Защита цепей постоянного тока в солнечных энергосистемах: 7 важных рекомендаций для проектов на Ближнем Востоке

Системы защиты солнечных установок постоянного тока на Ближнем Востоке должны надежно функционировать в условиях высокой температуры окружающей среды, интенсивного УФ-излучения, запыленности воздуха, прибрежной солености и значительных суточных перепадов температур. Для проектов в Саудовской Аравии, ОАЭ, Катаре и Омане эти условия напрямую влияют на выбор компонентов и долгосрочную электробезопасность.

Для EPC-подрядчиков и закупщиков оборудования недостаточно выбирать компоненты только по номинальному напряжению и току. Вся система защиты постоянного тока должна сохранять надежность при фактической температуре установки, безопасно отключать токи короткого замыкания и быть согласована с конструкцией фотоэлектрического массива, инвертора и системы заземления.

В этом руководстве объясняется, как оценивать четыре основных компонента защиты солнечных фотоэлектрических систем:

• Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока
• Плавкие вставки gPV и держатели предохранителей
• Автоматические выключатели постоянного тока
• Выключатели-разъединители постоянного тока

Краткое руководство по выбору компонентов защиты солнечных систем постоянного тока

Почему пустынные условия влияют на выбор компонентов

Высокая температура

Корпуса для фотоэлектрических систем, установленные на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами, могут нагреваться значительно сильнее окружающего воздуха. Высокие температуры могут снизить допустимый длительный ток автоматических выключателей и держателей предохранителей, ускорить старение изоляции, увеличить переходное сопротивление контактов и сократить срок службы устройств защиты от перенапряжений (УЗИП).

Запрашивайте у поставщиков данные о снижении номинальных характеристик в зависимости от температуры, вместо того чтобы полагаться на номинальный ток, указанный на заводской табличке, при максимальной температуре внутри корпуса на объекте.

Пыль и песок

Мелкая пыль может проникать в плохо герметизированные корпуса, скапливаться вокруг клемм и препятствовать отводу тепла. Пыль в сочетании с влажностью или солью также может создавать токопроводящие пути по поверхностям изоляции.

Проверяйте класс защиты IP корпуса, конструкцию кабельных вводов, а также пути утечки и воздушные зазоры. Компонент и его корпус должны рассматриваться как единая система.

УФ-излучение и прибрежная коррозия

Уличные разъединители, маркировки, кабельные вводы и полимерные корпуса должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к УФ-излучению. Для проектов вблизи побережья Персидского залива также следует учитывать стойкость к соляному туману и коррозии для клемм, крепежных элементов и открытых металлических частей.

Руководство Дубая по подключению распределенных возобновляемых источников энергии требует, чтобы блоки объединения фотоэлектрических стрингов были защищены от воздействия температуры, УФ-излучения, пыли и солености. Это полезный принцип закупок для всего региона, хотя каждый проект должен соответствовать применимым для него нормам.

1. Выбор устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянного тока

УЗИП постоянного тока ограничивает переходные перенапряжения, вызванные воздействием молнии или коммутационными процессами, и отводит импульсный ток на землю. Оно должно быть спроектировано для использования в фотоэлектрических системах постоянного тока; УЗИП переменного тока не должно использоваться на стороне постоянного тока.

Проверка максимального длительного рабочего напряжения

Значение Ucpv УЗИП должно быть выше максимально возможного напряжения холостого хода фотоэлектрического массива при самых низких расчетных температурах проекта. Не выбирайте его, основываясь только на номинальном рабочем напряжении инвертора.

К распространенным классам систем относятся 600 В пост. тока для небольших систем, 1000 В пост. тока для многих крышных и коммерческих систем и 1500 В пост. тока для проектов промышленного масштаба.

Выберите тип 1+2 или тип 2 на основе оценки рисков.

УЗИП постоянного тока типа 2 обычно используются для защиты от наведенных грозовых перенапряжений и коммутационных скачков напряжения. Устройства типа 1+2 могут потребоваться там, где необходима способность выдерживать токи молнии, включая объекты, оснащенные внешней системой молниезащиты.

Руководство по проектированию фотоэлектрических систем в Саудовской Аравии описывает согласованное размещение УЗИП на стороне постоянного и переменного тока, а также дополнительную защиту на стороне постоянного тока в случаях, когда это необходимо из-за большой длины кабелей. Окончательное размещение и тип устройства должны соответствовать оценке рисков молнии для конкретного проекта и действующим местным требованиям.

Чек-лист покупателя УЗИП постоянного тока

• Соответствие стандарту IEC 61643-31 для фотоэлектрических систем постоянного тока
• Правильное значение Ucpv для максимального напряжения стринга
• Подходящие номиналы тока разряда
• Уровень защиты по напряжению, совместимый с инвертором
• Тепловое расцепление и индикация состояния
• Сменные картриджи
• Опциональная дистанционная сигнализация для контролируемых систем

Узнайте больше о Kuangya СПД постоянного тока, включая УЗИП постоянного тока типа 1+2 на 1500 В.

2. Выбор предохранителей gPV и держателей

Фотоэлектрические цепочки могут подавать обратный ток в неисправную параллельную цепочку. Правильно подобранный предохранитель gPV прерывает этот ток до того, как кабели и модули получат термические повреждения.

Используйте фотоэлектрический предохранитель с рабочей характеристикой gPV, а не предохранитель общего назначения для цепей переменного тока. Его номинальное напряжение должно соответствовать максимальному напряжению постоянного тока фотоэлектрической системы, а отключающая способность по постоянному току должна быть достаточной.

Предоставьте поставщику следующие данные:

• Ток короткого замыкания модуля (Isc)
• Максимальный номинал последовательного предохранителя модуля
• Количество параллельных стрингов
• Максимальное напряжение системы
• Ожидаемая температура внутри корпуса
• Допустимая токовая нагрузка кабеля
• Требуемый типоразмер предохранителя

Не упускайте из виду держатель. Убедитесь в соответствии размеров, номинального напряжения постоянного тока, сниженной номинальной непрерывной токовой нагрузки, момента затяжки клемм, диапазона сечений проводников, а также требуемых путей утечки и электрических зазоров.

Kuangya поставляет Предохранители и держатели gPV на 1000 В и 1500 В, включая Держатель KYPV-63D на 1500 В.

3. Выбор автоматического выключателя постоянного тока

Дугу постоянного тока гасить сложнее, чем дугу переменного тока, поскольку постоянный ток не имеет естественного перехода через ноль. Поэтому фотоэлектрический (PV) выключатель должен иметь подтвержденный номинал напряжения постоянного тока и отключающую способность.

Используйте автоматический выключатель постоянного тока (DC MCB) для цепей с меньшим током, ответвлений и небольших фидеров в пределах его сертифицированных характеристик. Используйте автоматический выключатель в литом корпусе постоянного тока (DC MCCB), если требуется более высокий ток, регулируемая защита или большая отключающая способность.

Некоторые высоковольтные выключатели постоянного тока достигают своего полного номинального напряжения за счет последовательного соединения нескольких полюсов. Следуйте схеме подключения и маркировке полярности производителя; никогда не определяйте полный номинал по одному полюсу.

Контрольный список покупателя автоматических выключателей постоянного тока

• Номинальное напряжение выше максимального напряжения цепи
• Номинальный ток с учетом температурного снижения характеристик
• Отключающая способность выше ожидаемого тока короткого замыкания
• Правильное количество полюсов и одобренное последовательное соединение
• Подходящая кривая отключения
• Соответствие стандарту IEC 60947-2
• Правильный диапазон сечений проводников и момент затяжки клемм

Обзор Kuangya Модели автоматических выключателей постоянного тока (DC MCB) до 1000 В пост. тока и 125 А. Для фидеров с более высоким напряжением или током запрашивайте соответствующий автоматический выключатель в литом корпусе (DC MCCB).

Выбор выключателя нагрузки постоянного тока

Выключатель нагрузки постоянного тока обеспечивает надежную изоляцию для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания. Он не является автоматической заменой защиты от сверхтоков.

Покупателям следует проверить:

• Подтвержденный номинал разрыва нагрузки постоянного тока
• Напряжение и ток при температуре установки
• Требуемая 2-полюсная или 4-полюсная конфигурация
• Возможность блокировки в положении «ВЫКЛ»
• Устойчивый к УФ-излучению корпус со степенью защиты IP65/IP66 для наружной установки
• Соответствующие клеммы и кабельные вводы
• Соответствие стандарту IEC 60947-3

Компания Kuangya предлагает DC-выключатели нагрузки на DIN-рейку и в корпусе IP66.

Согласованные компоненты защиты цепей постоянного тока для солнечных электростанций

Эти устройства выполняют различные функции:

1. Предохранитель типа gPV защищает цепочку от неисправностей, вызванных обратным током.
2. Автоматический выключатель постоянного тока защищает соответствующую ветвь или фидер.
3. УЗИП постоянного тока ограничивает переходные перенапряжения.
4. Разъединитель создает точку безопасной изоляции.

Координация должна учитывать расчет токов короткого замыкания, ограничения инвертора, схему заземления, сечение кабеля, температуру внутри корпуса и требования энергоснабжающей организации. Номинальные параметры компонентов нельзя проверять независимо друг от друга.

Контрольный список для запроса коммерческих предложений (RFQ) для EPC-подрядчиков на Ближнем Востоке

Укажите следующую информацию:

• Страна и местоположение проекта
• Применение: крышная установка, коммерческий/промышленный объект или объект коммунального масштаба
• Номинальное и максимальное напряжение постоянного тока
• Напряжение холостого хода (Voc) и ток короткого замыкания (Isc) модуля
• Количество стрингов
• Требуемые номинальные токи
• Расчетный ток короткого замыкания
• Максимальная температура окружающей среды и температура внутри корпуса
• Установка внутри или вне помещений
• Требуемые показатели IP, устойчивости к УФ-излучению и коррозии
• Применимые стандарты IEC и местные сертификаты соответствия
• Количество, бренд и график поставок

Особенности защиты цепей постоянного тока в солнечных электростанциях в зависимости от страны

Саудовская Аравия: требования к теплостойкости, коммунальным сетям и удаленным объектам

Солнечные электростанции в Саудовской Аравии часто сочетают высокую температуру окружающей среды с удаленным расположением объектов и большой протяженностью кабельных трасс постоянного тока. Практическая конструкция защиты цепей постоянного тока должна учитывать температуру внутри корпуса, а не полагаться только на заявленную температуру наружного воздуха. Запрашивайте у поставщика кривые снижения номинальных характеристик (derating curves) для каждого автоматического выключателя постоянного тока, держателя фотоэлектрических предохранителей и выключателя-разъединителя, используемых внутри сумматора (комбайнер-бокса).

Большая протяженность кабельных трасс также может увеличить риск воздействия наведенного импульсного перенапряжения. Поэтому схему размещения УЗИП постоянного тока следует рассматривать в комплексе с прокладкой кабелей, расположением инвертора, риском удара молнии и проектом заземления. При закупках для промышленных объектов покупателям следует запрашивать документацию об испытаниях по стандартам IEC, данные о прослеживаемости партий, значения момента затяжки клемм и четкие артикулы запасных частей перед утверждением образцов.

ОАЭ и побережье Персидского залива: пыль, влажность и соленость

В ОАЭ, Катаре, Бахрейне и прибрежных районах Омана мелкая пыль может смешиваться с влагой и солью, содержащимися в воздухе. Эта смесь повышает риск коррозии и может привести к образованию токопроводящих загрязнений на недостаточно защищенных поверхностях изоляции. Оборудование для солнечных электростанций на Ближнем Востоке должно использовать соответствующие уплотнения корпусов, коррозионностойкие клеммы, устойчивые к УФ-излучению пластики и кабельные вводы, соответствующие требуемому классу защиты IP.

Для проектов на крышах необходимо проверить, останется ли устройство секционирования доступным при прямом солнечном свете. Запираемый выключатель-разъединитель постоянного тока с четкой маркировкой положений помогает техническим специалистам безопасно проводить обслуживание. Индикаторы состояния УЗИП постоянного тока также должны быть видны без открытия отсеков под напряжением, если это позволяет конструкция корпуса.

Тендерная документация, снижающая проектные риски

Низкая цена предложения не гарантирует, что компонент подходит для эксплуатации в условиях пустыни. Полное технико-коммерческое предложение должно содержать информацию о производителе, модели, номинальном напряжении постоянного тока, токе, отключающей способности, диапазоне рабочих температур, применимом стандарте IEC и схеме подключения. Для фотоэлектрических предохранителей запрашивайте данные как по плавкой вставке типа gPV, так и по соответствующему держателю, поскольку тепловые характеристики зависят от сборки в целом.

Перед началом массового производства сравните утвержденные образцы с итоговой спецификацией материалов (BOM). Проверьте язык маркировки, обозначения полярности, диапазон сечений проводников, момент затяжки, упаковку и количество запасных частей. Для OEM-заказов предусмотрите коды прослеживаемости на изделиях и упаковке, чтобы в случае возникновения проблем на объекте их можно было связать с конкретной производственной партией.

Рекомендуемые запасные части и планирование технического обслуживания

Для проектов в пустыне необходимо планировать запас комплектующих до ввода в эксплуатацию. К полезным запчастям относятся сменные картриджи УЗИП постоянного тока, плавкие вставки для фотоэлектрических систем с соответствующими номиналами, вспомогательные контакты, а также автоматические выключатели или разъединители постоянного тока для критически важных фидеров. Храните запасные части в соответствии с ограничениями производителя по температуре и влажности, а также физически разделяйте компоненты с разными номинальными напряжениями, чтобы снизить вероятность ошибок при монтаже.

Во время плановой проверки технические специалисты должны обращать внимание на попадание пыли, изменение цвета, ослабление соединений, коррозию, повреждение уплотнений и срабатывание индикаторов УЗИП. Тепловизионный контроль при характерной нагрузке помогает выявить аномальное сопротивление на клеммах. Эти записи о техническом обслуживании также предоставляют EPC-командам данные для улучшения спецификаций защиты цепей постоянного тока в будущих солнечных электростанциях. Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать автоматический выключатель переменного тока или УЗИП в цепи постоянного тока фотоэлектрической системы?

Нет, если производитель прямо не указывает требуемые номинальные характеристики постоянного тока для конкретного изделия и конфигурации.

Подходит ли оборудование на 1000 В для фотоэлектрической системы на 1500 В?

Нет. Каждый компонент, находящийся под напряжением цепи, должен иметь соответствующие номинальные характеристики для максимального напряжения постоянного тока.

Какой компонент защиты является наиболее важным?

Не существует универсальной замены для скоординированной защиты. Предохранители, автоматические выключатели, УЗИП и разъединители предназначены для устранения различных видов опасностей.

Что дистрибьютор должен запрашивать у поставщика-производителя (OEM)?

Запрашивайте технические паспорта, сертификаты или протоколы испытаний, информацию о снижении номинальных характеристик, схемы подключения, значения момента затяжки клемм, сведения о прослеживаемости и образцы.

Закупайте компоненты защиты солнечных электростанций постоянного тока у компании Kuangya

Kuangya поставляет устройства защиты от перенапряжения (УЗИП) постоянного тока, плавкие вставки и держатели gPV, автоматические выключатели постоянного тока и выключатели-разъединители постоянного тока для фотоэлектрических систем. Доступны варианты для стандартных напряжений 1000 В и 1500 В, а также услуги OEM-маркировки и упаковки для дистрибьюторов и проектных заказчиков.

Отправьте требования по напряжению, току, количеству и стране реализации проекта, чтобы info@cnkuangya.com или запросить коммерческое предложение.

Аэрозольное устройство пожаротушения — СпецификацияРуководство по проектированию солнечных фотоэлектрических систем от Saudi Electricity Company: https://www.se.com.sa/-/media/sec/Sustainability/Solar-PV/ProceduresandGuides/14SEC–Best-practice-for-designing-a-PV-systemv2Clean.ashx

Инженерное примечание: перед установкой выбор оборудования должен быть проверен на соответствие актуальной проектной спецификации, документации производителя и применимым местным нормативным требованиям.