Għażla ta' Apparati ta' Protezzjoni minn Żieda fil-Vultaġġ għal Sistemi PV – Tipi ta' SPDs
Il-ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka (PV) hija sors ewlieni ta' enerġija rinnovabbli u hija kompetittiva ħafna ekonomikament meta mqabbla mal-ġenerazzjoni tradizzjonali tal-enerġija. Sistemi PV żgħar distribwiti, bħal pannelli solari fuq il-bejt, qed isiru dejjem aktar popolari. Sistemi PV fuq il-bejt jinvolvu kemm distribuzzjoni AC kif ukoll DC b'vultaġġi li jilħqu sa 1500V. In-naħa DC, speċjalment il-pannelli PV, tista' tkun esposta direttament għal sajjetti f'żoni ta' riskju għoli, u dan jagħmilhom vulnerabbli għal ħsara mis-sajjetti.
Il-protezzjoni mis-sajjetti għall-bini hija maqsuma fi protezzjoni esterna (Sistema ta' Protezzjoni mis-Sajjetti, LPS) u protezzjoni interna (Miżuri ta' Protezzjoni kontra ż-Żieda fil-Vultaġġ, SPM), ibbażata fuq ir-riskju tas-sajjetti. L-Apparati ta' Protezzjoni kontra ż-Żieda fil-Vultaġġ (SPDs), bħala parti mill-protezzjoni interna, jissalvagwardjaw kontra vultaġġi żejda temporanji kkawżati minn sajjetti atmosferiċi jew operazzjonijiet ta' swiċċjar. L-SPDs huma installati barra t-tagħmir protett u jiffunzjonaw prinċipalment kif ġej: meta ma jkunx hemm żieda fil-vultaġġ fis-sistema tal-enerġija, l-SPD ma jaffettwax b'mod sinifikanti l-operat normali tas-sistema li jipproteġi. Meta sseħħ żieda fil-vultaġġ, l-SPD joffri impedenza baxxa, u jiddevja l-kurrent taż-żieda fil-vultaġġ minnu nnifsu u jillimita l-vultaġġ għal livell sigur. Wara li tgħaddi ż-żieda fil-vultaġġ u kwalunkwe kurrent residwu jkun spiċċa, l-SPD jirritorna għal stat ta' impedenza għolja.
1. Il-Post tal-Installazzjoni ta' Apparati Protettivi kontra Żidiet fil-Vultaġġ (SPD)
Il-post tal-installazzjoni tal-SPDs huwa determinat skont il-grad ta’ theddida mis-sajjetti u bbażat fuq il-kunċett taż-Żoni ta’ Protezzjoni mis-Sajjetti (LPZ) fl-IEC 62305. Il-vultaġġi żejda temporanji jitnaqqsu progressivament għal livell sikur, li jrid ikun taħt il-vultaġġ li jiflaħ it-tagħmir protett. Kif muri fil-Figura, l-SPDs huma installati fil-konfini ta’ dawn iż-żoni, u dan jagħti lok għall-kunċett ta’ protezzjoni kontra ż-żidiet fil-vultaġġ b’ħafna livelli użata f’sistemi ta’ vultaġġ baxx. Għas-sistemi PV, l-enfasi hija fuq il-prevenzjoni taż-żidiet fil-vultaġġ tas-sajjetti milli jidħlu min-naħat tal-AC u tad-DC, u b’hekk jiġu protetti komponenti kritiċi bħall-inverters.
2. Klassijiet tat-Test tal-Apparati Protettivi kontra ż-Żieda fil-Vultaġġ (SPD)
Skont l-IEC 61643-11, l-SPDs huma kklassifikati fi tliet kategoriji ta' testijiet ibbażati fuq it-tip ta' impuls tal-kurrent tas-sajjetti li huma ddisinjati biex jifilħu għalih. It-testijiet tat-Tip I (immarkati bħala T1) huma maħsuba biex jissimulaw kurrenti parzjali tas-sajjetti li jistgħu jitwasslu f'bini. Dawn jużaw forma ta' mewġa ta' 10/350 µs, kif muri fil-Figura blow, u tipikament jiġu applikati fil-konfini bejn LPZ0 u LPZ1—bħal fil-bordijiet tad-distribuzzjoni ewlenin jew fil-konnessjonijiet tat-transformers ta' vultaġġ baxx. L-SPDs għal dan il-livell ġeneralment ikunu tat-tip li jaqilbu l-vultaġġ, b'komponenti bħal tubi ta' skarika tal-gass jew spark gapijiet (eż., lakuni tal-ħorn jew lakuni tal-grafita).
It-testijiet tat-Tip II (T2) u tat-Tip III (T3) jużaw impulsi ta' durata iqsar. L-SPDs tat-Tip II ġeneralment huma apparati li jillimitaw il-vultaġġ li jużaw komponenti bħal varisturi tal-ossidu tal-metall (MOVs). Jiġu ttestjati b'kurrent ta' skariku nominali bl-użu ta' forma ta' mewġa ta' kurrent ta' 8/20 µs (ara l-Figura blow), u huma responsabbli biex jillimitaw aktar il-vultaġġ residwu taż-żieda fil-vultaġġ li ġej mill-apparat ta' protezzjoni upstream. It-testijiet tat-Tip III jużaw ġeneratur tal-mewġ ikkombinat b'vultaġġ ta' 1.2/50 µs u impuls ta' kurrent ta' 8/20 µs (ara l-Figura hawn taħt), li jissimula ż-żidiet fil-vultaġġ eqreb lejn it-tagħmir tal-użu finali.
3. Tip ta' Konnessjoni ta' Apparat Protettiv kontra Żidiet fil-Vultaġġ (SPDs)
Hemm żewġ modi ewlenin ta’ protezzjoni kontra vultaġġi żejda temporanji. L-ewwel waħda hija l-protezzjoni tal-modalità komuni (CT1), li hija mfassla biex tipproteġi kontra żidiet fil-vultaġġ bejn kondutturi ħajjin u PE (ert protettiv). Is-sajjetti, pereżempju, jistgħu jintroduċu vultaġġi għoljin relattivament għall-art f’sistema. Il-protezzjoni tal-modalità komuni tgħin biex ittaffi l-impatt ta’ disturbi esterni bħal dawn, bħas-sajjetti, kif muri hawn taħt.
It-tieni hija l-protezzjoni tal-modalità differenzjali (CT2), li tissalvagwardja kontra ż-żidiet fil-vultaġġ bejn il-konduttur tal-linja (L) u l-konduttur newtrali (N). Dan it-tip ta’ protezzjoni huwa speċjalment importanti biex jiġu indirizzati disturbi interni, bħal storbju elettriku jew interferenza ġġenerata fis-sistema nnifisha, kif muri fid-dijagramma hawn taħt.
Bl-implimentazzjoni ta' waħda jew tat-tnejn minn dawn il-modi ta' protezzjoni, is-sistemi elettriċi jistgħu jiġu protetti aħjar minn sorsi potenzjali ta' żidiet fil-vultaġġ, u fl-aħħar mill-aħħar itejbu l-lonġevità u l-affidabbiltà tat-tagħmir konness.
Huwa importanti li wieħed jinnota li l-għażla tal-modi ta' protezzjoni SPD għandha tkun allinjata mas-sistema ta' ertjar fis-seħħ. Għas-sistemi TN, jistgħu jintużaw kemm il-modi ta' protezzjoni CT1 kif ukoll CT2. Madankollu, fis-sistemi TT, CT1 jista' jiġi applikat biss wara RCD. Fis-sistemi IT—partikolarment dawk mingħajr konduttur newtrali—il-protezzjoni CT2 mhijiex applikabbli. Din hija konsiderazzjoni kritika fis-sistemi ta' distribuzzjoni DC li jużaw konfigurazzjonijiet ta' ertjar IT. Id-dettalji jistgħu jinstabu fit-tabella hawn taħt.
4. Parametri Ewlenin ta' Apparati Protettivi kontra Żidiet fil-Vultaġġ (SPD)
Skont l-istandard internazzjonali IEC 61643-11, il-karatteristiċi u t-testijiet tal-SPDs konnessi ma' sistemi ta' distribuzzjoni tal-enerġija ta' vultaġġ baxx huma definiti, kif muri fil-Figura 7.
(1) Livell ta' Protezzjoni tal-Vultaġġ ('il Fuq)
L-aktar aspett importanti fl-għażla ta' SPD huwa l-livell ta' protezzjoni tal-vultaġġ tiegħu (Up), li jikkaratterizza l-prestazzjoni tal-SPD fil-limitazzjoni tal-vultaġġ bejn it-terminals. Dan il-valur għandu jkun ogħla mill-vultaġġ massimu tal-ikklampjar. Dan jintlaħaq meta l-kurrent li jgħaddi mill-SPD ikun ugwali għall-kurrent nominali tal-ħruġ In. Il-livell ta' protezzjoni tal-vultaġġ magħżul għandu jkun aktar baxx mill-vultaġġ li jiflaħ għall-impuls Uw tat-tagħbija. Fil-każ ta' sajjetti, il-vultaġġ fit-terminals tal-SPD ġeneralment jinżamm taħt Up. Għas-sistemi PV DC, it-tagħbija ġeneralment tirreferi għall-moduli PV u l-invertituri.
(2) Vultaġġ Massimu ta' Operazzjoni Kontinwa (Uc)
Uc huwa l-vultaġġ DC massimu li jista' jiġi applikat kontinwament għall-modalità ta' protezzjoni tal-SPD. Jiġi magħżul abbażi tal-vultaġġ nominali u l-konfigurazzjoni tal-ertjar tas-sistema u jservi bħala l-limitu ta' attivazzjoni tal-SPD. Għan-naħa DC tas-sistemi PV, Uc għandu jkun akbar minn jew ugwali għall-Uoc Max tal-firxa PV. Uoc Max jirreferi għall-ogħla vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ bejn it-terminals ħajjin u bejn it-terminal ħaj u l-art fil-punt magħżul tal-firxa PV.
(3) Kurrent Nominali tal-Ħruġ (In)
Dan huwa l-ogħla valur ta' kurrent ta' forma ta' mewġa ta' 8/20 μs li jgħaddi mill-SPD, użat għal testijiet tat-Tip II u għal testijiet ta' prekondizzjonament f'Tip I u Tip IIL-IEC teħtieġ li l-SPD ikun jista' jiflaħ mill-inqas 19-il skariku ta' kurrent ta' mewġa ta' 8/20 μs. Iktar ma jkun għoli l-valur In, iktar ikun twil il-ħajja tal-SPD, iżda l-ispiża tiżdied ukoll.
(4) Kurrent tal-Impuls (Iimp)
Definita minn tliet parametri: il-quċċata tal-kurrent (Ipeak), iċ-ċarġ (Q), u l-enerġija speċifika (W/R), din il-kurrent tintuża f' Tip I testijiet. Il-forma tal-mewġa tipika hija 10/350 μs.