Den kritiske rolle af overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD'er) i PV -kombineringsbokse: Selection Guide and Best Practices

Introduktion: Den sårbare kerne af PV -arrays

PV -kombineringsbokse fungerer som nervesystemet for solenergianlæg, der opsamler flere DC -strengudgange, før de fodrer dem til invertere. Disse kritiske knudepunkter udsættes konstant for trusler fra lynnedslag og elektriske stigninger, der kan ødelægge hele PV -systemer. Surge Protective Devices (SPD'er) i høj kvalitet fungerer som den første forsvarslinje, beskyttelsesudstyr til en værdi af hundreder af tusinder af dollars.

Kapitel 1: Hvorfor SPD'er er vigtige for PV -systemer

1.1 Unikke sårbarheder ved PV -arrays

Konstant eksponering: Resoftop og jordmonterede systemer udsættes naturligvis for atmosfæriske udledninger.

DC-kredsløbsrisici: I modsætning til AC-systemer mangler DC-buer naturlige nul-krydsningspunkter, hvilket gør overspændingsbegivenheder mere farlige.

Følsom elektronik: Komponenter i moderne invertere kan blive beskadiget af spændinger kun 20% over den nominelle værdi.

1.2 Konsekvenser af utilstrækkelig beskyttelse

Umiddelbar skade: 72% af inverterfejl kan spores tilbage til spændingsspændinger (SolarEdge 2023 -rapporten).

Skjult nedbrydning: Gentagne mindre bølger kan reducere modulets levetid med op til 30%.

Brandrisici: DC ARC-fejl tegner sig for 43% af solrelaterede brande (NFPA 2022-data).

Kapitel 2: Nøgleovervejelser til SPD -valg i PV -applikationer

2.1 Kritiske præstationsparametre

Bedømt spænding: ≥1,2 gange systemets maksimale spænding (pr. IEC 61643-31).

Nominel udladningsstrøm (IN): ≥20ka for type 1 SPD'er (pr. UL 1449, 4. udgave).

Maksimal udladningsstrøm (IMAX): ≥40ka (Per IEC 61643-11).

Responstid: <25 nanosekunder (pr. En 50539-11).

Driftstemperatur: -40 ° C til +85 ° C (pr. UL 96A).

2.2 SPD -typer til forskellige applikationer

Type 1 (klasse I): Til placeringer med direkte lynnedslagsrisici (f.eks. Resystemer).

Type 2 (klasse II): Til sekundær beskyttelse (f.eks. Kommercielle jordmonterede systemer).

Kombineret type 1+2: Ideel til store planter i brugsskala.

DC-specifikke modeller: designet til PV-applikationer med polaritetsmarkeringer.

Kapitel 3: Bedste praksis til installation

3.1 Strategisk placering

Obligatoriske installationspunkter:

Combiner Box Input Terminals (pr. Streng).

Opstrøms for DC -afbrydelser.

Inverter DC -indgangsterminaler.

Anbefalede yderligere beskyttelsespunkter:

Under-array-kombinere.

Langs lange kabelkørsler (> 30 meter).

3.2 Ledningsstandarder

Lederstørrelse: Minimum 6 mm² kobber (for 20 ka SPD'er).

Sti -længde: Hold SPD -forbindelser <0,5 meter.

Jordforbindelseskrav: Brug dedikerede jordforholdsledere (≥10 mm²).

Forbindelsestopologi: Stjernekonfiguration for at undgå jordsløjfer.

Kapitel 4: Vedligeholdelse og erstatningskriterier

4.1 Forebyggende vedligeholdelse

Kvartalsvise kontrol:

Undersøg statusindikatorvinduer (grøn/rød).

Udfør infrarød termografi (temperaturstigning <15K).

Registrer lynnedslagstællere (hvis udstyret).

Årlige test:

Isoleringsmodstandstest (> 1 MΩ).

Jordmodstandsmåling (<10 Ω).

Restspændingstest af fagfolk.

4.2 Retningslinjer for udskiftning

Umiddelbar udskiftning udløser:

Synlig fysisk skade (revner, forbrændingsmærker).

Statusindikator bliver rød.

Lynets strejkeantal overstiger den nominelle værdi.

Mislykkede ydelsestests.

Anbefalede udskiftningsintervaller:

Kystområder: 5 år.

Højlyszoner: 7 år.

Standardregioner: 10 år.

Kapitel 5: Almindelige misforståelser og ekspertanbefalinger

5.1 Typiske misforståelser

Myte: "Lynstænger eliminerer behovet for SPD'er."

Fakta: Lynstænger beskytter kun mod direkte strejker, ikke inducerede overspændinger.

Omkostningsfælde: Brug af ikke-PV-specifikke AC-SPD'er.

Konsekvens: manglende evne til at afbryde DC følger strømme.

5.2 Ekspert rådgivning

Vedtag en tre-lags beskyttelsesarkitektur: SPD'er ved array-, kombineringsboksen og inverterniveauer.

Vælg modeller med fjernsignaleringskontakter til integration med overvågningssystemer.

For 1500V -systemer skal du verificere SPD's DC -brudkapacitet.

Evaluer eksisterende SPD-kapacitet under systemudvidelser.

Når PV-systemspændinger stiger til 1500V, udvikler næste generations SPD-teknologi sig med tre nøgletendenser: højere energiabsorption (op til 100 ka), smartere advarselsfunktioner (IoT-aktiveret overvågning) og mere kompakte modulære design. Valg af produkter, der er certificeret af TUV Rheinland til PV-applikationer og efter IEC 62305-standarder for beskyttelse på systemniveau, sikrer, at PV-planter kan modstå lynnedgang gennem deres 25-årige levetid. Husk: I PV-sikkerhed er overspændingsbeskyttelse af høj kvalitet ikke en udgift-det er den mest omkostningseffektive risikobegrænsende investering.