Travay Kolaboratif Pwotektè Kont Surtansyon, Disjonktè ak Fizib nan Sistèm Fotovoltaik: Analiz Fonksyonèl ak Diskisyon sou Nesesite

Entwodiksyon

Avèk devlopman rapid endistri fotovoltaik mondyal la, sekirite ak estabilite sistèm jenerasyon enèji solè yo vin sant atansyon endistri a. Sistèm fotovoltaik yo ekspoze a deyò pandan yon bon bout tan epi yo vilnerab a menas tankou kout zèklè, varyasyon rezo elektrik, ak pann ekipman, ki ka lakòz domaj ekipman oswa menm dife. Pwoteksyon kont surtansyon (SPD), disjonktè, ak fizib se aparèy pwoteksyon kle ki chak fè devwa yo epi kolabore youn ak lòt pou asire fonksyònman an sekirite nan sistèm nan. Atik sa a pral analize an pwofondè fonksyon yo, mekanis kowòdinasyon yo, ak nesesite pou bay referans pou itilizatè endistri yo.

I. "Asasen envizib" la k ap fè fas ak sistèm fotovoltaik yo

Santral elektrik fotovoltaik yo tankou "gèrye asye" k ap travay deyò, epi k ap sibi divès tès difisil san rete.

1.1 Pwoblèm ak kout zèklè:

An patikilye, nan Mwayen Oryan ak Azi Sidès, yon sèl sezon loraj ka paralize sistèm ki pa gen pwoteksyon.
1.2 Fluktuasyon rezo elektrik la:
Nan pwojè Chilyen mwen te responsab la, plizyè ekipman te boule akòz yon ogmantasyon toudenkou nan vòltaj rezo a.

1.3 Risk kous sikwi:
Ane pase, yon pwojè nan Almay te gen yon kous sikwi akòz kab ki fin vye, sa ki te prèske lakòz yon dife.

Risk sa yo pa egzajerasyon. Dapre Alyans Entènasyonal Sekirite Fotovoltaik la, plis pase 60% nan echèk sistèm fotovoltaik yo akòz pwoteksyon elektrik ki pa adekwa.

II. Fonksyon prensipal aparèy pwoteksyon kont surtansyon (SPD)

2.1 Prensip Fonksyònman
SPD a detounen vòltaj ki twò wo a nan tè a atravè varistò oksid metal (MOV) oswa tib egzeyat gaz (GDT), sa ki limite vòltaj la nan yon seri ki an sekirite. Nan sistèm fotovoltaik yo, SPD yo tipikman enstale nan kote sa yo:
Kote DC (ant modil yo ak envèstisè a): Pou pwoteje kont surtension ki pwovoke pa zèklè.
Kote AC (ant envèstisè a ak griy la): Pou siprime survòltaj ki soti bò griy la.

2.2 Paramèt kle yo
Vòltaj maksimòm fonksyònman kontinyèl (Uc): Dwe koresponn ak nivo vòltaj sistèm fotovoltaik la (tankou 1000V DC oswa 1500V DC).
Kouran dechaj (In/Iimp): Reflete kapasite pou dechaje kouran zèklè, epi sistèm fotovoltaik yo tipikman bezwen 20kA oswa plis.
Nivo pwoteksyon vòltaj (Up): Detèmine gwosè vòltaj rezidyèl la epi li dwe pi ba pase vòltaj reziste ekipman pwoteje a.

2.3 Nesesite
Anpeche ekipman chè tankou envèstisè ak bwat konbineur yo domaje akòz surtension.
Konfòme avèk estanda entènasyonal yo (tankou IEC 6164331, UL 1449) ak egzijans akseptasyon pou estasyon elektrik fotovoltaik yo.

Ⅲ. Fonksyon ak seleksyon disjonktè ak fizib

3.1 Disjonktè
Fonksyon:
• Pwoteksyon kont surchaj: Lè kouran an depase valè fikse a (tankou 1.3 fwa kouran nominal la), mekanis deklanchman tèmik la fonksyone.
• Pwoteksyon kont kous sikwi: Mekanis deklanchman elektwomayetik la koupe kouran kous sikwi a (tankou 10kA) nan kèk milisegond.

• Karakteristik aplikasyon pou fotovoltaik:
Fòk ou chwazi yon disjonktè DC espesyal (tankou DC 1000V/1500V).
Kapasite koupe a ta dwe koresponn ak kouran kous sikwi sistèm lan (tipikman ≥ 15kA).

3.2 Fuzib
Fonksyon:
Lè li fonn eleman fuzib la, li ka byen vit izole sikwi ki defektye a epi pwoteje branch ki konekte an seri a.

Avantaj:
Vitès dekoneksyon an pi rapid (nan nivo mikrosegond), sa ki apwopriye pou senaryo kouran kous kout ki wo.
Li piti nan gwosè epi li apwopriye pou bwat ki pote kouran ak espas limite.

3.3 Kolaborasyon avèk SPD

SPD responsab pou pwoteksyon vòltaj, pandan ke disjoncteurs/pwotektè fuzib yo responsab pou pwoteksyon kouran.
Lè yon SPD echwe akòz yon pann souch, disjonktè oswa pwoteksyon fizib ka koupe sikwi ki defektye a byen vit pou anpeche dife.

Ⅳ. Etid ka sou sistèm pwoteksyon milti-nivo

Pran yon santral fotovoltaik 1MW kòm egzanp:
4.1 Pwoteksyon sou bò DC a
Branch seri konpozan yo: Enstale fizib (tankou tip 10A gPV) pou chak seri.
Antre bwat konbineur a: Enstale SPD Tip II (Jiska ≤ 1.5kV) ak disjonktè DC (63A).

4.2 Pwoteksyon sou bò AC a
Bout sòti envèstisè a: Konfigure yon SPD tip 1+2 (Iimp ≥ 12.5kA) ak yon disjonktè bwat moule (250A).

4.3 Similasyon senaryo fay
Lè yon kout zèklè rive: SPD a lage yon kouran ki pike epi li bese vòltaj la anba 2kV; si SPD a echwe akòz yon kous sikwi, disjonktè a deklanche.
Lè gen yon kous sikwi sou liy lan: Fuzib la fonn nan 5ms pou anpeche pwopagasyon efè tach tèmik la.

Ⅴ. Prekosyon pou seleksyon ak enstalasyon

5.1 Seleksyon SPD
Pou bò DC a, yo ta dwe chwazi yon SPD espesifik pou fotovoltaik (tankou PVSPD) pou evite pwoblèm kouran envès ak SPD AC òdinè yo.
Yo ta dwe konsidere maj tanperati a (Uc bezwen kite yon maj nan anviwònman ki gen tanperati ki wo).

5.2 Konpatibilite Disjonktè/Fuzib
Kapasite koupe a ta dwe pi wo pase kouran maksimòm kous kout sistèm nan (tankou kouran fay fisèl la ka rive nan 1.5kA).
Kouran nominal fuzib la ta dwe plis pase 1.56 fwa kouran kous sikwi konpozan an (Isc) (an akò avèk NEC 690.8).

5.3 Sijesyon pou Entegrasyon Sistèm
Longè fil ki ant SPD a ak disjonktè a ta dwe ≤ 0.5m pou diminye vòltaj rezidyèl la.
Yo ta dwe fè enspeksyon regilye sou endikatè estati SPD yo, epi yo ta dwe ranplase modil ki gen pwoblèm yo alè.

Ⅵ. Tandans Endistri ak Mizajou Estanda yo
• Demann pou gwo vòltaj: Avèk adopsyon jeneralize sistèm fotovoltaik 1500V yo, nivo vòltaj rezistans SPD yo ak disjonktè yo bezwen amelyore yon fason senkronize.

• Siveyans entelijan: Yo ap aplike piti piti SPD entelijan ki entegre detèktè tanperati ak fonksyon kominikasyon san fil pou reyalize avètisman bonè nan ka defo a distans.

• Ranfòsman estanda: Nouvo vèsyon IEC 625482023 la enpoze egzijans kowòdinasyon ki pi strik sou aparèy pwoteksyon pou sistèm fotovoltaik yo.

Konklizyon
Nan sistèm fotovoltaik yo, pwoteksyon kont surtension, disjonktè ak fizib yo konstitye yon sistèm pwoteksyon kolaboratif "vòltaj-kouran" konplè. Seleksyon ak konfigirasyon kòrèk konpozan sa yo pa sèlman ka pwolonje lavi sèvis ekipman yo epi redwi depans operasyon ak antretyen, men tou, yo se kondisyon esansyèl pou asire operasyon an sekirite nan santral elektrik yo. Avèk devlopman teknoloji a, entegrasyon ak entèlijans aparèy pwoteksyon sa yo pral amelyore fyab sistèm fotovoltaik yo nan lavni.