Nusprendėme parašyti šį labai svarbų straipsnį, nes pastebėjome, jog Lietuvoje labai mažai elektrotechninės įrangos tiekėjų turi nuolatinės srovės saugiklius ir viršįtampių ribotuvus, skirtus saulės modulių apsaugai nuo viršsrovių ir viršįtampių. Dalis jų net nežino, kad yra skirtumas tarp saugiklių, skirtų kintamai ir nuolatinei srovei. Susidaro toks įspūdis, kad sinchronizuotoms su LESTO saulės jėgainėms įrenginėjami netinkami saugikliai ir automatiniai jungikliai, o autonominėms saulės elektrinėms elektrinės apsaugos iš vis neįrenginėjamos. Siūlome Jums perskaityti šį straipsnį, kad suprastumėte, jog saulės modulių apsauga yra labai svarbus dalykas ir žinotumėte ką Jums dar reikėtų įsigyti, kad apsaugotumėte savo nuosavas elektrines. Visą šiame straipsnyje išvardintą įrangą galite įsigyti pas mus.

Saulės jėgainių apsauga nuo viršsrovių

Saulės fotoelektriniai moduliai privalo būti saugomi nuo perkrovų, trumpųjų jungimų ir viršįtampių. Tam yra naudojami specialūs nuolatinės srovės saugikliai su gPV veikimo charakteristika ir viršįtampių ribotuvai.

Saulės energijos transformacijai į elektros energiją yra naudojami puslaidininkiniai saulės moduliai, sudaryti iš monokristalinio arba polikristalinio silicio. Kiekvienas saulės modulis yra sudarytas iš celių, kurių išmatavimai yra apie 12.5×12.5 cm. Kiekviena celė generuoja 0.6 V įtampą ir iki 3.5 A srovę. Kad pasiekti didesnę įtampą, celės jungiamos nuosekliai, o kad padidinti srovę – lygiagrečiai. Nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtos fotoelektrinės celės sudaro saulės modulį, kurio nuolatinė įtampa būna nuo 20 V iki 60 V.

1 pav. Tipinė saulės modulių pajungimo schema

Jungiant saulės modulius nuosekliai, kaip pavaizduota 1 pav., priklausomai nuo elektrinės galios, yra gaunama iki 1000 V išėjimo įtampa. Įtampos vertė nėra pastovi ir nėra tokia didelė, kai saulės spinduliai neapšviečia saulės modulių paviršiaus.

Kiekvienas saulės modulis generuoja išėjimo srovę, kurios dydis, priklausomai nuo modulio tipo, būna nuo 4 iki 9 A. Kad pasiekti didesnę srovę (tuo pačiu ir sistemos galią), saulės moduliai yra jungiami lygiagrečiai. Tokiu būdu sujungti moduliai generuoja srovę, kurios dydis siekia iki 250 – 300 A.

Saulės moduliai kardinaliai skiriasi nuo kitų elektros energijos gamybos šaltinių. Jų trumpojo jungimo srovė yra viso labo 15-20 % didesnė už modulio nominalią srovę. Todėl saulės modulių instaliacijoms beprasmiška naudoti standartinius saugiklius arba automatinius jungiklius, kurių suveikimo srovė kelis kartus didesnė už nominalią srovę. 2 pav. pavaizduota trumpojo jungimo srovės kryptis, kai grandinėje atsiranda trumpasis jungimas ir kai yra naudojamas transformatorinis inverteris (sinchronizuotos su elektros tinklais saulės jėgainės) arba įkrovimo valdiklis (autonominės saulės jėgainės). 3 pav. pavaizduota trumpo jungimo srovės kryptis, kuomet naudojamas be transformatorinis tinklo inverteris.

2 pav. Trumpojo jungimo srovė naudojant įrangą su skiriamuoju transformatoriumi

Taigi, jeigu ant vieno iš saulės modulio krenta šešėlis (netgi jeigu saulė užstojama tik dalinai) arba grandinėje atsiranda trumpasis jungimas, susidaro trumpojo jungimo režimas ir teka trumpojo jungimo srovė Isc, kuri lygi visų lygiagrečiai sujungtų modulių srovių sumai (žr. 2 pav.). Esant be transformatorinei sistemai, vidinis tinklo inverterio gedimas gali sukelti trumpojo jungimo srovę, kurios šaltiniu yra elektros tinklas (žr. 3 pav.).

3 pav. Trumpojo jungimo srovė naudojant be transformatorinę įrangą

Kai saulės moduliai nėra apkrauti (negeneruoja elektros srovės), ant jų gnybtų yra nominali įtampos vertė, net jeigu apšvietimas yra nežymus. O generuojamos srovės dydis priklauso nuo saulės spinduliuotės intensyvumo. Esant gedimui arba krentant šešėliui, per modulius tekės trumpojo jungimo srovė, ko pasiekoje gali kilti net gaisras. Kad apsaugoti saulės modulius nuo aprašytų atvejų, esant daugiau, negu dviem lygiagrečiai sujungtiems moduliams arba modulių grupėms,  būtina naudoti saugiklius.

Yra du apsaugos lygiai. Pirmas lygis (žr. 1 pav.) naudojamas pagrinde saulės modulių apsaugai nuo trumpojo jungimo srovių, sukeltų šešėlio, saulės modulio gedimo, mechaninio pažeidimo, įkrovimo valdiklio gedimo ar laidų užtrumpinimo. Apsaugai naudojami specialūs 10×38 mm cilindriniai saugikliai.

 

4 pav. gPV charakteristikos cilindrinis saugiklis

Saugikliai yra įstatomi į specialius kirtiklius ir montuojami ant bėgelio paskirstymo skydelyje. Pirmas apsaugos lygis suteikia galimybę fiziškai ir elektriškai atjungti pavienį modulį arba modulių grupę. Esant neįžemintai sistemai kirtiklis su saugikliu jungiami ant pliusinio ir minusinio laidų, taip, kaip pavaizduota 5 pav.

5 pav. Saugiklių panaudojimo schema

Šie saugikliai turi specialią laiko-srovės charakteristiką, primenančią puslaidininkinėje technikoje naudojamų ultra greitų saugiklių charakteristiką gR, tik jų galios nuostoliai beveik dvigubai mažesni. Kad tinkamai parinkti saulės modulius apsaugančius saugiklius, reikia žinoti leistiną trumpojo jungimo srovę (I sc), nominalią įtampą (V mpp), nuosekliai sujungtų saulės modulių skaičių vienoje grupėje ir lygiagrečiai sujungtų modulių arba modulių grupių skaičių. Kai saulės jėgainę sudaro tik du lygiagrečiai sujungti saulės moduliai arba nuosekliai sujungtų modulių grupės, saugiklių naudoti nereikia. Kai lygiagrečiai sujungtų modulių yra daugiau, nei du, tuomet saugiklio nominali srovė skaičiuojama taip: I nom. saugiklio = 1,4 x I sc. O saugiklio nominali įtampa bus U nom. saugiklio = 1,2 x V mpp x nuosekliai sujungtų modulių skaičius vienoje grupėje.

Antras apsaugos lygis (žr. 4 pav.) yra naudojamas prie pat inverterio ar įkrovimo valdiklio įėjimo gnybtų. Čia naudojami saugikliai, kurie, esant trumpajam jungimui laide tarp saulės modulių ir inverterio ar įkrovimo valdiklio, arba esant pastarųjų gedimui, atjungia grandinę, apsaugant laidą ir visus saulės modulių saugiklius nuo suveikimo. Saugiklis yra vienkartinis ir pakankamai brangus. Jam suveikus, jį reikia pakeisti nauju, todėl verta įrengti antrą apsaugos lygi jau vien tam, kad apsaugoti saulės modulių saugiklius. Antrame apsaugos lygyje naudojami saugikliai yra skirti nuolatinei srovei ir 750 V – 1100 V DC įtampai. Jie yra montuojami specialiuose laikikliuose arba kirtikliuose. Kad tinkamai parinkti antro lygio apsaugos saugiklius, būtina žinoti leistiną saulės modulių trumpo jungimo srovę (Isc), nominalią įtampą ir lygiagrečiai sujungtų saulės modulių arba jų nuosekliai sujungtų grupių, skaičių. Saugiklio nominali srovė apskaičiuojama taip: I nom. saugiklio = 1,4 x Isc x lygiagrečiai sujungtų modulių ar jų grupių skaičius. O saugiklio nominali įtampa bus U nom. saugiklio = 1,2 x Vmpp x nuosekliai sujungtų saulės modulių skaičius vienoje grupėje.

6 pav. Antro lygio apsaugos saugikliai

Jeigu sistema neįžeminta, būtina saugiklius įrengti ant teigiamo ir neigiamo polių. Įžeminus vieną iš polių, saugiklis įrengiamas tik ant vieno poliaus. Antro lygio apsaugos saugikliai gaminami 750 V, 1000 V ir 1100 V DC įtampai ir 32 A – 315 A DC srovei. Saugiklio atjungimo geba yra 10 kA.

Saulės jėgainių apsauga nuo viršįtampių

Saulės elektrinių aparatūra turi pakankamai žemą atsparumą nuo viršįtampių ir smūginių srovių. Saulės moduliai, ypač tie, kurie sumontuoti ant pastatų stogų, yra veikiami viršįtampių, sukeltų atmosferinių ir žaibų iškrovų. Priklausomai nuo saulės modulių išdėstymo, jie turi būti apsaugoti nuo tiesioginių atmosferinių iškrovų, naudojant žaibolaidžius. Nuo viršįtampių saugo viršįtampių ribotuvai.

Vieni viršįtampių ribotuvai skirti sistemoms su įrengta žaibosauga, o kiti naudojami elektrinėse be apsaugos nuo žaibo. Abiems atvejams būtinas įžeminimas.

Kad tinkamai parinkti viršįtampių ribotuvus, būtina žinoti saulės sistemos maksimalią įtampą. Viršįtampių ribotuvų nominali įtampa turi būti didesnė už maksimalią saulės modulių įtampą.

Jeigu norite palikti komentarą po šiuo straipsniu, rinkitės vieną iš galimų komentavimo sistemų (Facebook arba Disqus):


Komentarai

Kategorijos: Saulės elektrinės