حماية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية من الصواعق: لماذا تُعدّ أجهزة الحماية من الصواعق ضرورية؟

لن أنسى أبدًا اليوم الذي قضت فيه صاعقة واحدة على هامش ربح ستة أشهر في محطة توليد طاقة بقدرة 5 ميغاواط في أريزونا. دمرت ومضة واحدة 42 محولًا كهربائيًا، واختفت معها مكافأة الربع الأخير من العام. غيّر هذا الحدث طريقة تصميمي لكل محطة توليد طاقة.

تُعد أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) الطريقة الوحيدة الفعالة من حيث التكلفة لمنع طاقة البرق من الانتقال عبر سلاسل التيار المستمر وصناديق تجميع التيار المتردد.أقوم الآن بتركيبها على طرفي كل كابل. ومنذ ذلك الحين، انخفضت مطالبات التأمين الخاصة بي إلى الصفر.

إذا كنت تدير نظام طاقة شمسية بقدرة تزيد عن 500 كيلوواط، فتابع القراءة. سأوضح لك بالتفصيل الطريقة التي أختار بها أجهزة الحماية من الصواعق، وأضعها، وأشتريها، حتى لا يؤثر انقطاع التيار الكهربائي على سير الأمور.

 SPD ليس جهازًا قائمًا بذاته أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذات الضغط المنخفض

كنتُ أتعامل مع أجهزة الحماية من الصواعق (SPDs) كما لو كانت صمامات أمان متطورة - أركبها، وأشدّ أطرافها، وأكتفي بذلك. لكن هذا تغير بعد أن تجاوزت صاعقة مباشرة ثلاثة أجهزة حماية من الصواعق "معزولة" وأحرقت جهاز الكمبيوتر الخاص بالمراقبة. لقد غيّر هذا العطل طريقة تفكيري إلى الأبد.

جهاز SPD ليس سوى مكون واحد في مجموعة كاملة نظام الحماية من الصواعق (LPS).يجب أن يعمل النظام بالتنسيق مع أنظمة الربط والحماية والتأريض بحيث يرتفع وينخفض ​​الهيكل بأكمله معًا أثناء حدوث ارتفاع مفاجئ في التيار. هذا ليس مجرد كلام نظري، بل هو واقع ميداني.

لماذا يفشل التفكير "الفردي" في اضطراب المعالجة الحسية؟

لا يكترث البرق ببيانات المواصفات، فهو يتبع مسارات المعاوقة. عندما ركّبتُ جهاز حماية من الصواعق (SPD) بقوة 1000 فولت في غلاف بلاستيكي بدون لوحة خلفية معدنية، انطلقت الصاعقة ببساطة إلى أقرب مسمار ووصلت إلى جهاز الحماية من الصواعق (MLPE). استجاب جهاز الحماية من الصواعق بشكل صحيح، لكن... نظامفشلت العملية لأن الغلاف ظل عائماً عند 40 كيلو فولت لمدة 3 ميكروثانية.

إليكم ما أصر عليه الآن في كل مشروع:

1. غلاف معدني موصول بنفس قضيب التأريض الخاص بالعاكس.

2. أطوال الأسلاك أقل من 0.5 متر على كل من الخط والأرض.

3.A 6 AWG حلقة نحاسية عارية تربط كل إطار وحدة.

تكلف هذه الخطوات أقل من 12 دولارًا لكل سلسلة نصية، لكنها قللت من عدد المكالمات الواردة إلى موقعي بنسبة 80%.

السلسلة المكونة من أربعة أجزاء التي يرغب كل مفتش في رؤيتها

أقوم بالتحقق من أربعة عناصر قبل أن تقوم شركة المرافق بفصل الخدمة:

1. محطة جوية فوق أعلى جهاز تتبع.

2. موصل سفلي موصول بشبكة أرضية 5 أوم.

3. الترابط المتساوي الجهد لكل مكون معدني.

4. أجهزة الحماية من الصواعق على خطوط التيار المستمر والتيار المتردد وخطوط الإشارة - كل منها مزود بفصل حراري و IP66.

إذا أغفلتَ خطوةً واحدةً، فستتلقى إنذارًا. الآن، أقوم بتصوير كل خطوة وإرفاقها بملف التشغيل والصيانة. تُعجب البنوك بهذه الوثائق، وقد انخفضت مدة سدادي من 60 يومًا إلى 21 يومًا.

كيفية اختيار جهاز الحماية من الصواعق المناسب لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاص بك

في يونيو الماضي، شجعني أحد الموردين على شراء وحدات 600 فولت "رخيصة وسهلة الاستخدام" لسلسلة 1000 فولت. بعد أسبوعين، تسبب إضراب قريب في تلف أجهزة MOV، وأصبح ضمان العاكس لاغيًا. تحملت الخسارة، وقمت بإعداد هذه القائمة لتجنب تكرار ذلك.

أقوم بمطابقة ثلاث قيم مع كل موقع: أقصى جهد تيار مستمر، وتيار قصر الدائرة، ومستوى التعرض للصواعق.ثم أختار جهاز SPD مع Uc أعلى بنسبة 20% على الأقل من Voc و Iimp بقيمة 12.5 كيلو أمبير (10/350 ميكروثانية) أو أعلى.

تصنيف الجهد: قاعدة 1200 فولت

أقيس جهد الدائرة المفتوحة (Voc) في أبرد صباحات السنة وأضيف 20%. في دنفر، كانت النتيجة 1080 فولت، لذا انتقلت إلى جهاز حماية من الصواعق (SPD) بجهد 1200 فولت. توفير 4 دولارات باختيار جهاز بجهد 1000 فولت ليس مجديًا - فتكلفة عطل واحد تفوق تكلفة 500 جهاز حماية من الصواعق.

التقييم الحالي: لماذا لا يكفي 6.25 كيلو أمبير للمزارع الكبيرة

لا يتطلب معيار NEC 690 سوى 6.25 كيلو أمبير (8/20 ميكروثانية)، لكن محطات الطاقة الشمسية الكبيرة تتعرض لأحداث متعددة النبضات. أقوم بقياس Iimp باستخدام هذا الجدول:

مضاعفة التصنيف تضيف حوالي 9 دولارات لكل وحدة، لكن شركة التأمين الخاصة بي خفضت القسط بنسبة 15%. هذا الخصم وحده غطى تكلفة نظام الحماية من الحرائق في موقع بقدرة 6 ميغاواط.

الفصل الحراري والإشارات عن بعد

في إحدى المرات، فقدتُ سلسلةً من الألواح الشمسية بقدرة 75 كيلوواط بسبب ارتفاع درجة حرارة مُقاوم أكسيد المعدن (MOV) واشتعاله. الآن، لا أشتري إلا أجهزة الحماية من الصواعق المزودة بفصل حراري وجهاز إنذار يعمل بوصلة جافة. أقوم بتوصيلها بنظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) ليتلقى الفريق تنبيهًا قبل أن تصل رائحة البلاستيك المحترق إلى الجيران.

نقاط تركيب أجهزة الحماية من الصواعق الرئيسية لضمان موثوقية نظام الحماية من الصواعق الكهروضوئية

شاهدت ذات مرة طاقماً يقوم بتركيب أجهزة SPD على بابفي خزانة العاكس. عملت الأسلاك التي يبلغ طولها مترًا واحدًا كهوائيات، ومع ذلك دخلت الصاعقة إلى ناقل التيار المستمر. انتهى بي الأمر بإعادة توصيل الموقع على نفقتي الخاصة، وقد وضعت هذه القواعد لمنع تكرار ذلك.

حافظ على طول الأسلاك أقل من 0.5 متر، وقم بلف أزواج الأسلاك والأرض، وقم بتركيب أجهزة الحماية من الصواعق على نفس اللوحة المعدنية التي يوجد بها العاكس.وهذا يحافظ على جهد المرور أقل من 600 فولت - وهو أمر آمن لأشباه الموصلات 1200 فولت.

الموقع، الموقع، الموقع

أضع أجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر داخل صندوق التجميع، وليس عند العاكس. هذا يقلل طول السلك إلى 25 سم. أما في جانب التيار المتردد، فأقوم بتركيب جهاز الحماية من زيادة التيار في لوحة فصل الأحمال مباشرة بعد القاطع الرئيسي، لحماية كل من العاكس وعداد الإيرادات.

هندسة التأريض التي تعمل بالفعل

قم بتوصيل طرف التأريض الخاص بجهاز الحماية من الصواعق (SPD) بنفس قضيب النحاس المتصل بهيكل العاكس. استخدم سلكًا بمساحة مقطع 16 مم² مع عزم ربط 20 نيوتن متر، ثم قم بتوصيل سلك نحاسي مكشوف بمساحة مقطع 50 مم² مباشرةً بقضيب التأريض. يجب أن تكون مقاومة جهاز الحماية من الصواعق (SPD) إلى الأرض أقل من 0.1 أوم.

أقوم بتصوير قراءة مقياس المقاومة الدقيقة - وهذا يمنع الجدال مع المهندسين المدققين.

مقاومة للعوامل الجوية وحماية من الأشعة فوق البنفسجية

في الهند، عند درجة حرارة 45 مئوية، اصفرّ غلاف الحماية من الإشعاع الشمسي (SPD) المصنف IP20 وتشقّق خلال ستة أشهر. لذا، أستخدم الآن أغلفة مصنفة IP66 وغدد مقاومة للأشعة فوق البنفسجية. إنّ تكلفة 3 دولارات إضافية لكل وحدة أرخص من تكلفة نقلها بطائرة هليكوبتر إلى موقع صحراوي.

يستغرق تركيب كل سلسلة أقل من ست دقائق، لذا تبقى تكلفة العمالة أقل من 4 دولارات. وهذا يحافظ على عرض أسعاري في مجال الهندسة والمشتريات والإنشاءات تنافسيًا ويرضي مدير المشروع.

أنواع وتصنيفات أجهزة الحماية من الصواعق الموصى بها لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

أحتفظ بورقة صغيرة مُلصقة داخل خزانتي. هذا يمنعني من الإفراط في التفكير عندما يُلوّح مندوب مبيعات بكتيب دعائي لامع.

بالنسبة لسلاسل الخلايا الكهروضوئية ≤ 1500 فولت، أحدد النوع 1+2، 1200 فولت Uc، 50 كيلو أمبير Iimp، IP66، مع فصل حراري.
بالنسبة للتيار المتردد 480 فولت، أستخدم 600 فولت Uc مع 100 كيلو أمبير Imax لأن تغذية الشبكة الكهربائية صلبة.

قائمتي المختصرة من النماذج التي أثبتت فعاليتها ميدانياً

أُخزّن نسخة 50 كيلو أمبير لـ 90% من المشاريع. أما إذا كان الموقع في فلوريدا الساحلية، فأستخدم نسخة 100 كيلو أمبير. مدة التسليم من المصنع 12 يومًا، وتُشحن كل وحدة مع تقرير اختبار وشهادة UL 1449 CB. تُسهّل هذه الأوراق إجراءات التخليص الجمركي في هامبورغ ولوس أنجلوس ومومباي دون أي استفسارات إضافية.

أرقام قطع غيار مخصصة لمصنعي المعدات الأصلية الكبار

عندما احتاجت شركة هندسية ألمانية إلى نموذج 1500 فولت مزود بأسلاك MC4 مُجهزة مسبقًا، قمنا بتصنيعه في غضون سبعة أيام. أضفنا رقمًا تسلسليًا مُشفّرًا ليتمكنوا من مسح كل وحدة ضوئيًا وإدخالها في نظام SAP. كان الحد الأدنى للطلب 200 قطعة فقط، وبلغت الزيادة في السعر 1.20 دولارًا. وفروا 8000 دولار من تكاليف العمالة الميدانية، لذا غطت تكلفة التصنيع المُخصص تكلفته من الشحنة الأولى.

أين تشتري أجهزة الحماية من الصواعق الموثوقة لحماية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

اشتريتُ ذات مرة من تاجر في شنتشن وعدني بشهادة "UL غدًا". لم تصلني الشهادة أبدًا، وبقيت حاويتي في أوكلاند لخمسة أسابيع. الآن أشتري مباشرةً من المصنع، والحياة أسهل بكثير.

أشتري أجهزة الحماية من الحرائق مباشرة من مصنع ليكشينغ في ونتشو.يملكون ملف UL، ويجرون اختبارات تقادم بنسبة 100%، ويقدمون خدمات الشحن بنظام EXW أو DDP. أحصل على ضمان لمدة 24 شهرًا ومجموعة قطع غيار بنسبة 2% مع كل طلب.

لماذا أتجنب استخدام علي بابا للطلبات الكبيرة؟

يُعدّ موقع علي بابا مثاليًا للعينات، وليس لطلبات بقيمة 80,000 دولار. سافرتُ إلى ونتشو، وتفقدتُ المصنع الذي تبلغ مساحته 2,000 متر مربع، والتقيتُ بفريق مراقبة الجودة، ووقّعتُ عقدًا مبدئيًا. تضمن هذه الرحلة التي كلّفت 900 دولار إمدادًا موثوقًا به وأسعارًا ثابتة لمدة 18 شهرًا.

شروط دفع تحمي كلا الطرفين

أتعامل معهم بدفعة أولى 30% و70% عند استلام سند الشحن. بعد طلبيتي الثانية، وافقوا على الشروط. أما بالنسبة للائتمان، فهم يقدمون تسهيلات تصل إلى مليون دولار أمريكي بمجرد تجاوز حجم المبيعات السنوية 200 ألف دولار أمريكي، بنصف سعر الفائدة الذي يقدمه بنكي.

خيارات الخدمات اللوجستية التي أستخدمها

بالنسبة للشحنات في تكساس، أحجز خدمة الشحن بالحاويات الكاملة إلى هيوستن. أما بالنسبة للعملاء الألمان، فأختار الشحن بالسكك الحديدية إلى دويسبورغ، وأُنهي إجراءات الجمارك الأوروبية في غضون ساعات. في كلتا الحالتين، يرسل لي فريق الشحن بيانات تتبع الموقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وبيانات جمركية قبل وصول الحاوية. أقوم بدوري بإرسال هذه البيانات إلى العميل، وبذلك أبدو كبطل دون الحاجة إلى لمس أي منصة نقالة.

خاتمة

لا تنتظر العاصفة القادمة لتحديد ميزانية الصيانة الخاصة بك.
تواصل مع ليكيكسينغللحصول على أسعار الشركات المصنعة الأصلية، أو عينات 1500 فولت، أو عرض أسعار كامل لجهاز الحماية من الصواعق الكهروضوئية.
قد يوفر بريد إلكتروني واحد لموقعك 20 ألف دولار في حدث البرق القادم - دعونا نحافظ على محطة الطاقة الشمسية الخاصة بك تربح، لا تحرق.

التعليمات

1. ما هو جهاز الحماية من زيادة التيار الكهروضوئي؟

يحمي جهاز الحماية من زيادة التيار الكهروضوئي الأنظمة الشمسية من الفولتية الزائدة العابرة الناتجة عن الصواعق أو أحداث التبديل.

2. لماذا تعتبر الحماية من ارتفاع التيار الشمسي مهمة لأنظمة الخلايا الكهروضوئية؟

تمنع الحماية من ارتفاع التيار الشمسي تعطل العاكس، وتلف سلسلة التيار المستمر، وفقدان الطاقة، مما يضمن موثوقية النظام على المدى الطويل.

3. هل أحتاج إلى أجهزة حماية من زيادة التيار المستمر والتيار المتردد لكل من الطاقة الشمسية؟

نعم. أ جهاز حماية من زيادة التيار المستمر للطاقة الشمسية يحمي جانب مصفوفة الخلايا الكهروضوئية، بينما جهاز حماية من ارتفاع التيار المتردد للطاقة الشمسية يحمي خرج العاكس وتوصيل الشبكة.

4. متى يجب عليّ استخدام جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 1+2؟

أ النوع 1+2 SPD يوصى به عندما تتعرض أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للصواعق المباشرة أو القريبة، حيث يوفر حماية مشتركة في جهاز واحد.

5. لماذا يعتبر معيار IEC 61643 مهماً لحماية الخلايا الكهروضوئية من الصواعق؟

ال جهاز الحماية من زيادة التيار IEC 61643 يضمن المعيار أن جهاز الحماية من الصواعق يفي بمتطلبات السلامة والأداء العالمية لمنشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية.