Pemilihan dan Desain Perangkat Keamanan dalam Sistem Fotovoltaik

Pembangkit listrik umumnya dipasang di hutan belantara, atau di atas atap, dan komponennya harus dipasang di udara terbuka. Lingkungan alam sangat buruk, dan bencana alam serta bencana akibat ulah manusia tidak bisa dihindari. Bencana alam seperti angin topan, badai salju, serta pasir dan debu akan merusak peralatan. Keamanan pembangkit listrik sangat penting. Baik itu pembangkit listrik kecil terdistribusi atau pembangkit listrik darat skala besar yang terpusat, terdapat risiko tertentu. Oleh karena itu, peralatan tersebut harus dilengkapi dengan alat pengaman khusus, seperti sekring dan alat penangkal petir. , Selalu jaga keamanan pembangkit listrik.

1. Sekering
Sekring CHYT merupakan pelindung arus yang dibuat dengan prinsip memutus rangkaian dengan cara melelehkan lelehan tersebut dengan panas yang dihasilkan dengan sendirinya setelah arus melebihi nilai yang ditentukan dalam jangka waktu tertentu. Sekring banyak digunakan pada sistem distribusi tenaga listrik tegangan rendah, sistem kendali, dan peralatan listrik. Sebagai proteksi hubung singkat dan arus berlebih, sekering adalah salah satu perangkat proteksi yang paling umum digunakan. Sekering pembangkit listrik fotovoltaik dibagi menjadi sekering DC dan sekering AC.
Sisi DC dari pembangkit listrik fotovoltaik menghubungkan beberapa string secara paralel ke bus bar DC dari kotak penggabung DC (skema terpusat) atau inverter string (skema inverter string) sesuai dengan konfigurasi skema. Ketika beberapa rangkaian fotovoltaik dihubungkan secara paralel, jika terjadi gangguan hubung singkat pada rangkaian tertentu, rangkaian lain pada bus DC dan jaringan akan memberikan arus hubung singkat ke titik hubung singkat. Jika tindakan perlindungan yang sesuai tidak dilakukan, hal ini akan menyebabkan terbakarnya peralatan seperti kabel yang terhubung dengannya. Pada saat yang sama, hal ini dapat menyebabkan terbakarnya perlengkapan di dekat peralatan. Saat ini, banyak terjadi kecelakaan kebakaran fotovoltaik atap serupa di Tiongkok, sehingga perlu dipasang perangkat pelindung pada sirkuit paralel setiap rangkaian untuk meningkatkan keselamatan pembangkit listrik fotovoltaik.

Saat ini, sekering DC digunakan dalam kotak penggabung dan inverter untuk proteksi arus lebih. Produsen inverter arus utama juga menganggap sekering sebagai komponen dasar perlindungan DC. Pada saat yang sama, produsen sekering seperti Bussman dan Littelfuse juga telah meluncurkan sekering DC khusus fotovoltaik.
Dengan meningkatnya permintaan sekering DC di industri fotovoltaik, cara memilih sekering DC yang tepat untuk perlindungan yang efektif merupakan masalah yang harus diperhatikan baik oleh pengguna maupun produsen. Saat memilih sekering DC, Anda tidak bisa begitu saja menyalin sekering AC. Spesifikasi kelistrikan dan dimensi struktur, karena terdapat banyak perbedaan spesifikasi teknis dan konsep desain di antara keduanya, berkaitan dengan pertimbangan menyeluruh apakah arus gangguan dapat diputus dengan aman dan andal tanpa kecelakaan.
1) Karena arus DC tidak memiliki titik persimpangan nol saat ini, ketika memutus arus gangguan, busur hanya dapat padam dengan cepat dengan sendirinya di bawah aksi pendinginan paksa pengisi pasir kuarsa, yang jauh lebih sulit daripada memutus arus. Busur AC. Desain yang masuk akal dan metode pengelasan chip, kemurnian dan rasio ukuran partikel pasir kuarsa, titik leleh, metode pengawetan, dan faktor lainnya semuanya menentukan efisiensi dan efek pada pemadaman paksa busur DC.
2) Di bawah tegangan pengenal yang sama, energi busur api yang dihasilkan oleh busur DC lebih dari dua kali lipat energi busur AC. Untuk memastikan bahwa setiap bagian busur dapat dibatasi dalam jarak yang dapat dikontrol dan dengan cepat padam pada saat yang sama, tidak ada bagian yang akan muncul. Busur tersebut dihubungkan langsung secara seri sehingga menyebabkan kumpulan energi yang sangat besar, yang mengakibatkan kecelakaan pada sekering. semburan karena waktu busur terus menerus terlalu lama. Badan tabung sekring DC umumnya lebih panjang dari sekring AC, jika tidak maka ukurannya tidak akan terlihat pada penggunaan normal. Bedanya, ketika arus gangguan terjadi, akan berakibat serius.
3) Menurut data yang direkomendasikan dari Organisasi Teknologi Sekring Internasional, panjang badan sekring harus ditambah 10mm untuk setiap kenaikan tegangan 150V DC, dan seterusnya. Ketika tegangan DC 1000V, panjang badan harus 70mm.
4) Ketika sekering digunakan dalam rangkaian DC, pengaruh kompleks dari energi induktansi dan kapasitansi harus dipertimbangkan. Oleh karena itu, konstanta waktu L/R merupakan parameter penting yang tidak dapat diabaikan. Ini harus ditentukan berdasarkan kejadian dan laju peluruhan arus gangguan hubung singkat pada sistem saluran tertentu. Evaluasi yang akurat tidak berarti Anda bisa memilih jurusan atau minor sesuka hati. Karena konstanta waktu L/R sekering DC menentukan energi busur putus, waktu putus, dan tegangan tembus, ketebalan dan panjang badan tabung harus dipilih secara wajar dan aman.
Sekering AC: Pada ujung keluaran inverter off-grid atau ujung masukan catu daya internal inverter terpusat, sekering AC harus dirancang dan dipasang untuk mencegah beban dari arus lebih atau korsleting.

2. Pelindung petir
Bagian utama dari sistem fotovoltaik dipasang di udara terbuka, dan area distribusinya relatif luas. Komponen dan penyangganya merupakan penghantar yang cukup menarik terhadap petir sehingga menimbulkan bahaya sambaran petir langsung dan tidak langsung. Pada saat yang sama, sistem tersebut terhubung langsung dengan peralatan dan bangunan listrik terkait, sehingga sambaran petir ke sistem fotovoltaik juga akan melibatkan peralatan, bangunan, dan beban listrik terkait. Untuk menghindari kerusakan petir pada sistem pembangkit listrik fotovoltaik, perlu dipasang sistem proteksi petir dan pentanahan.
Petir merupakan fenomena pelepasan muatan listrik di atmosfer. Pada saat terbentuknya awan dan hujan, sebagiannya mengakumulasi muatan positif, dan sebagian lagi mengakumulasi muatan negatif. Ketika muatan-muatan ini terakumulasi sampai batas tertentu, akan terjadi fenomena pelepasan muatan yang membentuk petir. Petir terbagi menjadi petir langsung dan petir induksi. Sambaran petir langsung mengacu pada sambaran petir yang langsung menimpa susunan fotovoltaik, sistem distribusi daya DC, peralatan listrik dan kabelnya, serta area di sekitarnya. Ada dua cara intrusi sambaran petir langsung: yang pertama adalah pelepasan langsung susunan fotovoltaik, dll., sehingga sebagian besar arus petir berenergi tinggi dimasukkan ke dalam gedung atau peralatan, saluran; yang lainnya adalah petir dapat langsung melewati penangkal petir, dll. Perangkat yang menyalurkan arus petir ke dalam tanah melepaskan muatannya, menyebabkan potensi tanah meningkat secara instan, dan sebagian besar arus petir dihubungkan secara terbalik ke peralatan dan saluran. melalui kabel ground pelindung.

Petir induktif mengacu pada sambaran petir yang terjadi di dekat atau jauh dari gedung, peralatan, dan saluran terkait, yang menyebabkan tegangan lebih pada bangunan, peralatan, dan saluran terkait. Lonjakan tegangan lebih ini dihubungkan secara seri melalui induksi elektrostatik atau induksi elektromagnetik. pada peralatan dan saluran elektronik terkait, menyebabkan kerusakan pada peralatan dan saluran.
Untuk sistem pembangkit listrik skala besar atau fotovoltaik yang dipasang di lapangan terbuka dan pegunungan tinggi, terutama di daerah rawan petir, harus dilengkapi dengan perangkat grounding proteksi petir.
Perangkat proteksi lonjakan (Surge Protection Device) adalah perangkat yang sangat diperlukan dalam proteksi petir pada peralatan elektronik. Dulu disebut "penangkal petir" atau "pelindung tegangan lebih". Singkatan bahasa Inggrisnya adalah SPD. Fungsi pelindung lonjakan arus adalah untuk membatasi tegangan lebih sesaat yang masuk ke saluran listrik dan saluran transmisi sinyal dalam rentang tegangan yang dapat ditahan oleh peralatan atau sistem, atau untuk membocorkan arus petir yang kuat ke dalam tanah, untuk melindungi yang dilindungi. peralatan atau sistem agar tidak rusak. Rusak karena benturan. Berikut ini adalah uraian parameter teknis utama arester yang biasa digunakan pada sistem pembangkit listrik fotovoltaik.

(1) Tegangan operasi kontinu maksimum Ucpv: Nilai tegangan ini menunjukkan tegangan maksimum yang dapat diterapkan pada arester. Di bawah tegangan ini, arester harus dapat bekerja normal tanpa kegagalan. Pada saat yang sama, tegangan dibebani secara terus menerus pada arester tanpa mengubah karakteristik kerja arester.
(2) Arus pelepasan terukur (In): Disebut juga arus pelepasan nominal, yang mengacu pada nilai puncak arus dari bentuk gelombang arus petir 8/20μs yang dapat ditahan oleh arester.
(3) Arus pelepasan maksimum Imax: Ketika gelombang petir standar dengan bentuk gelombang 8/20ms diterapkan ke pelindung satu kali, nilai puncak maksimum arus kejut yang dapat ditahan oleh pelindung.
(4) Tingkat proteksi tegangan Naik (Masuk): Nilai maksimum pelindung pada pengujian berikut: tegangan flashover dengan kemiringan 1KV/ms; tegangan sisa dari arus pelepasan pengenal.
Pelindung lonjakan arus menggunakan varistor dengan karakteristik nonlinier yang sangat baik. Dalam keadaan normal, pelindung lonjakan arus berada dalam kondisi resistansi yang sangat tinggi, dan arus bocor hampir nol, memastikan pasokan daya normal ke sistem tenaga. Ketika terjadi tegangan lebih pada sistem tenaga, pelindung lonjakan arus akan segera menyala dalam waktu nanodetik untuk membatasi besarnya tegangan lebih dalam rentang kerja aman peralatan. Pada saat yang sama, energi tegangan lebih dilepaskan. Selanjutnya, pelindung dengan cepat berubah ke keadaan impedansi tinggi, sehingga tidak mempengaruhi pasokan daya normal sistem tenaga.

Petir selain dapat menimbulkan lonjakan tegangan dan arus, juga akan terjadi pada saat penutupan dan pemutusan rangkaian daya tinggi, saat menghidupkan atau mematikan beban induktif dan beban kapasitif, serta terputusnya sistem tenaga besar atau transformator. Tegangan dan arus lonjakan switching yang besar juga akan menyebabkan kerusakan pada peralatan dan saluran terkait. Untuk mencegah induksi petir, varistor ditambahkan ke ujung masukan DC inverter berdaya rendah. Arus pelepasan maksimum dapat mencapai 10kVA, yang pada dasarnya dapat memenuhi kebutuhan sistem proteksi petir fotovoltaik rumah tangga.