Auswahl und Auslegung von Sicherheitseinrichtungen in Photovoltaikanlagen

Kraftwerke werden in der Regel in der Wildnis oder auf dem Dach installiert und die Komponenten müssen im Freien installiert werden. Die natürliche Umwelt ist rau und Naturkatastrophen sowie vom Menschen verursachte Katastrophen sind unvermeidlich. Naturkatastrophen wie Taifune, Schneestürme sowie Sand und Staub können die Ausrüstung beschädigen. Die Sicherheit des Kraftwerks ist sehr wichtig. Unabhängig davon, ob es sich um ein dezentrales Kleinkraftwerk oder ein zentralisiertes großes Bodenkraftwerk handelt, bestehen bestimmte Risiken. Daher müssen die Geräte mit besonderen Sicherheitseinrichtungen wie Sicherungen und Blitzschutzeinrichtungen ausgestattet sein. , Sorgen Sie stets für die Sicherheit des Kraftwerks.

1. Sicherung
Die CHYT-Sicherung ist ein Stromschutz, der nach dem Prinzip der Unterbrechung des Stromkreises durch Schmelzen der Schmelze mit der von ihm selbst erzeugten Wärme hergestellt wird, nachdem der Strom den angegebenen Wert für einen bestimmten Zeitraum überschreitet. Sicherungen werden häufig in Niederspannungs-Stromverteilungssystemen, Steuerungssystemen und elektrischen Geräten verwendet. Als Kurzschluss- und Überstromschutz gehören Sicherungen zu den am häufigsten eingesetzten Schutzeinrichtungen. Die Sicherungen von Photovoltaik-Kraftwerken werden in Gleichstromsicherungen und Wechselstromsicherungen unterteilt.
Die DC-Seite des Photovoltaikkraftwerks verbindet mehrere Strings parallel mit der DC-Sammelschiene des DC-Sammelkastens (zentrales Schema) oder dem String-Wechselrichter (String-Wechselrichter-Schema), je nach Konfiguration des Schemas. Wenn mehrere Photovoltaik-Strings parallel geschaltet sind und in einem bestimmten String ein Kurzschlussfehler auftritt, liefern die anderen Strings am DC-Bus und im Netz Kurzschlussstrom zum Kurzschlusspunkt. Fehlen entsprechende Schutzmaßnahmen, kann es zu Verbrennungen an Geräten wie z. B. daran angeschlossenen Kabeln kommen. Gleichzeitig kann es zu Verbrennungen an Anbaugeräten in der Nähe des Geräts kommen. Derzeit kommt es in China zu vielen ähnlichen Photovoltaik-Brandunfällen auf Dächern. Daher ist es notwendig, Schutzvorrichtungen in den Parallelschaltungen jedes Strings zu installieren, um die Sicherheit von Photovoltaik-Kraftwerken zu erhöhen.

Derzeit werden DC-Sicherungen in Generatoranschlusskästen und Wechselrichtern zum Überstromschutz eingesetzt. Mainstream-Wechselrichterhersteller betrachten Sicherungen auch als grundlegende Komponenten des Gleichstromschutzes. Gleichzeitig haben Sicherungshersteller wie Bussman und Littelfuse auch photovoltaikspezifische DC-Sicherungen auf den Markt gebracht.
Angesichts der steigenden Nachfrage nach Gleichstromsicherungen in der Photovoltaikindustrie ist die richtige Auswahl von Gleichstromsicherungen für einen wirksamen Schutz ein Problem, dem sowohl Anwender als auch Hersteller große Aufmerksamkeit schenken sollten. Bei der Auswahl von DC-Sicherungen können Sie AC-Sicherungen nicht einfach kopieren. Elektrische Spezifikationen und Strukturabmessungen stehen im Zusammenhang mit der umfassenden Überlegung, ob der Fehlerstrom sicher und zuverlässig ohne Unfälle unterbrochen werden kann, da es zwischen beiden viele unterschiedliche technische Spezifikationen und Designkonzepte gibt.
1) Da der Gleichstrom keinen Strom-Nulldurchgangspunkt hat, kann der Lichtbogen beim Unterbrechen des Fehlerstroms nur durch die Zwangskühlung des Quarzsandfüllers schnell von selbst gelöscht werden, was viel schwieriger ist als das Unterbrechen des Wechselstrombogen. Das angemessene Design und die Schweißmethode des Chips, die Reinheit und das Partikelgrößenverhältnis des Quarzsands, der Schmelzpunkt, die Aushärtungsmethode und andere Faktoren bestimmen alle die Effizienz und Wirkung auf die erzwungene Löschung des Gleichstromlichtbogens.
2) Bei gleicher Nennspannung ist die vom Gleichstromlichtbogen erzeugte Lichtbogenenergie mehr als doppelt so hoch wie die Wechselstromlichtbogenenergie. Um sicherzustellen, dass jeder Abschnitt des Lichtbogens auf einen kontrollierbaren Abstand begrenzt und gleichzeitig schnell gelöscht werden kann, wird kein Abschnitt angezeigt. Der Lichtbogen ist direkt in Reihe geschaltet, um einen riesigen Energiepool zu verursachen, der zu einem Unfall führt, der die Sicherung verursacht Lichtbögen aufgrund der zu langen kontinuierlichen Lichtbogenzeit. Der Röhrenkörper der DC-Sicherung ist im Allgemeinen länger als der AC-Sicherung, ansonsten ist die Größe bei normalem Gebrauch nicht erkennbar. Wenn der Fehlerstrom auftritt, kann der Unterschied schwerwiegende Folgen haben.
3) Gemäß den empfohlenen Daten der International Fuse Technology Organization sollte die Länge des Sicherungskörpers bei jedem Spannungsanstieg um 150 V Gleichstrom um 10 mm erhöht werden, und so weiter. Bei einer Gleichspannung von 1000 V sollte die Körperlänge 70 mm betragen.
4) Beim Einsatz der Sicherung im Gleichstromkreis muss der komplexe Einfluss der Induktivitäts- und Kapazitätsenergie berücksichtigt werden. Daher ist die Zeitkonstante L/R ein wichtiger Parameter, der nicht ignoriert werden darf. Sie sollte entsprechend der Auftretens- und Abfallrate des Kurzschlussfehlerstroms des jeweiligen Leitungssystems bestimmt werden. Eine genaue Bewertung bedeutet nicht, dass Sie nach Belieben ein Haupt- oder Nebenfach wählen können. Da die Zeitkonstante L/R der DC-Sicherung die Ausschaltenergie des Lichtbogens, die Ausschaltzeit und die Durchlassspannung bestimmt, müssen Dicke und Länge des Röhrenkörpers sinnvoll und sicher gewählt werden.
AC-Sicherung: Am Ausgangsende des Inselnetz-Wechselrichters oder am Eingangsende der internen Stromversorgung des Zentralwechselrichters sollte eine AC-Sicherung entworfen und installiert werden, um einen Überstrom oder Kurzschluss der Last zu verhindern.

2. Blitzschutz
Der Großteil der Photovoltaikanlage wird im Freien installiert und die Verteilungsfläche ist relativ groß. Da es sich bei den Bauteilen und Trägern um Leiter handelt, die für Blitze sehr anziehend sind, besteht die Gefahr direkter und indirekter Blitzeinschläge. Gleichzeitig ist das System direkt mit zugehörigen elektrischen Geräten und Gebäuden verbunden, so dass Blitzeinschläge in die Photovoltaikanlage auch zugehörige Geräte, Gebäude und elektrische Verbraucher betreffen. Um Blitzschäden an der Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage zu vermeiden, ist es zum Schutz erforderlich, ein Blitzschutz- und Erdungssystem einzurichten.
Blitze sind elektrische Entladungen in der Atmosphäre. Während der Wolken- und Regenbildung sammeln einige Teile davon positive Ladungen und der andere Teil negative Ladungen an. Wenn sich diese Ladungen bis zu einem gewissen Grad ansammeln, kommt es zu einem Entladungsphänomen, bei dem Blitze entstehen. Blitze werden in direkte Blitze und Induktionsblitze unterteilt. Unter direkten Blitzeinschlägen versteht man Blitzeinschläge, die direkt auf Photovoltaikanlagen, Gleichstromverteilungssysteme, elektrische Geräte und deren Verkabelung sowie nahegelegene Gebiete treffen. Es gibt zwei Arten des Eindringens von direkten Blitzeinschlägen: Zum einen die oben erwähnte direkte Entladung von Photovoltaikanlagen usw., sodass der Großteil des energiereichen Blitzstroms in Gebäude oder Anlagen, Leitungen eingeleitet wird; Der andere Grund besteht darin, dass Blitze direkt durch Blitzableiter usw. dringen können. Das Gerät, das den Blitzstrom in den Boden überträgt, entlädt sich, wodurch das Erdpotential augenblicklich ansteigt und ein großer Teil des Blitzstroms umgekehrt mit den Geräten und Leitungen verbunden wird über den Schutzerdungsdraht.

Induktiver Blitz bezieht sich auf Blitzeinschläge, die in der Nähe und in größerer Entfernung von zugehörigen Gebäuden, Geräten und Leitungen erzeugt werden und eine Überspannung der zugehörigen Gebäude, Geräte und Leitungen verursachen. Diese Stoßüberspannung wird durch elektrostatische Induktion oder elektromagnetische Induktion in Reihe geschaltet. zu zugehörigen elektronischen Geräten und Leitungen führen und Schäden an Geräten und Leitungen verursachen.
Für große oder photovoltaische Stromerzeugungsanlagen, die auf offenen Feldern und im Hochgebirge, insbesondere in blitzgefährdeten Gebieten, installiert werden, müssen Blitzschutz-Erdungsgeräte ausgestattet sein.
Das Überspannungsschutzgerät (Surge Protection Device) ist ein unverzichtbares Gerät für den Blitzschutz elektronischer Geräte. Früher wurde es „Blitzableiter“ oder „Überspannungsschutz“ genannt. Die englische Abkürzung ist SPD. Die Funktion des Überspannungsschutzes besteht darin, die momentane Überspannung, die in die Strom- und Signalübertragungsleitung gelangt, innerhalb des Spannungsbereichs zu begrenzen, dem das Gerät oder System standhalten kann, oder den starken Blitzstrom in den Boden abzuleiten, um so die geschützten Personen zu schützen dass Geräte oder Systeme beschädigt werden. Durch Aufprall beschädigt. Im Folgenden werden die wichtigsten technischen Parameter von Ableitern beschrieben, die üblicherweise in Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen verwendet werden.

(1) Maximale Dauerbetriebsspannung Ucpv: Dieser Spannungswert gibt die maximale Spannung an, die über den Ableiter angelegt werden kann. Unter dieser Spannung muss der Ableiter normal und störungsfrei arbeiten können. Gleichzeitig wird der Ableiter kontinuierlich mit Spannung belastet, ohne dass sich die Arbeitseigenschaften des Ableiters verändern.
(2) Nennentladestrom (In): Er wird auch als Nennentladestrom bezeichnet und bezieht sich auf den Stromspitzenwert der 8/20μs-Blitzstromwellenform, dem der Ableiter standhalten kann.
(3) Maximaler Entladestrom Imax: Wenn eine Standard-Blitzwelle mit einer Wellenform von 8/20 ms einmal auf den Protektor einwirkt, ist dies der maximale Spitzenwert des Stoßstroms, dem der Protektor standhalten kann.
(4) Spannungsschutzpegel Up(In): Der Maximalwert des Schutzes in den folgenden Tests: die Überschlagsspannung mit einer Steigung von 1 kV/ms; die Restspannung des Nennentladestroms.
Der Überspannungsschutz verwendet einen Varistor mit hervorragenden nichtlinearen Eigenschaften. Unter normalen Umständen befindet sich der Überspannungsschutz in einem Zustand extrem hohen Widerstands und der Leckstrom ist nahezu Null, wodurch die normale Stromversorgung des Stromnetzes gewährleistet ist. Wenn im Stromnetz eine Überspannung auftritt, wird der Überspannungsschutz innerhalb von Nanosekunden sofort aktiviert, um das Ausmaß der Überspannung innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs des Geräts zu begrenzen. Gleichzeitig wird die Energie der Überspannung freigesetzt. Anschließend geht der Protektor schnell in einen hochohmigen Zustand über, sodass die normale Stromversorgung des Stromnetzes nicht beeinträchtigt wird.

Blitze können nicht nur Überspannungen und Ströme erzeugen, sondern treten auch beim Schließen und Trennen von Hochleistungsstromkreisen, beim Ein- und Ausschalten von induktiven Lasten und kapazitiven Lasten sowie beim Trennen großer Stromnetze auf Transformator. Große Schaltspitzenspannungen und -ströme können auch zu Schäden an zugehörigen Geräten und Leitungen führen. Um die Blitzinduktion zu verhindern, wird am DC-Eingangsende des Niederleistungswechselrichters ein Varistor hinzugefügt. Der maximale Entladestrom kann 10 kVA erreichen, was grundsätzlich den Anforderungen von Photovoltaik-Blitzschutzsystemen für Privathaushalte gerecht wird.