Peranan kritikal peranti perlindungan lonjakan (SPD) dalam kotak gabungan PV: panduan pemilihan dan amalan terbaik

PENGENALAN: teras terdedah dari susunan PV

Kotak gabungan PV berfungsi sebagai sistem saraf loji kuasa solar, mengumpul pelbagai output rentetan DC sebelum memberi makan kepada penyongsang. Nod kritikal ini sentiasa terdedah kepada ancaman dari serangan kilat dan lonjakan elektrik yang boleh melumpuhkan seluruh sistem PV. Peranti perlindungan lonjakan berkualiti tinggi (SPD) bertindak sebagai barisan pertahanan pertama, melindungi peralatan bernilai ratusan ribu dolar.

Bab 1: Mengapa SPD adalah penting untuk sistem PV

1.1 Kelemahan unik PV Array

Pendedahan yang berterusan: Sistem bumbung dan tanah yang dipasang secara semulajadi terdedah kepada pelepasan atmosfera.

Risiko Litar DC: Tidak seperti sistem AC, arka DC tidak mempunyai titik sifar semulajadi, menjadikan peristiwa lonjakan lebih berbahaya.

Elektronik sensitif: Komponen dalam inverter moden boleh rosak oleh voltan hanya 20% di atas nilai undian.

1.2 Kesan perlindungan yang tidak mencukupi

Kerosakan segera: 72% kegagalan penyongsang dapat dikesan kembali ke lonjakan voltan (laporan SolarEdge 2023).

Degradasi Tersembunyi: Lonjakan kecil berulang dapat mengurangkan jangka hayat modul sehingga 30%.

Risiko Kebakaran: Kesalahan arka DC menyumbang 43% kebakaran yang berkaitan dengan solar (data NFPA 2022).

Bab 2: Pertimbangan Utama untuk Pemilihan SPD dalam Aplikasi PV

2.1 Parameter Prestasi Kritikal

Voltan Rated: ≥1.2 kali voltan maksimum sistem (setiap IEC 61643-31).

Semasa pelepasan nominal (dalam): ≥20KA untuk jenis 1 SPD (setiap UL 1449, edisi ke -4).

Semasa pelepasan maksimum (IMAX): ≥40KA (setiap IEC 61643-11).

Waktu tindak balas: <25 nanoseconds (setiap EN 50539-11).

Suhu operasi: -40 ° C hingga +85 ° C (setiap UL 96A).

2.2 Jenis SPD untuk aplikasi yang berbeza

Jenis 1 (Kelas I): Untuk lokasi dengan risiko mogok kilat langsung (mis., Sistem bumbung).

Jenis 2 (Kelas II): Untuk perlindungan sekunder (mis., Sistem yang dipasang di atas komersil).

Gabungan Jenis 1+2: Sesuai untuk tumbuhan skala utiliti yang besar.

Model khusus DC: direka untuk aplikasi PV dengan tanda polariti.

Bab 3: Amalan Terbaik untuk Pemasangan

3.1 Penempatan Strategik

Mata pemasangan wajib:

Terminal Input Kotak Kotak (setiap rentetan).

Hulu DC memutuskan sambungan.

Terminal input inverter DC.

Titik perlindungan tambahan yang disyorkan:

Sub-Array Combiners.

Sepanjang larian kabel panjang (> 30 meter).

3.2 Piawaian pendawaian

Saiz konduktor: minimum 6 mm² tembaga (untuk 20KA SPDs).

Panjang Path: Pastikan sambungan SPD <0.5 meter.

Keperluan asas: Gunakan konduktor asas khusus (≥10 mm²).

Topologi Sambungan: Konfigurasi Bintang Untuk mengelakkan gelung tanah.

Bab 4: Kriteria Penyelenggaraan dan Penggantian

4.1 Penyelenggaraan Pencegahan

Pemeriksaan suku tahunan:

Periksa Windows Indikator Status (Hijau/Merah).

Melakukan thermography inframerah (kenaikan suhu <15K).

Rekod kaunter mogok kilat (jika dilengkapi).

Ujian Tahunan:

Ujian rintangan penebat (> 1 MΩ).

Pengukuran rintangan tanah (<10 Ω).

Ujian voltan sisa oleh profesional.

4.2 Garis Panduan Penggantian

Pencetus pengganti segera:

Kerosakan fizikal yang kelihatan (retak, tanda terbakar).

Penunjuk status menjadi merah.

Kiraan mogok kilat melebihi nilai yang diberi nilai.

Ujian prestasi yang gagal.

Selang penggantian yang disyorkan:

Kawasan Pantai: 5 tahun.

Zon pencahayaan tinggi: 7 tahun.

Kawasan Standard: 10 tahun.

Bab 5: Kesalahpahaman Biasa dan Cadangan Pakar

5.1 Kesalahpahaman biasa

Mitos: "Rod kilat menghilangkan keperluan untuk SPD."

Fakta: Batang kilat hanya melindungi daripada serangan langsung, tidak disebabkan oleh lonjakan.

Perangkap Kos: Menggunakan SPD AC khusus PV.

Akibat: Ketidakupayaan untuk mengganggu DC mengikuti arus.

5.2 Nasihat Pakar

Mengamalkan seni bina perlindungan tiga peringkat: SPD di array, kotak gabungan, dan tahap penyongsang.

Pilih model dengan hubungan isyarat jauh untuk integrasi dengan sistem pemantauan.

Untuk sistem 1500V, sahkan kapasiti pemecahan DC SPD.

Menilai semula kapasiti SPD sedia ada semasa pengembangan sistem.

Oleh kerana voltan sistem PV meningkat kepada 1500V, teknologi SPD generasi akan datang berkembang dengan tiga trend utama: penyerapan tenaga yang lebih tinggi (sehingga 100ka), ciri amaran yang lebih bijak (pemantauan IoT yang dibolehkan), dan reka bentuk modular yang lebih padat. Memilih produk yang disahkan oleh TUV Rheinland untuk aplikasi PV dan mengikuti piawaian IEC 62305 untuk perlindungan peringkat sistem memastikan loji PV dapat menahan lonjakan kilat sepanjang hayat 25 tahun mereka. Ingat: Dalam keselamatan PV, perlindungan lonjakan berkualiti tinggi bukanlah perbelanjaan-ia adalah pelaburan pengurangan risiko yang paling kos efektif.