በፎቶቮልታይክ ስርዓቶች ውስጥ የሰርጊት ተከላካዮች፣ የወረዳ ማከፋፈያዎች እና ፊውዞች የትብብር ሥራ፡ ተግባራዊ ትንተና እና አስፈላጊ ውይይት

መግቢያ

በዓለም አቀፍ የፎቶቮልታይክ ኢንዱስትሪ ፈጣን እድገት ምክንያት የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ስርዓቶች ደህንነት እና መረጋጋት የኢንዱስትሪ ትኩረት ሆኗል። የፎቶቮልታይክ ስርዓቶች ለረጅም ጊዜ ከቤት ውጭ የተጋለጡ ሲሆኑ እንደ መብረቅ መምታት፣ የኃይል ፍርግርግ መለዋወጥ እና የመሳሪያ ውድቀቶች ላሉ አደጋዎች ተጋላጭ ናቸው፣ ይህም የመሳሪያ ጉዳት ወይም እሳት ሊያስከትል ይችላል። የሰርኪዩት መከላከያዎች (SPDs)፣ የወረዳ ማፍሪያዎች እና ፊውዝ እያንዳንዳቸው ተግባራቸውን የሚያከናውኑ እና የስርዓቱን ደህንነቱ የተጠበቀ አሠራር ለማረጋገጥ እርስ በእርስ የሚተባበሩ ቁልፍ የመከላከያ መሳሪያዎች ናቸው። ይህ ጽሑፍ ለኢንዱስትሪ ተጠቃሚዎች ማጣቀሻ ለመስጠት ተግባሮቻቸውን፣ የማስተባበር ዘዴዎቻቸውን እና አስፈላጊነታቸውን በጥልቀት ይተነትናል።

I. "የማይታይ ገዳይ" የሚጋፈጠው የፎቶቮልታይክ ሲስተምስ

የፎቶቮልታይክ የኃይል ማመንጫዎች እንደ "ብረት ተዋጊዎች" ናቸው፣ በአየር ላይ የሚሰሩ፣ የተለያዩ ከባድ ፈተናዎችን ያለማቋረጥ የሚቋቋሙ።

1.1 የመብረቅ አደጋ ችግሮች፡

በተለይም በመካከለኛው ምስራቅ እና በደቡብ ምስራቅ እስያ፣ አንድ ጊዜ የነጎድጓድ ወቅት መከላከያ የሌላቸውን ስርዓቶች ሊያሽመደምድ ይችላል።
1.2 የኃይል ፍርግርግ መለዋወጥ፡
እኔ በበላይነት በያዝኩት የቺሊ ፕሮጀክት፣ በድንገት የፍርግርግ ቮልቴጅ በመጨመሩ ምክንያት በርካታ የመሳሪያዎች ክፍሎች ተቃጥለዋል።

1.3 የአጭር ዑደት አደጋ፡
ባለፈው ዓመት በጀርመን የተካሄደ አንድ ፕሮጀክት በኬብሎች እርጅና ምክንያት አጭር ዑደት አጋጥሞታል፣ ይህም እሳት ሊያስነሳ ተቃርቧል።

እነዚህ አደጋዎች ማጋነን አይደሉም። እንደ ዓለም አቀፍ የፎቶቮልታይክ ሴፍቲ አሊያንስ ገለጻ፣ ከ60% በላይ የሚሆኑት የፎቶቮልታይክ ሲስተም ብልሽቶች የሚከሰቱት በቂ ያልሆነ የኤሌክትሪክ መከላከያ ምክንያት ነው።

II. የሰርጅ መከላከያ መሳሪያዎች (SPD) ዋና ተግባራት

2.1 የሥራ መርህ
SPD ጊዜያዊ ከመጠን በላይ ቮልቴጅን ወደ መሬት በብረት ኦክሳይድ ቫሪስቶሮች (MOV) ወይም በጋዝ ፈሳሽ ቱቦዎች (GDT) በኩል ያዞራል፣ ይህም ቮልቴጁን ደህንነቱ በተጠበቀ ክልል ውስጥ ይገድባል። በፎቶቮልታይክ ሲስተሞች ውስጥ፣ SPDዎች በተለምዶ በሚከተሉት ቦታዎች ይጫናሉ፡
የዲሲ ጎን (በሞጁሎች እና በኢንቨርተር መካከል): ከመብረቅ የሚመጡ ሞገዶችን ለመከላከል።
የኤሲ ጎን (በኢንቨርተር እና በፍርግርግ መካከል): ከፍርግርግ ጎን ያለውን ከመጠን በላይ ቮልቴጅን ለመግታት።

2.2 ቁልፍ መለኪያዎች
ከፍተኛው ቀጣይነት ያለው የአሠራር ቮልቴጅ (Uc): የፎቶቮልታይክ ሲስተም (እንደ 1000V DC ወይም 1500V DC ያሉ) የቮልቴጅ ደረጃ ጋር መዛመድ አለበት።
የሚወጣ ጅረት (ኢን/ኢይምፕ): የመብረቅ ጅረት የማስወጣት ችሎታን ያንፀባርቃል፣ እና የፎቶቮልታይክ ሲስተሞች በተለምዶ 20kA ወይም ከዚያ በላይ ያስፈልጋቸዋል።
የቮልቴጅ መከላከያ ደረጃ (ወደላይ): የቀረውን የቮልቴጅ መጠን የሚወስን ሲሆን ከተጠበቁ መሳሪያዎች የመቋቋም ቮልቴጅ ያነሰ መሆን አለበት።

2.3 አስፈላጊነት
እንደ ኢንቨርተርስ እና ኮሚዩኒተር ቦክስ ያሉ ውድ መሳሪያዎች በኃይል መጨናነቅ እንዳይጎዱ ይከላከሉ።
ለፎቶቮልታይክ የኃይል ማመንጫዎች ዓለም አቀፍ ደረጃዎችን (እንደ IEC 6164331፣ UL 1449) እና ተቀባይነት ያላቸውን መስፈርቶች ማክበር።

Ⅲ.የሰርኪው ብሬከርስ እና ፊውዝ ተግባር እና ምርጫ

3.1 የወረዳ መቆራረጫ
ተግባር፡
• ከመጠን በላይ ጭነት መከላከያ፡- ጅረቱ ከተቀመጠው እሴት (ለምሳሌ ከተመዘገበው ጅረት 1.3 እጥፍ) ሲበልጥ የሙቀት ጉዞ ዘዴው ይሠራል።
• የአጭር ዑደት ጥበቃ፡ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጉዞ ዘዴ የአጭር ዑደት ጅረት (እንደ 10kA ያሉ) በሚሊሰከንዶች ውስጥ ይቆርጣል።

• ለፎቶቮልታይክ የአጠቃቀም ባህሪያት፡
የተወሰነ የዲሲ ሰርክዩት ብራከር (እንደ ዲሲ 1000V/1500V ያሉ) መመረጥ አለበት።
የመሰባበር አቅሙ ከስርዓቱ አጭር ዑደት ጅረት (በተለምዶ ≥ 15kA) ጋር መዛመድ አለበት።

3.2 ፊውዝ
ተግባር፡
የፊውዝ ኤለመንቱን በማቅለጥ፣ የተበላሸውን ዑደት በፍጥነት መለየት እና ተከታታይ የተገናኘውን ቅርንጫፍ መጠበቅ ይችላል።

ጥቅሞች፡
የማቋረጥ ፍጥነት ፈጣን ነው (በማይክሮሰከንድ ደረጃ)፣ ለከፍተኛ የአጭር-ዑደት ጅረት ሁኔታዎች ተስማሚ።
መጠኑ አነስተኛ ሲሆን ለአሁኑ ጊዜ ለሚያዙ ሳጥኖች ተስማሚ ሲሆን ቦታቸው ውስን ነው።

3.3 ከ SPD ጋር መተባበር

SPD ለቮልቴጅ ጥበቃ ኃላፊነት የሚወስድ ሲሆን የወረዳ ማብሪያ/የፊውዝ መከላከያዎች ደግሞ ለአሁኑ ጥበቃ ኃላፊነት የሚወስዱ ናቸው።
በሞገድ መበላሸት ምክንያት SPD ሲበላሽ፣ የወረዳ ማፍሪያዎች ወይም የፊውዝ መከላከያዎች እሳትን ለመከላከል የተበላሸውን ዑደት ወዲያውኑ ማቋረጥ ይችላሉ።

Ⅳ. የባለብዙ ደረጃ ጥበቃ ስርዓት የጉዳይ ጥናት

ለምሳሌ 1 ሜጋ ዋት የፎቶቮልታይክ የኃይል ማመንጫ ጣቢያን እንውሰድ፡
4.1 በዲሲ በኩል ጥበቃ
የክፍል ተከታታይ ቅርንጫፎች፡ ለእያንዳንዱ ተከታታይ ፊውዝ (እንደ 10A gPV አይነት) ይጫኑ።
የማጣመሪያ ሳጥኑ ግቤት፡ የመጫኛ አይነት II SPD (ወደላይ ≤ 1.5kV) እና የዲሲ ሰርኩዊት ብራከር (63A)።

4.2 በኤሲ በኩል ያለው ጥበቃ
የኢንቨርተሩ የውጤት ጫፍ፡ የውቅር አይነት 1+2 SPD (Iimp ≥ 12.5kA) እና የተቀረጸ የኬዝ ሰርክዩት ሰባሪ (250A)።

4.3 የስህተት ሁኔታ ማስመሰል
የመብረቅ ብልጭታ ሲከሰት፡- SPD የመጨመሪያ ጅረት ይለቃል እና ከ2kV በታች ያለውን ቮልቴጅ ያቆማል፤ SPD በአጭር ዑደት ምክንያት ካልተሳካ፣ የወረዳ ማብሪያ / ማጥፊያው ይቋረጣል።
የመስመር አጭር ዑደት ሲኖር፡- የሙቀት ስፖት ተጽእኖ እንዳይሰራጭ ለመከላከል ፊውዙ በ5 ሚ.ሴ ውስጥ ይቀልጣል።

Ⅴ. ለምርጫ እና ለመጫን የሚያስፈልጉ ጥንቃቄዎች

5.1 የSPD ምርጫ
ለዲሲ ጎን፣ የተለመደው የ AC SPD የተገላቢጦሽ የአሁኑን ችግር ለማስወገድ የፎቶቮልታይክ-ተኮር SPD (እንደ PVSPD ያሉ) መመረጥ አለበት።
የሙቀት ህዳግ ግምት ውስጥ መግባት አለበት (Uc በከፍተኛ ሙቀት አካባቢዎች ውስጥ ህዳግ መተው አለበት)።

5.2 የወረዳ መከፋፈያ/የፊውዝ ማዛመድ
የመሰባበር አቅሙ ከስርዓቱ ከፍተኛ የአጭር-ዑደት ጅረት ከፍ ያለ መሆን አለበት (ለምሳሌ የክርቱ የስህተት ጅረት 1.5kA ሊደርስ ይችላል)።
የፊውዝ ደረጃ የተሰጠው ጅረት ከክፍሉ አጭር-ወረዳ ጅረት (አይኤስሲ) (በNEC 690.8 መሠረት) ከ1.56 እጥፍ በላይ መሆን አለበት።

5.3 የስርዓት ውህደት ጥቆማዎች
የቀረውን ቮልቴጅ ለመቀነስ በ SPD እና በወረዳ ማከፋፈያ መካከል ያለው የሽቦ ርዝመት ≤ 0.5 ሜትር መሆን አለበት።
የ SPD ሁኔታ አመልካቾች መደበኛ ምርመራዎች መደረግ አለባቸው፣ እና ያልተሳኩ ሞጁሎች በጊዜ መተካት አለባቸው።

Ⅵ. የኢንዱስትሪ አዝማሚያዎች እና መደበኛ ዝመናዎች
• ከፍተኛ የቮልቴጅ ፍላጎት፡- የ1500 ቮልት የፎቶቮልታይክ ሲስተሞች በስፋት ተቀባይነት በማግኘታቸው፣ የSPDዎች እና የወረዳ ማብሪያ / ማጥፊያዎች የመቋቋም አቅም የቮልቴጅ ደረጃዎች በተመሳሳይ መልኩ መሻሻል አለባቸው።

• ብልህ ክትትል፡- የሙቀት ዳሳሾችን እና ገመድ አልባ የግንኙነት ተግባራትን የሚያዋህዱ ብልህ SPDዎች የርቀት ስህተት ቅድመ ማስጠንቀቂያ ለማግኘት ቀስ በቀስ እየተተገበሩ ነው።

• መደበኛ ማጠናከሪያ፡ አዲሱ የIEC 625482023 ስሪት ለፎቶቮልታይክ ሲስተሞች የመከላከያ መሳሪያዎች ላይ ጥብቅ የማስተባበር መስፈርቶችን አውጥቷል።

መደምደሚያ
በፎቶቮልታይክ ሲስተሞች ውስጥ የሰዓት መከላከያዎች፣ የወረዳ መሰባሪዎች እና ፊውዝ የተሟላ "የቮልቴጅ-ጅረት" የጋራ መከላከያ ስርዓት ይመሰርታሉ። የእነዚህ ክፍሎች ትክክለኛ ምርጫ እና ውቅር የመሳሪያዎችን የአገልግሎት ዘመን ማራዘም እና የአሠራር እና የጥገና ወጪዎችን መቀነስ ብቻ ሳይሆን የኃይል ማመንጫዎችን ደህንነቱ የተጠበቀ አሠራር ለማረጋገጥ አስፈላጊ ሁኔታዎች ናቸው። የቴክኖሎጂ እድገትን ተከትሎ የእነዚህ የመከላከያ መሳሪያዎች ውህደት እና ብልህነት ለወደፊቱ የፎቶቮልታይክ ሲስተሞችን አስተማማኝነት የበለጠ ያሳድጋል።