूट किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कंडक्टर लूप कई तार पर रूट किए जाने से या इन्वर्टर को ग्रिड कनेक्शन से जोड़ने से नहीं बनते हैं।

तालिका नंबर एक।एसपीडी चयन।

इनवर्टर के साथ एसपीडी को कैसे संयोजित करें

पीवी फार्म बहुत संवेदनशील उपकरणों से युक्त होते हैं जिन्हें विस्तारक सुरक्षा की आवश्यकता होती है। क्योंकि पीवी फार्म प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) शक्ति बनाते हैं, इनवर्टर (जो इस शक्ति को डीसी से एसी में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक हैं) उनके विद्युत उत्पादन के लिए एक आवश्यक घटक हैं। दुर्भाग्य से, इनवर्टर न केवल बिजली के हमलों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, बल्कि वे अविश्वसनीय रूप से महंगे हैं।

एनएफपीए 780,बिजली सुरक्षा प्रणालियों की स्थापना के लिए मानक, 12.4.2.3 में इन्वर्टर के डीसी इनपुट पर अतिरिक्त एसपीडी की आवश्यकता होती है यदि सिस्टम इन्वर्टर निकटतम कॉम्बिनेशन या रीकॉम्बिनर बॉक्स से 30 मीटर से अधिक है।

यदि स्ट्रिंग रक्षक (जैसे फ़्यूज़, डीसी ब्रेकर या स्ट्रिंग डायोड) [चित्र 2 देखें] हैं, तो फ़्यूज़ और इन्वर्टर के बीच एसपीडी स्थापित करें।

चित्रा 2।SPD सही ढंग से और गलत तरीके से स्ट्रिंग रक्षक के साथ इन्वर्टर से जुड़ा हुआ है।

एक एकीकृत फ्यूज बॉक्स के साथ एक इन्वर्टर होने पर एसपीडी को जोड़ने के लिए, सुनिश्चित करें कि आंतरिक फ़्यूज़ बाईपास हो गए हैं और बाहरी स्ट्रिंग फ़्यूज़ जुड़े हुए हैं (चित्र 3 देखें)। SPDs को इन्वर्टर के बाहर और एक NEMA प्रकार - 3 r संलग्नक या उच्चतर यदि यह एक बाहरी अनुप्रयोग है।

स्ट्रिंग इनवर्टर को संभव के रूप में तार के करीब स्थापित किया जाना चाहिए। SPD केबल जो L+/L - नेटवर्क से जुड़ते हैं, और SPD के टर्मिनल ब्लॉक और ग्राउंड बसबार के बीच, 2.5 मीटर से कम होना चाहिए। कनेक्शन केबल जितने कम, अधिक कुशल और लागत - प्रभावी सुरक्षा होगी।

केवल एक एमपीपी ट्रैकर के साथ इनवर्टर के लिए, इन्वर्टर से पहले स्ट्रिंग को मिलाएं और उन्हें इंटरकनेक्शन के बिंदु पर एसपीडी से कनेक्ट करें।

प्रत्येक इनपुट के लिए एसपीडी संयोजनों की योजना बनाई जानी चाहिए जब इन्वर्टर में कई एमपीपी ट्रैकर्स होते हैं। एक एसपीडी का उपयोग प्रत्येक इनपुट के लिए किया जाना चाहिए जो एक स्ट्रिंग डायोड के साथ जुड़ा हुआ है।

चित्र तीन।एकीकृत फ्यूज बॉक्स के साथ इन्वर्टर से जुड़ा एसपीडी

निष्कर्ष

उचित वृद्धि के बिना फोटोवोल्टिक उपकरण संचालित करने के लिए जोखिम भरे व्यवसाय से अधिक है - यह लापरवाह है।

सौर प्रणालियों के लिए एक हरियाली दुनिया का भविष्य होने के लिए, उन्हें संरक्षित किया जाना चाहिए। बिजली की घटना अजेय है और इस प्रकार, सुरक्षा आवश्यक है।

Photovoltaic सिस्टम 'लाइटनिंग स्ट्राइक के लिए भेद्यता - दोनों प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष - दोनों का मतलब है कि उन्हें विश्वसनीय और ठीक से स्थापित सर्ज सुरक्षा के साथ बनाया जाना चाहिए।