Βασικές Λειτουργίες Ασφαλειών Ηλιακής Φ/Β στοιχειοσειράς
Οι ηλιακές φωτοβολταϊκές (PV) ασφάλειες στοιχειοσειρών είναι μια σημαντική διάταξη προστασίας στην πλευρά DC του φωτοβολταϊκού συστήματος. Οι βασικές του λειτουργίες είναι:
Υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα-Προστασία κυκλώματος: Όταν μια φωτοβολταϊκή στοιχειοσειρά υπερχειλίζει λόγω εσωτερικού σφάλματος (όπως βλάβη της μονάδας ή βραχυκύκλωμα) ή εξωτερικών παραγόντων (όπως δυσμενές ρεύμα που προκαλείται από την ηλιακή ακτινοβολία), η ασφάλεια συγχωνεύει το κύκλωμα για να αποτρέψει υπερθέρμανση, ζημιά ή ακόμα και πυρκαγιά.
Συντονισμός προστασίας πολλαπλών-επιπέδων:
Στα φωτοβολταϊκά συστήματα, οι ασφάλειες συνήθως συνεργάζονται με προστατευτικές συσκευές σε εξοπλισμό, όπως κουτιά συνδυασμού και μετατροπείς, για να σχηματίσουν συστήματα προστασίας πολλαπλών-επιπέδων. Οι σειριακές ασφάλειες, για παράδειγμα, μπορούν να απομονώσουν γρήγορα τους κλάδους σφαλμάτων, να αποτρέψουν την εξάπλωση των σφαλμάτων σε όλη τη συστοιχία και να εξασφαλίσουν τη σωστή λειτουργία άλλων τμημάτων του συστήματος.
Απομόνωση Ασφάλειας Εξοπλισμού: Μετά την τήξη, θα υπάρχουν εμφανή σημεία θραύσης, εύκολο στη λειτουργία και προσωπικό συντήρησης για την εκτέλεση συντήρησης ασφαλείας. Ταυτόχρονα, εμποδίζει τα ελαττωματικά ρεύματα να ρέουν πίσω σε άλλες υγιείς χορδές ή συστήματα αποθήκευσης μπαταριών, μειώνοντας τον κίνδυνο δευτερογενούς βλάβης.
Σε σύγκριση με τις συμβατικές ασφάλειες, οι φωτοβολταϊκές εφαρμογές έχουν μοναδικές απαιτήσεις:
Λόγω των χαρακτηριστικών συνεχούς ρεύματος, του περιβάλλοντος υψηλής τάσης και των συνθηκών εφαρμογής σε εξωτερικούς χώρους, τα Φ/Β συστήματα έχουν τις ακόλουθες ειδικές απαιτήσεις για τις ασφάλειες:
Δυνατότητα κατάσβεσης τόξου συνεχούς ρεύματος:
Πρόκληση μηδενικής διασταύρωσης: Η τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος στερείται περιοδικών μηδενικών σημείων διασταύρωσης, καθιστώντας την κατάσβεση τόξου πολύ πιο δύσκολη από την τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος. Οι φωτοβολταϊκές ασφάλειες πρέπει να είναι ειδικά σχεδιασμένες (π.χ. επιμήκυνση τόξου ή χρήση υλικών πυρόσβεσης τόξου όπως χαλαζιακή άμμος) για να εξαναγκάζουν την κατάσβεση του τόξου και να αποτρέπουν τη συνεχή καύση που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πυρκαγιά.
Υψηλή χωρητικότητα θραύσης: Οι ασφάλειες πρέπει να αντέχουν υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος (π.χ.. 1000V, 1500V) και μεγάλα ρεύματα βραχυκυκλώματος-από φωτοβολταϊκά συστήματα. Η σπασμένη χωρητικότητα απαιτείται γενικά πάνω από 20 kA για να εξασφαλιστεί αξιόπιστη απομόνωση σφάλματος.
Περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα:
Καιρικές συνθήκες: Οι εξωτερικές εγκαταστάσεις πρέπει να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες (π.χ. περιοχές της ερήμου), χαμηλές θερμοκρασίες (π.χ. υψηλά γεωγραφικά πλάτη), ακτινοβολία UV και διακυμάνσεις στην υγρασία. Το υλικό του περιβλήματος πρέπει να έχει αντι-αντι-αντιδιαβρωτικές και αντιδιαβρωτικές ιδιότητες.
Κατηγορία προστασίας: Απαιτείται IP65 ή υψηλότερη για να αποφευχθεί η είσοδος σκόνης και βρόχινου νερού και η πρόκληση βλάβης της μόνωσης.
Ακριβής αντιστοίχιση παραμέτρων:
Ονομαστική τάση: Η μέγιστη τάση συνεχούς ρεύματος πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με το σύστημα (π.χ. ένα σύστημα 1500 V απαιτεί ασφάλεια 1500 V ή υψηλότερη) για να αποφευχθεί η επανέναρξη του τόξου κατά την αποσύνδεση.
Ονομαστικό ρεύμα: Το μέγιστο ρεύμα λειτουργίας της στοιχειοσειράς (λαμβανομένου υπόψη του ρεύματος βραχυκυκλώματος Isc, του συντελεστή θερμοκρασίας και του αριθμού παράλληλων διαδρομών) πολλαπλασιάζεται με τον συντελεστή ασφαλείας (συνήθως 1,25-1,56) και δεν πρέπει να υπερβαίνει το ονομαστικό ρεύμα του προστατευμένου εξαρτήματος.
Χαρακτηριστικά χρονικού ρεύματος: Οι απαιτήσεις προστασίας του συστήματος πρέπει να πληρούνται, για παράδειγμα, με σύντηξη 1,35 φορές το ονομαστικό ρεύμα εντός μίας ώρας για να διασφαλιστεί η ταχεία απόκριση σφάλματος, αποφεύγοντας την εσφαλμένη ενεργοποίηση.
