ለ PV ስርዓቶች የምርጫ ማዕበል መከላከያ መሳሪያዎች ምርጫ - የ SPD አይነቶች

የፎቶቮልታይክ (PV) የኃይል ማመንጫ ለታዳሽ ኃይል ቁልፍ ምንጭ ሲሆን ከባህላዊ የኃይል ማመንጫዎች ጋር ሲነጻጸር በኢኮኖሚ ከፍተኛ ተወዳዳሪ ነው። እንደ ጣሪያ የፀሐይ ፓነሎች ያሉ አነስተኛ የተከፋፈሉ የPV ስርዓቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ ተወዳጅ እየሆኑ መጥተዋል። የጣሪያ ላይ የPV ስርዓቶች እስከ 1500V የሚደርሱ ቮልቴጆችን የሚያካትቱ የኤሲ እና የዲሲ ስርጭትን ያካትታሉ። የዲሲ ጎን፣ በተለይም የPV ፓነሎች፣ ከፍተኛ ተጋላጭነት ባላቸው አካባቢዎች በቀጥታ ለመብረቅ ጥቃቶች ሊጋለጡ ይችላሉ፣ ይህም ለመብረቅ ጉዳት ተጋላጭ ያደርጋቸዋል።

ለህንፃዎች የመብረቅ መከላከያ በመብረቅ አደጋ ላይ በመመስረት በውጫዊ ጥበቃ (የመብረቅ መከላከያ ስርዓት፣ LPS) እና ውስጣዊ ጥበቃ (የመብረቅ መከላከያ እርምጃዎች፣ SPM) ይከፈላል። የመርከብ መከላከያ መሳሪያዎች (SPDs) እንደ ውስጣዊ ጥበቃ አካል፣ በከባቢ አየር መብረቅ ወይም በመቀየሪያ ስራዎች ምክንያት ከሚከሰቱ ጊዜያዊ ከመጠን በላይ ቮልቴጅዎች ይከላከላሉ። SPDዎች ከተጠበቁ መሳሪያዎች ውጭ ይጫናሉ እና በዋናነት እንደሚከተለው ይሰራሉ፡ በኃይል ስርዓቱ ውስጥ ምንም ጭማሪ በማይኖርበት ጊዜ፣ SPD የሚጠብቀውን ስርዓት መደበኛ አሠራር በእጅጉ አይጎዳውም። የመርከብ ጭማሪ ሲከሰት፣ SPD ዝቅተኛ መከላከያ ይሰጣል፣ የመርከብ ፍሰትን በራሱ በኩል በማዞር እና ቮልቴጅን ወደ ደህንነቱ የተጠበቀ ደረጃ ይገድባል። የመርከብ ፍሰት ካለፈ እና ማንኛውም የተረፈ ፍሰት ከሞተ በኋላ፣ SPD ወደ ከፍተኛ የኢምፔዳንስ ሁኔታ ይመለሳል።

1. የሰርጅ መከላከያ መሳሪያዎች (SPD) የመጫኛ ቦታ

የSPDዎች የመጫኛ ቦታ የሚወሰነው በመብረቅ ስጋት ደረጃ እና በIEC 62305 ውስጥ ባለው የመብረቅ መከላከያ ዞኖች (LPZ) ጽንሰ-ሀሳብ ላይ በመመስረት ነው። ጊዜያዊ ከመጠን በላይ ቮልቴጅ ቀስ በቀስ ወደ ደህንነቱ የተጠበቀ ደረጃ ይቀንሳል፣ ይህም ከተጠበቁ መሳሪያዎች የመቋቋም ቮልቴጅ በታች መሆን አለበት። በሥዕል ላይ እንደሚታየው፣ SPDዎች በእነዚህ ዞኖች ወሰኖች ላይ ተጭነዋል፣ ይህም በዝቅተኛ ቮልቴጅ ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለውን ባለብዙ ደረጃ የመጠን መከላከያ ጽንሰ-ሀሳብ ያስገኛል። ለ PV ስርዓቶች፣ ትኩረት የመብረቅ ሞገዶች በ AC እና በዲሲ ጎኖች በኩል እንዳይገቡ በመከላከል ላይ ነው፣ በዚህም እንደ ኢንቨርተሮች ያሉ ወሳኝ ክፍሎችን ይጠብቃል።

2. የሰርቪንግ መከላከያ መሳሪያዎች (SPD) የፈተና ክፍሎች

በIEC 61643-11 መሠረት፣ SPDዎች (SPDs) ለመቋቋም በተዘጋጁት የመብረቅ ጅረት ግፊት ዓይነት ላይ በመመስረት በሦስት የሙከራ ምድቦች ይመደባሉ። የአይነት I ሙከራዎች (T1 ተብሎ ምልክት የተደረገባቸው) ወደ ህንፃ ውስጥ ሊከናወኑ የሚችሉ ከፊል የመብረቅ ጅረቶችን ለማስመሰል የታሰቡ ናቸው። እነዚህ በምስል ፍንዳታ ላይ እንደሚታየው 10/350 µs የሞገድ ቅርፅን ይጠቀማሉ፣ እና በተለምዶ በLPZ0 እና LPZ1 መካከል ባለው ድንበር ላይ ይተገበራሉ - ለምሳሌ በዋና ዋና የስርጭት ሰሌዳዎች ወይም ዝቅተኛ-ቮልቴጅ ትራንስፎርመር ገቢዎች ላይ። ለዚህ ደረጃ SPDዎች ብዙውን ጊዜ የቮልቴጅ መቀየሪያ አይነት ናቸው፣ እንደ የጋዝ ፍሳሽ ቱቦዎች ወይም የብልጭታ ክፍተቶች (ለምሳሌ የቀንድ ክፍተቶች ወይም የግራፋይት ክፍተቶች) ያሉ ክፍሎች አሏቸው።

የአይነት II (T2) እና የአይነት III (T3) ሙከራዎች አጭር ጊዜ የሚወስዱ ግፊቶችን ይጠቀማሉ። የአይነት II SPDዎች ብዙውን ጊዜ እንደ ብረት ኦክሳይድ ተለዋዋጮች (MOVs) ያሉ ክፍሎችን የሚጠቀሙ የቮልቴጅ ገደብ ያላቸው መሳሪያዎች ናቸው። በ8/20 µs የአሁኑ የሞገድ ቅርጽ በመጠቀም በስመራዊ የፍሰት ፍሰት ይፈተናሉ (የምስል ፍንዳታ ይመልከቱ)፣ እና ከላይኛው የመከላከያ መሳሪያ የሚመጣውን የቀረውን የመጨመሪያ ቮልቴጅ የበለጠ ለመገደብ ኃላፊነት አለባቸው። የአይነት III ሙከራዎች ከ1.2/50 µs ቮልቴጅ እና 8/20 µs የአሁኑ ግፊት ጋር የተቀናጀ የሞገድ ጀነሬተር ይጠቀማሉ (ከታች ያለውን ምስል ይመልከቱ)፣ ወደ መጨረሻ አጠቃቀም መሳሪያዎች ቅርብ የሆኑ ግፊቶችን በማስመሰል።

3. የግንኙነት አይነት የከፍተኛ መከላከያ መሳሪያ (SPDs)

ከጊዜያዊ ከመጠን በላይ ቮልቴጅ ለመከላከል ሁለት ዋና ዋና የመከላከያ ዘዴዎች አሉ። የመጀመሪያው በቀጥታ በሚተላለፉ አስተላላፊዎች እና በPE (መከላከያ ምድር) መካከል ከሚፈጠረው ግፊት ለመከላከል የተነደፈው የጋራ ሁነታ ጥበቃ (CT1) ነው። ለምሳሌ የመብረቅ ጥቃቶች ከመሬት ጋር ሲነጻጸር ከፍተኛ ቮልቴጅን ወደ ስርዓቱ ውስጥ ሊያስገባ ይችላል። የጋራ ሁነታ ጥበቃ እንደ መብረቅ ያሉ እንደዚህ ያሉ ውጫዊ ብጥብጦችን ተጽእኖ ለመቀነስ ይረዳል፣ ከታች እንደሚታየው።

ሁለተኛው ደግሞ የመስመር መሪ (L) እና ገለልተኛ መሪ (N) መካከል ከሚፈጠረው ግፊት የሚከላከል የዲፈረንሻል-ሞድ ጥበቃ (CT2) ነው። ይህ ዓይነቱ ጥበቃ በተለይ ከታች ባለው ሥዕላዊ መግለጫ ላይ እንደሚታየው እንደ የኤሌክትሪክ ድምፅ ወይም በስርዓቱ ውስጥ የሚፈጠረውን ጣልቃ ገብነት ያሉ ውስጣዊ ረብሻዎችን ለመፍታት በጣም አስፈላጊ ነው።

ከእነዚህ የመከላከያ ሁነታዎች ውስጥ አንዱን ወይም ሁለቱንም ተግባራዊ በማድረግ፣ የኤሌክትሪክ ስርዓቶች ከሚከሰቱት የውጥረት ምንጮች በተሻለ ሁኔታ ሊጠበቁ ይችላሉ፣ ይህም በመጨረሻም የተገናኙ መሳሪያዎችን ረጅም ጊዜ እና አስተማማኝነት ያሻሽላል።

የSPD መከላከያ ሁነታዎች ምርጫ ከተቀመጠው የመሬት ስርአት ስርዓት ጋር መጣጣም እንዳለበት ልብ ማለት አስፈላጊ ነው። ለTN ስርዓቶች፣ የCT1 እና የCT2 መከላከያ ሁነታዎች ሁለቱም ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። ሆኖም፣ በTT ስርዓቶች ውስጥ፣ CT1 ከRCD በታች ብቻ ሊተገበር ይችላል። በIT ስርዓቶች - በተለይም ገለልተኛ መሪ በሌላቸው - የCT2 ጥበቃ ተፈጻሚ አይሆንም። ይህ የIT የመሬት ስርአት ውቅሮችን በሚጠቀሙ የዲሲ ስርጭት ስርዓቶች ውስጥ ወሳኝ ግምት ውስጥ የሚገባ ነው። ዝርዝሮች ከዚህ በታች ባለው ሰንጠረዥ ውስጥ ይገኛሉ።

4. የSurge Protective Devices (SPD) ቁልፍ መለኪያዎች

በአለም አቀፍ ደረጃ IEC 61643-11 መሠረት፣ ከዝቅተኛ ቮልቴጅ የኃይል ማከፋፈያ ስርዓቶች ጋር የተገናኙ የ SPDs ባህሪያት እና ሙከራዎች በስእል 7 ላይ እንደሚታየው ተገልጸዋል።

(1) የቮልቴጅ መከላከያ ደረጃ (ወደላይ)

SPDን በመምረጥ ረገድ በጣም አስፈላጊው ገጽታ የቮልቴጅ መከላከያ ደረጃው (Up) ሲሆን ይህም የ SPDን አፈጻጸም በተርሚናሎች መካከል ያለውን ቮልቴጅ በመገደብ ያሳያል። ይህ እሴት ከከፍተኛው የመቆንጠጫ ቮልቴጅ ከፍ ያለ መሆን አለበት። በ SPD በኩል የሚፈሰው የአሁኑ መጠን ከስመታዊው የመውጫ ጅረት ጋር እኩል ሲሆን ይደርሳል። የተመረጠው የቮልቴጅ መከላከያ ደረጃ ከጭነቱ ግፊት መቋቋም ቮልቴጅ Uw ያነሰ መሆን አለበት። መብረቅ በሚከሰትበት ጊዜ፣ በ SPD ተርሚናሎች ላይ ያለው ቮልቴጅ በአጠቃላይ ከ Up በታች ይቀመጣል። ለ PV DC ስርዓቶች፣ ጭነቱ ብዙውን ጊዜ የ PV ሞጁሎችን እና ኢንቨርተሮችን ያመለክታል።

(2) ከፍተኛ ቀጣይነት ያለው የአሠራር ቮልቴጅ (Uc)

Uc በ SPD ጥበቃ ሁነታ ላይ ያለማቋረጥ ሊተገበር የሚችል ከፍተኛው የዲሲ ቮልቴጅ ነው። በተመደበው ቮልቴጅ እና በስርዓቱ የመሬት አቀማመጥ ውቅር ላይ በመመስረት የተመረጠ ሲሆን የ SPD የማግበር ገደብ ሆኖ ያገለግላል። ለ PV ስርዓቶች የዲሲ ጎን፣ Uc ከ PV ድርድር Uoc Max የበለጠ ወይም እኩል መሆን አለበት። Uoc Max የሚያመለክተው በቀጥታ ተርሚናሎች እና በ PV ድርድር በተወሰነው ቦታ ላይ በቀጥታ ተርሚናሎች እና በመሬት መካከል ያለው ከፍተኛውን ክፍት-የወረዳ ቮልቴጅ ነው።

(3) መደበኛ የፈሳሽ ፍሰት (በ)

ይህ በSPD በኩል የሚፈሰው የ8/20 μs የሞገድ ቅርጽ ጅረት ከፍተኛ እሴት ሲሆን ለዓይነት II ሙከራዎች እና ለቅድመ-ሁኔታ ሙከራዎች በዓይነት I እና ዓይነት II. IEC SPD ቢያንስ 19 የ8/20 μs የሞገድ ቅርጽ ጅረትን መቋቋም እንደሚችል ይጠይቃል። የ In እሴት ከፍ ባለ ቁጥር የ SPD የአገልግሎት ዘመን ይረዝማል፣ ነገር ግን ዋጋውም ይጨምራል።

(4) ኢምፕልዝ ጅረት (Iimp)

በሦስት መለኪያዎች የተገለጸው፡ የአሁኑ ጫፍ (Ipeak)፣ ቻርጅ (Q) እና የተወሰነ ኃይል (W/R)፣ ይህ ጅረት በሚከተሉት ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል አይነት I ሙከራዎች። የተለመደው የሞገድ ቅርፅ 10/350 μs ነው።