Che cos'è l'spd nel sistema solare?

Popolarità dei sistemi a energia solare

Oggigiorno, i pannelli solari stanno diventando sempre più popolari come fonte di energia alternativa o persino primaria per le abitazioni. Negli ultimi anni, varie ricerche si sono concentrate su come migliorare l'efficienza, l'affidabilità e persino la disponibilità dei pannelli solari fotovoltaici (PV) in tutte le stagioni o anche di notte. Inoltre, poiché l'installazione di un sistema solare fotovoltaico è all'aperto, deve anche resistere a condizioni meteorologiche avverse, all'intervento di animali e anche a eventi elettrici come sovratensioni e fulmini.

L'energia solare sta diventando l'opzione preferita dalle persone di tutto il mondo per soddisfare le loro esigenze energetiche.

Comprensione dei dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) CC per il solare

Un dispositivo di protezione da sovratensione (SPD) CC previene le sovratensioni nei sistemi fotovoltaici solari. Per essere più precisi, l'SPD CC contiene un varistore a ossido di metallo. Quindi, quando si verifica una sovratensione nel circuito, il varistore a ossido di metallo assorbe la tensione in eccesso e lascia che la corrente lo attraversi. Poiché il varistore a ossido di metallo ha un'elevata resistenza, il circuito non viene danneggiato dal flusso di corrente. Invece, ritorna al normale funzionamento quando la sovratensione è passata. Inoltre, il processo avviene in nanosecondi, in modo che non vi sia alcun rischio di sovratensione nel sistema.

Perché i sistemi solari hanno bisogno di dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) CC?

La sovratensione può verificarsi per diversi motivi, come i fulmini o i cambiamenti interni nell'utilizzo della tensione. Quindi, poiché i sistemi fotovoltaici solari sono suscettibili a danni, le sovratensioni distruggono i componenti del sistema fotovoltaico (PV) dell'energia solare. Questa sovratensione crea anche fori bruciati nei pannelli fotovoltaici e degrada gli inverter. Quindi, un dispositivo di protezione da sovratensione CC può impedire alla corrente di traboccare nel circuito e salvare questi componenti da eventuali danni.

Quando si verifica una sovratensione, impedisce al sistema di funzionare al suo livello ottimale. A volte, rovina anche gravemente i componenti del sistema fotovoltaico. Quindi, quando si installa un dispositivo di protezione da sovratensione solare sul sistema fotovoltaico, aiuta il sistema a funzionare senza intoppi senza improvvise sovratensioni. Di conseguenza, il sistema offre prestazioni migliori e più coerenti.

Le improvvise sovratensioni portano i componenti del sistema fotovoltaico a degradarsi nel tempo. Riduce gradualmente l'aspettativa di vita del sistema di energia solare. Quindi, un dispositivo di protezione da sovratensione garantirà il benessere di questi componenti. Inoltre, questo dispositivo aumenterà l'aspettativa di vita del sistema di energia solare per un periodo più lungo.

Quando i fulmini colpiscono il sistema fotovoltaico solare, possono danneggiare gravemente inverter, controller o pannelli. La riparazione di questi danni può spesso farti pagare più dell'investimento a lungo termine. A volte, potrebbe essere necessario sostituire questi componenti, il che è piuttosto costoso. Quindi, un SPD CC assicurerà che tu non spenda soldi extra e ti aiuterà a risparmiare di più a lungo termine. Pertanto, investire nell'SPD CC ne vale davvero la pena.

Anche il minimo picco di tensione può danneggiare ogni dispositivo elettronico che preleva energia da un array di pannelli solari se non ha protezione da sovratensione. Questo a parte il fatto che qualsiasi investimento per il risparmio energetico che fai sarebbe reso inutile senza la protezione dai fulmini, poiché i fulmini sono uno dei motivi principali per cui i pannelli solari non funzionano correttamente.

Cosa succede quando un fulmine colpisce un sistema fotovoltaico solare?

I fulmini comportano rischi significativi di distruzione completa o parziale delle centrali solari, immediatamente da un colpo diretto o con conseguenti danni degenerativi da un colpo indiretto.

Le sovratensioni possono influire sull'installazione di un sistema di pannelli solari in diversi modi:

- Da colpi diretti al sistema di protezione dai fulmini esterno di una struttura, vicino ad essa e persino all'installazione fotovoltaica stessa
- Da correnti indotte dai fulmini distribuite nella rete elettrica
- Da sovratensioni trasmesse dalla rete elettrica di origine atmosferica (fulmini) e/o dovute a operazioni
- Da variazioni del campo elettrico dovute ai fulmini
- Dalla rete, se i fulmini colpiscono conduttori a media o bassa tensione
- Dalla terra, se i fulmini colpiscono vicino all'inverter del fotovoltaico
- Dal lato CC, se i fulmini colpiscono i moduli fotovoltaici

Quando i fulmini colpiscono un array di pannelli solari, causano una corrente transitoria indotta all'interno degli anelli dei cavi del sistema che porta al guasto dell'isolamento, dei pannelli, dell'inverter e delle apparecchiature di comunicazione. Altri componenti all'interno del sistema di energia solare, come la scatola di combinazione e l'MPPT (dispositivo di tracciamento del punto di massima potenza), hanno le maggiori probabilità di guasto.

Alcuni sistemi fotovoltaici solari potrebbero resistere a danni fisici o ai circuiti dei loro pannelli; tuttavia, i loro controlli dei circuiti e i dispositivi di accumulo di energia saranno immediatamente inutilizzabili dopo un fulmine.

Come le sovratensioni interrompono il sistema di pannelli solari?

Danneggiare le celle solari:

Il sovraccarico di tensione nel circuito esercita pressione sulle celle solari. Di conseguenza, inizia il surriscaldamento. In definitiva, porta i materiali a bruciarsi o a danneggiare la cella. A volte, può portare a danni irreparabili alla cella solare. Di conseguenza, potrebbe essere necessario cambiare completamente l'impianto solare.

Creare un rischio di incendio:

Quando la tensione si sovraccarica, i materiali iniziano a surriscaldarsi. A volte, il surriscaldamento eccessivo può portare i materiali a esplodere. Ciò, di conseguenza, creerà un enorme rischio di incendio negli impianti solari. Inoltre, poiché questi impianti sono interconnessi tra loro, può rovinare l'intero sistema di installazione dei pannelli solari. Può mettere a rischio anche la vita delle persone.

Interrompere l'alimentazione:

Il sovraccarico di tensione impedisce al circuito di fornire prestazioni costanti. Queste sovratensioni regolari rendono gradualmente l'impianto solare incapace di funzionare senza intoppi. Di conseguenza, i consumatori ricevono prestazioni ridotte del sistema dalla loro parte. Quindi, se non vengono prese le misure adeguate al momento giusto, non ci vorrà molto perché l'intero sistema venga danneggiato.

Come proteggere il sistema solare con l'SPD CC?

Il dispositivo di protezione da sovratensione CC solare protegge il controllo del circuito e i dispositivi di accumulo di energia limitando la sovratensione e inviandola a terra. Un fulmine su un array di pannelli solari provoca correnti transitorie indotte negli anelli dei cavi del sistema, danneggiando isolatori, pannelli, inverter e apparecchiature di comunicazione. Altri componenti elettronici nel sistema fotovoltaico, come la scatola di combinazione e l'MPPT (Maximum Power Point Tracker Device) hanno maggiori probabilità di guasto. Il dispositivo di protezione da sovratensione CC fornisce protezione da sovratensione limitando l'ampiezza della sovratensione e deviando l'onda di corrente verso terra. Questo scaricatore di sovratensione CC deve essere installato non solo nel componente CC ma anche nel componente CA. Il numero complessivo di SPD CC per il sistema fotovoltaico solare dipende dalla distanza tra i moduli e l'inverter, e anche dal numero di inverter e dalla linea CC.

Come scegliere l'SPD CC giusto per il solare?

Densità dei lampi:

La densità dei lampi è il numero di fulmini al suolo per chilometro quadrato. Viene misurata su base annua. Questa densità dei lampi ti aiuta a sapere quanti fulmini si verificano in una determinata area. Quindi, puoi scegliere un SPD CC in base a quanti lampi può sopportare in media.

Ad esempio, puoi scegliere un SPD CC di tipo 1 se i fulmini si verificano troppo in una determinata area, poiché questo dispositivo è appositamente progettato per salvare i componenti dai fulmini.

Temperatura di esercizio del sistema:

La temperatura di esercizio del sistema è il limite di funzionamento del dispositivo al quale il componente fisico potrebbe guastarsi. Quindi, dovresti conoscere la temperatura di esercizio del sistema dell'SPD CC che sceglierai. Un intervallo di funzionamento del sistema migliore assicurerà che l'SPD CC funzioni in sicurezza.

Tensione del sistema:

La tensione del sistema è la tensione nominale massima alla quale l'SPD CC funzionerà. Significa che se la corrente trabocca più della corrente nominale, il dispositivo di protezione da sovratensione CC potrebbe degradarsi. Può anche causare danni permanenti al dispositivo. Quindi, assicurati che l'SPD CC che scegli abbia un'elevata tensione nominale.

Quanti dispositivi di protezione da sovratensione sono necessari in un impianto solare?

Una rete di protezione da sovratensione deve essere installata in tutta la rete di distribuzione dell'alimentazione CC e CA di un sistema di energia solare per salvaguardare i circuiti critici. Il numero complessivo di SPD necessari in un sistema fotovoltaico solare varia a seconda della distanza tra i pannelli e l'inverter.

Si consiglia l'installazione di SPD sugli ingressi CC e sulle uscite CA degli inverter di un sistema fotovoltaico solare, collegando a terra sia le linee CC positive che negative. Anche i circuiti di combinazione, i circuiti di controllo, i sistemi di monitoraggio e i sistemi di tracciamento devono essere protetti per prevenire interferenze elettriche e perdita di dati.

- Nelle linee CA, la protezione da sovratensione deve essere implementata su ciascun conduttore di alimentazione verso terra.
- Se la lunghezza del cavo tra i pannelli solari è inferiore a 10 metri, è necessario installare 1 SPD dall'inverter, dalle scatole di combinazione o più vicino ai pannelli solari.
- Nelle installazioni con cablaggio CC superiore a 10 metri, saranno necessari più dispositivi di protezione da sovratensione sia all'estremità dell'inverter che dei moduli solari dei cavi.
- In un sistema di energia solare residenziale con microinverter che ha cablaggio CC corto ma cavi CA più lunghi, gli SPD devono essere installati nella scatola di combinazione per proteggere la casa dalle sovratensioni transitorie.

Quali sono i componenti dell'SPD CC per l'energia solare?

Vari tipi di resistori prevengono i colpi di sovratensione sugli impianti solari. Quindi, il tuo SPD CC può contenere uno di questi resistori. Qui, ho scritto sul loro funzionamento interno e su come prevengono le sovratensioni. Per favore, controlla:

Varistori a ossido di metallo:

Il varistore a ossido di metallo è un tipo di resistore che aiuta i dispositivi elettrici a evitare sovratensioni o sovratensioni. Questo varistore è posizionato all'ingresso del circuito. Questo resistore assicura che la tensione extra dal circuito primario possa essere transitoria facilmente.

Tuttavia, la sua resistenza cambia in base alla tensione. Ciò significa che se la tensione aumenta, la resistenza diminuirà. Di conseguenza, il flusso di corrente sarà maggiore nel circuito SPD CC, il che aiuterà a bilanciare la tensione.

Tubi a scarica di gas:

I tubi a scarica di gas (GDT) sono tubi di protezione dai fulmini. Quando questo tubo rileva un aumento della tensione, rilascia il gas inerte, che forma un canale a bassa resistenza a causa dell'ionizzazione. Inoltre, fa passare la corrente alla linea di terra. In questo modo, il tubo a scarica di gas evita le sovratensioni negli impianti solari.

Resistori sensibili:

Esistono alcuni resistori sensibili, come i soppressori di tensione transitoria (TVS). Questi soppressori di tensione possono agire rapidamente per la tensione transitoria. All'inizio, quando i diodi del TVS rilevano la tensione nel circuito, si convertono in uno stato di transizione basso. Quindi, trasmettono la tensione extra a terra. A volte, la tensione extra può anche passare attraverso i diodi TVS.

Un impianto solare ha bisogno di un sistema di protezione dai fulmini?

La protezione da sovratensione è un componente necessario in qualsiasi installazione elettrica, ma non sostituisce in alcun modo una corretta soluzione di protezione dai fulmini.

Se vuoi proteggere il tuo investimento, la protezione da sovratensione non è un'opzione, è una necessità, ma se vuoi la protezione totale e la tranquillità, un sistema di protezione dai fulmini può fare la differenza tra il successo e il fallimento delle installazioni solari su larga scala.

Un sistema di protezione dai fulmini non solo protegge il sistema fotovoltaico solare, ma fornisce anche una protezione affidabile alla tua intera proprietà e ai tuoi beni, deviando in modo sicuro le correnti transitorie a terra.

Un modo semplificato per considerare la protezione dai fulmini rispetto alla protezione da sovratensione è quello di considerare la protezione da sovratensione come la seconda linea di difesa contro i fulmini indiretti.

Al contrario, un sistema completo di protezione dai fulmini che include terminali aerei (parafulmini), conduttori di discesa, protezioni da sovratensione, collegamento equipotenziale e un sistema di messa a terra è la prima linea di difesa contro un fulmine diretto.

Suggerimenti di pre-installazione dell'SPD CC per il solare

- È necessario assicurarsi che l'SPD installato abbia una tensione nominale superiore alla tensione nominale prevista dell'impianto solare.
- È necessario assicurarsi che ci sia spazio sufficiente nell'involucro dell'SPD CC in modo che l'apparecchiatura possa essere installata correttamente e non funzioni male a causa di interruzioni nelle connessioni.
- Se si intende installare più di un SPD CC, assicurarsi che lo spazio tra questi dispositivi di protezione da sovratensione sia gestibile.

Come installare l'SPD CC per il solare?

Passaggio 1: collegare l'SPD CC al sistema solare

Innanzitutto, è necessario posizionare l'SPD CC nel punto in cui è possibile una sovratensione. La posizione può essere all'inverter o ai moduli solari in base alle dimensioni del cavo. Una volta trovata la posizione, disattivare i collegamenti elettrici del sistema fotovoltaico del pannello solare per ridurre il rischio di scosse elettriche mentre si lavora su di esso. Ora, è necessario prendere i cavi dai moduli del sistema fotovoltaico dell'impianto solare e collegarli ai terminali dell'SPD CC. Questi terminali possono contenere pin monofase a pin trifase. Per essere più precisi, se si tratta di una connessione monofase, è necessario collegare il cavo contrassegnato con il segno positivo al terminale positivo e il cavo contrassegnato con il segno negativo al terminale negativo. L'ultimo cavo contrassegnato PE sarà collegato alla linea di terra. Ora, assicurarsi che i cavi siano collegati correttamente ai terminali in modo che non ci siano collegamenti allentati.

Passaggio 2: selezionare l'involucro

Innanzitutto, selezionare un involucro in cui è possibile posizionare l'SPD CC. Tuttavia, è anche possibile personalizzare l'involucro per posizionare l'apparecchiatura. Assicurarsi che ci siano prese d'aria nella scatola dell'involucro in modo che il calore possa uscire dalla scatola.

Passaggio 3: collegare l'SPD CC

Posizionare l'SPD CC nell'involucro. Assicurarsi che i terminali siano collegati correttamente all'interno. Inoltre, è possibile posizionare questi terminali all'indietro in modo che non vi sia accumulo di polvere nelle connessioni.

Passaggio 4: instradare i cavi

Ora, puoi instradare i cavi del modulo fotovoltaico all'involucro. Inoltre, devi usare i morsetti per cavi per fissare il bordo del circuito in modo che non entri in contatto con altri componenti e crei potenziali pericoli. Quindi, puoi chiudere l'involucro.

Passaggio 5: testare il sistema fotovoltaico

Ora, puoi eseguire il sistema fotovoltaico e verificare se l'SPD CC offre una protezione adeguata dalle sovratensioni e se l'impianto solare funziona bene.

Come mantenere l'SPD CC per il solare?

Controllo regolare: è necessario monitorare regolarmente l'SPD CC e verificare la presenza di collegamenti allentati. Se trovi qualche collegamento allentato, fissalo saldamente. Inoltre, controllare l'accumulo di polvere sui cavi. A volte, l'accumulo di polvere può degradare i fili e danneggiarli in definitiva.

Sostituzione di routine: quando si controlla l'SPD CC, assicurarsi che tutti i componenti siano nuovi e intatti. Tuttavia, se si riscontra qualche danno al cavo o al componente, sostituirlo immediatamente.