Bezpieczeństwo Twojej inwestycji w PV to również certyfikowane ograniczniki przepięć Phoenix Contact
Skrzynka przyłączeniowa generatora - SOL-SC-2ST-0-DC-2MPPT-1300FS - 1137059
Jak wykazano w różnych testach, nie tylko na uczelniach technicznych w Polsce, duży procent ograniczników przepięć (SPD) dostępnych na rynku nie spełnia parametrów deklarowanych w kartach katalogowych. Dodatkowo w różnych materiałach marketingowych również można znaleźć nie zawsze pełne informacje na temat wymagań stawianych SPD, co nie pomaga w właściwym doborze odpowiedniego modelu do aplikacji. W tym artykule postaramy się przybliżyć najważniejsze zagadnienia, które pozwolą dobrać bezpieczne ograniczniki przepięć zarówno na stronę zasilania AC, jak i DC w aplikacjach fotowoltaicznych.
Na początku warto poruszyć zagadnienia formalne/techniczne, a nawet marketingowe, takie jak:
- sposoby oznaczania ograniczników przepięć
- różnicy pomiędzy ogranicznikami opartymi na warystorach i iskiernikach
- wymagania techniczne, jakie powinny spełniać ograniczniki przepięć na stronę AC i DC
Ad. 1.
Aby producent ograniczników przepięć mógł nadać odpowiednie oznaczenia typu T1, T2, T3, powinny zostać wykonane testy odpowiednio klasy I, II i III (wg PN-EN 61643-11). Tabela klas testów dla SPD typu 1, 2 oraz 3:
Jak można zauważyć w powyższej tabeli, ograniczniki typu T1 przechodzą te same testy jak ograniczniki T2. Oznacza to, że w praktyce na rynku dostępne są ograniczniki T1 oznaczane jako np. T1/T2, ale trzeba wiedzieć, że nie każdy taki ogranicznik jest skutecznym ogranicznikiem typu T2. Można też spotkać ograniczniki przepięć oznaczane jako typu T1+T2+T3 (ograniczniki typu T1 testowane trzema klasami testów), co wygląda dobrze, ale jak widzimy tylko pod względem marketingowym, ponieważ bywa, że jest on stosowany jako jedyny na początku wewnętrznej instalacji zasilania w rozległym obiekcie. Najważniejszą funkcją ograniczników przepięć typu T1 jest ochrona przed pożarem, zgodnie za PN-HD powinien stanowić integralną część systemu ochrony wraz z urządzeniem piorunochronnym. Dodatkowo ogranicznik typu 1 jest często nazywany kombinowanym, choć nie mieści się w definicji zgodnie z PN-EN61643-11, gdzie powinny być połączone dwa RÓŻNE elementy: ucinający (iskierniki) i ograniczający (warystory) napięcie.
Ad. 2.
Norma PN-EN 61643-11 dotycząca niskonapięciowych urządzeń do ograniczania przepięć wyróżnia trzy typy ograniczników:
- SPD typu ucinającego napięcie, zwykle iskierniki („charakteryzujące się dużą impedancją przy braku napięcia, która zmniejsza się gwałtownie w odpowiedzi na wystąpienie udaru napięciowego”),
- SPD typu ograniczającego napięcie, zwykle warystory („charakteryzujące się dużą impedancją, przy braku napięcia, która zmniejsza się w sposób ciągły w miarę wzrostu napięcia i prądu udarowego”),
- SPD typu kombinowanego, które powinny zawierać zarówno elementy ucinające napięcie, jak i elementy ograniczające napięcie (iskierniki i warystory).
Każdy element posiada swoje specyficzne zalety i wady, dlatego nie można zdefiniować najlepszego jednego uniwersalnego komponentu do ochrony w każdej aplikacji.
To, jakie ograniczniki należy wybrać, zależy głównie od sytuacji i klasy ochrony obiektu. Poniżej grafiki, na których pokazano, kiedy należy zastosować ograniczniki przepięć typu T1 (oznaczane również jako T1/T2 lub T1+T2) oraz typu T2, kiedy rozważamy ograniczniki po stronie instalacji zasilania AC:
– Ogranicznik przepięć typu T1 należy stosować zawsze, gdy:
– Ogranicznik przepięć typu T2 jest wystarczający, gdy nie zachodzi żaden z powyższych trzech warunków oraz:
Warto, jak pokazano powyżej, pamiętać o warunku odległości od SPD do chronionego interfejsu: odległośćpo przewodach nie powinna być większa niż 10 metrów (PN-HD60364-5-534). Jeśli jest większa, to należy powtórzyć ogranicznik typu 2. Zadaj pytania naszym specjalistom >>
Ad. 3.
Należy pamiętać, że wymagania techniczne dla ograniczników przepięć do ochrony obwodów AC i DC omawianych obiektów są różne.
W przypadku ograniczników przepięć obwodów zasilania na stronę AC warto wiedzieć, że: kto wybiera ogranicznik przepięć, który nie ma – zgodnie z normą PN-HD 60364-5-534:2016 – potwierdzonych minimalnych wartości:
- dla SPD typu 1 Iimp nie mniej niż 12,5 kA 10/350 µs na jedno pole oraz
- dla SPD typu 2 In nie mniej niż 5 kA 8/20 µs na jedno pole,
ten naraża się na eksplozję/pożar wewnątrz szafy lub skrzynki zasilania.
Jeśli decydujesz się na zastosowanie ograniczników o słabszych parametrach, konieczne jest przeprowadzenie analizy ryzyka zgodnie z normą PN-EN 62305-2.
Odnośnie do ograniczników w instalacji DC dla instalacji fotowoltaicznych, to wymagania w sposób bardzo przystępny zaprezentowane są w tabelach A.1 (wymagania dla ograniczników opartych na warystorach) i A.2 (wymagania dla ograniczników opartych na iskiernikach) normy IEC 61643-32.
Poniżej informacje na podstawie tabeli A.1. dla ograniczników warystorowych.
Wartości Iimp (I10/350) i In (I8/20) dla warystorowych ograniczników przepięć po stronie DC instalacji fotowoltaicznej zamontowanej na dachu budynku posiadającym zewnętrzny system ochrony odgromowej (ang. LPS), kiedy dystans separujący nie może być utrzymany.
Dla małych obiektów, a nawet farm fotowoltaicznych przyjmuje się, że mamy do czynienia z obiektami o klasie ochrony III/IV. Czytając zawartość wspomnianej tabeli, można zauważyć, że w przypadku, gdy mamy do czynienia z obiektem klasy III lub IV z liczbą zwodów instalacji piorunochronnej nie mniejszą niż 4, wówczas należy wybrać ogranicznik w układzie T, którego dwa elementy pomiędzy biegunami będą miały parametry nie gorsze niż: Iimp 10/350 µs = 2,5 kA, In 8/20 µs = 5 kA. Natomiast ogranicznik tworzący „nogę” wspomnianego układu „T” powinien mieć parametry będące podwojonymi pokazanymi powyżej wartościami, a więc 5kA 10/350µs oraz 10kA 8/20 µs.
Ograniczniki o konstrukcji iskiernikowej muszą spełniać znacznie wyższe wymagania, ponieważ iskierniki mają trudności z gaszeniem łuku w instalacjach DC.
Należy zachować ostrożność i nie mieszać wymagań elektrycznych dotyczący różnych wykonań takich SPD zawartych we wspomnianej normie.
Ograniczniki przepięć i gotowe skrzynki fotowoltaiczne z ogranicznikami przepięć i wyłącznikami ppoż., które spełniają wszystkie wymagania pokazane będą w dalszej części artykułu.
Opisane sytuacje i rozwiązania są zgodne z najnowszą wersją normy IEC 61643-32.
Dla przypomnienia oto lista głównych czynników wpływających na liczbę i typ ograniczników przepięć, jakie należy zastosować, oraz miejsce ich instalacji:
- klasa ochrony obiektu,
- obecność lub brak systemu pioruchronnego LPS (ang. Lightning Protection System),
- rzeczywista długość zastosowanych przewodów połączeniowych,
- możliwość utrzymania dystansu separacyjnego pomiędzy piorunochronem a instalacją fotowoltaiczną oraz innymi urządzeniami elektrycznymi w jej pobliżu.
Przypadek najtrudniejszy: obiekt z zewnętrzną instalacją piorunochronną, brakiem możliwości zachowania dystansu separującego pomiędzy panelami PV a instalacją piorunochronną oraz długimi przewodami L1 ≥ 10m, L2 ≥ 10m.
Poniżej znajduje się tabela, która pokazuje, jakie ograniczniki przepięć należy zastosować w zależności od napotkanej sytuacji:
SPD w miejscu 2’ nie jest wymagany, gdy:
- falownik i główna skrzynka rozdzielcza budynku są połączone do tej samej listwy uziemiającej, każdy przewodem o długości ≤ 0,5 m (gdy falownik znajduje się w głównej szafie), lub
- przewody od SPD w głównej skrzynce do falownika są <10 m i przewód PE jest poprowadzony razem z przewodami zasilającymi AC
SPD w miejscu 1’ nie jest wymagany, gdy:
- przewody od falownika do generatora są <10 m i poziom ochrony Up ogranicznika zainstalowanego w miejscu 1 jest niższy lub równy 0,8 Uw napięcia wytrzymywanego generatora lub
- poziom ochrony Up ogranicznika zainstalowanego w miejscu 1 jest niższy lub równy 0,5 Uw napięcia wytrzymywanego generatora
Rozwiązania, jakie polecamy do zastosowania w zależności od aplikacji:
1. Ograniczniki przepięć na stronę DC
|
Ograniczniki przepięć DC serii VAL-MS (z wymiennymi wkładkami) |
||||
 |
PV T2 |
VAL-MS 1000DC-PV/2+V | Ogranicznik przepięć dla 2-żyłowych izolowanych i uziemionych systemów napięcia stałego PV 1000 i 1500 V DC, 3-polowa podstawka, trzy wtykowe elementy ochronne z kontrolą termiczną, wskaźnik stanu na każdym wtyku, podwójne zaciski. | |
| VAL-MS 1500DC-PV/2+V | ||||
|
PV T1 / T2 | VAL-MS-T1/T2 1000DC-PV/2+V | ||
|
Ograniczniki przepięć DC serii VAL-MB (MB Mono Block) |
||||
 |
PV T2 |
VAL-MB-T2 1500DC-PV/2+V |
Ogranicznik przepięć testowany w akredytowanym laboratorium dla 2-żyłowych izolowanych i uziemionych systemów napięcia stałego PV 1000 i 1500 V DC, elementy ochronne z kontrolą termiczną. | |
| VAL-MB-T1/T2 1000DC-PV/2+V | ||||
| PV T1 / T2 | VAL-MB-T1/T2 1500DC-PV/2+V |
|||
2. Ograniczniki przepięć do ochrony obwodów AC
| Ograniczniki przepięć AC serii VAL-MS (z wymiennymi wkładkami) | |||
 |
VAL-MS-T1/T2 335/12.5/3+1 |
Ogranicznik przepięć T1/T2 do 3-fazowych sieci zasilających (system 5-przewodowy: L1, L2, L3, N, PE), do klas ochrony odgromowej III i IV. | |
 |
VAL-MS 230/3+1 |
Ogranicznik przepięć T2, do 3-fazowych sieci zasilających (system 5-przewodowy: L1, L2, L3, N, PE), układ 3 + 1 | |
3. Gotowe wygodne w zastosowaniu skrzynki z ogranicznikami przepięć
| Gotowe skrzynki połączeniowe z ogranicznikami przepięć T2 i T1/T2 | |||
 |
SOL-SC-1ST-0DC-1MPPT-1000 |
Skrzynka połączeniowa generatora do 1000DC, do podłączenia 1 x 1 stringu. Z ochroną przed przepięciami typu 1/2 i dławnicami kablowymi po stronie wejściowej i wyjściowej | |
 |
SOL-SC-1ST-0-DC-2MPPT-1000SE |
Skrzynka połączeniowa generatora do 1000DC, do podłączenia 2 x 1 stringu. Z ochroną przed przepięciami typu 1/2 i dławnicami kablowymi po stronie wejściowej i wyjściowej |
|
Dostępne są również modele z ogranicznikami T2 wewnątrz, odpowiednio: SOL-SC-1ST-0 DC-1MPPT-2000 1105827; SOL-SC-1ST-0-DC-2MPPT-2000SE 1105828
4. Gotowe wygodne w zastosowaniu skrzynki z ogranicznikami przepięć i wyłącznikami ppoż.
| Gotowe skrzynki połączeniowe z ogranicznikami przepięć T1/T2 i wyłącznikami przeciwpożarowymi DC | |||
 |
SOL-SC-1ST-0-DC-1MPPT-1300FS Skrzynka przyłączeniowa generatora do systemów PV do 1000 V DC do podłączenia 1 x 1 stringu. Z ochroną przed przepięciami (typ 1/2), wyłącznikiem przeciwpożarowym DC ze zdalnym dostępem i złączami lub zaciskami Push-in po stronie wejściowej i wyjściowej.
|
||
 |
SOL-SC-1ST-0-DC-1MPPT-1300FS Skrzynka przyłączeniowa generatora do systemów PV do 1000 V DC do podłączenia 1 x 1 stringu. Z ochroną przed przepięciami (typ 1/2), wyłącznikiem przeciwpożarowym DC ze zdalnym dostępem i złączami lub zaciskami Push-in po stronie wejściowej i wyjściowej.
|
||
Projektantom i elektrykom polecamy pobranie katalogu: „Dobór ograniczników przepięć do aplikacji PV w praktyce” ze strony: phoenixcontact.pl/fotowoltaika
