บทบาทที่สำคัญของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDS) ในกล่อง PV Combiner: คู่มือการเลือกและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

บทนำ: แกนกลางที่มีช่องโหว่ของอาร์เรย์ PV

กล่อง PV Combiner ทำหน้าที่เป็นระบบประสาทของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์รวบรวมเอาต์พุตสตริง DC หลายตัวก่อนที่จะป้อนเข้าสู่อินเวอร์เตอร์ โหนดที่สำคัญเหล่านี้มีการคุกคามอย่างต่อเนื่องจากการโจมตีด้วยฟ้าผ่าและคลื่นไฟฟ้าที่สามารถทำลายระบบ PV ทั้งหมดได้ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากคุณภาพสูง (SPDS) ทำหน้าที่เป็นสายแรกของการป้องกันอุปกรณ์ปกป้องมูลค่าหลายแสนดอลลาร์

บทที่ 1: เหตุใด SPD จึงจำเป็นสำหรับระบบ PV

1.1 ช่องโหว่ที่ไม่ซ้ำกันของอาร์เรย์ PV

การเปิดรับแสงอย่างต่อเนื่อง: ระบบบนดาดฟ้าและติดตั้งบนพื้นดินจะสัมผัสกับการปล่อยบรรยากาศตามธรรมชาติ

ความเสี่ยงของวงจร DC: แตกต่างจากระบบ AC, DC Arcs ขาดจุดข้ามศูนย์ธรรมชาติทำให้เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นอันตรายมากขึ้น

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน: ส่วนประกอบในอินเวอร์เตอร์ที่ทันสมัยอาจได้รับความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าเพียง 20% สูงกว่าค่าที่กำหนด

1.2 ผลที่ตามมาของการป้องกันไม่เพียงพอ

ความเสียหายทันที: 72% ของความล้มเหลวของอินเวอร์เตอร์สามารถสืบย้อนกลับไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า (รายงาน Solaredge 2023)

การย่อยสลายที่ซ่อนอยู่: การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยซ้ำ ๆ สามารถลดอายุการใช้งานโมดูลได้มากถึง 30%

ความเสี่ยงจากไฟไหม้: DC ARC Faults คิดเป็น 43% ของไฟที่เกี่ยวข้องกับแสงอาทิตย์ (ข้อมูล NFPA 2022)

บทที่ 2: ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือก SPD ในแอปพลิเคชัน PV

2.1 พารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญ

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ: ≥1.2เท่าของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของระบบ (ต่อ IEC 61643-31)

กระแสการปลดปล่อยเล็กน้อย (ใน): ≥20kaสำหรับ Type 1 SPDS (ต่อ UL 1449, รุ่นที่ 4)

กระแสการปล่อยสูงสุด (IMAX): ≥40ka (ต่อ IEC 61643-11)

เวลาตอบสนอง: <25 นาโนวินาที (ต่อ EN 50539-11)

อุณหภูมิการทำงาน: -40 ° C ถึง +85 ° C (ต่อ UL 96A)

2.2 ประเภท SPD สำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

ประเภท 1 (คลาส I): สำหรับสถานที่ที่มีความเสี่ยงต่อการโจมตีด้วยฟ้าผ่าโดยตรง (เช่นระบบบนดาดฟ้า)

Type 2 (Class II): สำหรับการป้องกันรอง (เช่นระบบที่ติดตั้งพื้นดินเชิงพาณิชย์)

ประเภทรวม 1+2: เหมาะสำหรับพืชระดับยูทิลิตี้ขนาดใหญ่

โมเดลเฉพาะ DC: ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชัน PV ที่มีเครื่องหมายขั้ว

บทที่ 3: แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการติดตั้ง

3.1 ตำแหน่งเชิงกลยุทธ์

จุดติดตั้งบังคับ:

เทอร์มินัลอินพุตกล่อง Combiner (ต่อสตริง)

ต้นน้ำของ DC Disconnects

ขั้วอินพุตอินเวอร์เตอร์ DC

แนะนำจุดป้องกันเพิ่มเติม:

เครื่องผสมอาเรย์ย่อย

ตามสายเคเบิลยาว (> 30 เมตร)

3.2 มาตรฐานการเดินสาย

ขนาดตัวนำ: ทองแดงขั้นต่ำ 6 mm² (สำหรับ 20ka SPDs)

ความยาวเส้นทาง: ให้การเชื่อมต่อ SPD <0.5 เมตร

ข้อกำหนดการต่อสายดิน: ใช้ตัวนำสายดินโดยเฉพาะ (≥10mm²)

ทอพอโลยีการเชื่อมต่อ: การกำหนดค่าดาวเพื่อหลีกเลี่ยงลูปภาคพื้นดิน

บทที่ 4: เกณฑ์การบำรุงรักษาและการเปลี่ยน

4.1 การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

เช็ครายไตรมาส:

การตรวจสอบสถานะตัวบ่งชี้สถานะ (สีเขียว/สีแดง)

ดำเนินการอุณหภูมิอินฟราเรด (อุณหภูมิเพิ่มขึ้น <15k)

บันทึกเคาน์เตอร์ Lightning Strike (ถ้าติดตั้ง)

การทดสอบประจำปี:

การทดสอบความต้านทานฉนวน (> 1 MΩ)

การวัดความต้านทานพื้นดิน (<10 Ω)

การทดสอบแรงดันไฟฟ้าตกค้างโดยผู้เชี่ยวชาญ

4.2 แนวทางการเปลี่ยน

ทริกเกอร์ทดแทนทันที:

ความเสียหายทางกายภาพที่มองเห็นได้ (รอยแตกเผาไหม้)

ตัวบ่งชี้สถานะเปลี่ยนเป็นสีแดง

จำนวนการนัดหยุดงานฟ้าผ่าเกินกว่าค่าที่กำหนด

การทดสอบประสิทธิภาพที่ล้มเหลว

ช่วงเวลาการเปลี่ยนที่แนะนำ:

พื้นที่ชายฝั่ง: 5 ปี

โซนที่มีน้ำหนักเบาสูง: 7 ปี

ภูมิภาคมาตรฐาน: 10 ปี

บทที่ 5: ความเข้าใจผิดทั่วไปและคำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ

5.1 ความเข้าใจผิดทั่วไป

ตำนาน: "แท่งฟ้าผ่าไม่จำเป็นต้องใช้ SPD"

ความจริง: แท่งฟ้าผ่าป้องกันการนัดหยุดงานโดยตรงเท่านั้น

กับดักต้นทุน: การใช้ AC SPDS ที่ไม่เฉพาะเจาะจง

ผลที่ตามมา: ไม่สามารถขัดจังหวะ DC ติดตามกระแส

5.2 คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ

ใช้สถาปัตยกรรมการป้องกันแบบสามชั้น: SPDS ที่อาร์เรย์, กล่อง Combiner และระดับอินเวอร์เตอร์

เลือกรุ่นที่มีผู้ติดต่อส่งสัญญาณจากระยะไกลเพื่อรวมเข้ากับระบบการตรวจสอบ

สำหรับระบบ 1,500V ให้ตรวจสอบความสามารถในการทำลาย DC ของ SPD

ประเมินความจุ SPD ที่มีอยู่อีกครั้งในระหว่างการขยายระบบ

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของระบบ PV เพิ่มขึ้นเป็น 1,500V เทคโนโลยี SPD รุ่นต่อไปกำลังพัฒนาด้วยแนวโน้มที่สำคัญสามประการ: การดูดซับพลังงานที่สูงขึ้น (สูงถึง 100ka) คุณสมบัติการเตือนที่ชาญฉลาด (การตรวจสอบที่เปิดใช้งาน IoT) และการออกแบบแบบแยกส่วนที่กะทัดรัดมากขึ้น การเลือกผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรองโดย TUV Rheinland สำหรับแอปพลิเคชัน PV และทำตามมาตรฐาน IEC 62305 สำหรับการป้องกันระดับระบบทำให้มั่นใจได้ว่าโรงงาน PV สามารถทนต่อสายฟ้าตลอดอายุการใช้งาน 25 ปี โปรดจำไว้ว่า: ในความปลอดภัยของ PV การป้องกันไฟกระชากคุณภาพสูงไม่ใช่ค่าใช้จ่าย-เป็นการลงทุนลดความเสี่ยงที่คุ้มค่าที่สุด