Elektrická bezpečnosť fotovoltických systémov

Solárne elektrárne sa môžu inštalovať od výkonu jednotiek W až po MW s napätiami od jednotiek až po stovky voltov, s uzemnenými alebo izolovanými panelmi a rámami, so striedačmi s galvanickým oddelením alebo s externými transformátormi – spôsobov zapojenia a pripojenia k sieti je teda niekoľko, všetky sa však musia vykonať tak, aby bola zaistená elektrická bezpečnosť.

Vodidlom môžu byť okrem iného normy ČSN EN 62109-1 a ČSN EN 62109-2 pre striedače, ČSN EN 61730-1 pre moduly, ČSN EN 61646 pre tenkovrstvové panely, ČSN EN 61215 pre kryštalické panely, ČSN EN 61727 pre rozhrania, ČSN 33 2000-4-41 inštalácie, ČSN 33 2000-7-712 inštalácie.

Použitie ochranných a monitorovacích zariadení na solárnych zariadeniach je v podstate závislé od nasledujúcich údajov, ktoré sú závislé od

-       typu inštalácie;

-       napätia siete;

-       fyzickej veľkosti systému, ktorá ovplyvňuje rozptylovú kapacitu siete;

-       typu použitých solárnych panelov, ktorý ovplyvňuje veľkosť rozptylovej kapacity a úroveň izolácie.

Je nutné si uvedomiť, že solárna elektráreň je fyzicky vodivá vrstva veľmi veľkej plochy, ktorú oddeľuje od okolia kapacita. Typicky je toto okolie rám pripojený na zemnom potenciáli. Hodnoty rozptylovej kapacity sa môžu zvýšiť pri paralelnej prevádzke niekoľkých panelov a striedačov v určitých prevádzkových situáciách. 

Skúsenosti získané z rôznych inštalácií nám ukazujú, že veľkosť rozptylovej kapacity má vplyv už pri výkone elektrárne len niekoľkých stoviek kW:

Klimatické podmienky, napr. vysoká vlhkosť vzduchu alebo napr. soľ nachádzajúca sa vo vzduchu v blízkosti mora, ale aj v našich nadmorských výškach a klíme má vplyv napr. rosa alebo vzdušná vlhkosť, ktorá môže spôsobiť pokles izolačného stavu až k hodnotám okolo 10 kOhm. Vyššia hodnota izolácie sa nameria v noci, to je spôsobené tým, že na panely nesvieti slnko a ak sú pripojené do stringov, je skutočne pripojený a meraný iba ten panel, ktorý je pripojený k striedaču, pretože samotné panely majú vysokú hodnotu odporu. 

Vplyv rozptylovej kapacity na veľkosť reziduálneho prúdu. Podľa ČSN EN 62109-2 je max. hodnota reziduálneho prúdu 300 mA pre striedače s menovitým nepretržitým výstupným výkonom < 30 kVA a max. 10 mA na každých kVA pre striedače s výkonom > 30 kVA. Druhou podmienkou sú náhle zmeny reziduálneho prúdu. 

Striedače sa musia odpojiť od siete do 0,3 s pre zmenu 30 mA, do 0,15 s pre 60 mA a do 0,04 s pre 150 mA. Pozrime sa však prakticky čo prístroje merajú a čo problém kapacitného prúdu prináša. 

Na monitorovanie reziduálnych prúdov v uzemnených sústavách je možné využiť rady prístrojov RCMB100. Tieto meracie karty je možné integrovať aj priamo do striedačov. 

 

Pozrime sa na systém izolovanej sústavy, kde je potrebné si uvedomiť, že celkovú hodnotu izolačného stavu nám ovplyvňuje hodnota izolácie panelov, káblov a samotného striedača voči zemi.

Hodnota izolácie, všetkých modulov reprezentuje paralelný obvod voči zemi. Celková hodnota odporu voči zemi je daná počtom pripojených panelov. 

Pravidlo, ktoré býva často opomínané:Na jednej IT sústave môže byť vždy inštalovaný iba jeden sledovač izolačného stavu. Izolovanou sústavou sa myslí celý galvanicky prepojený systém, teda ako DC časť, tak v prípade striedača bez galvanického oddelenia aj AC časť až po vinutie transformátorov. 

V systémoch, kde pracujú striedače systémom master-slave, alebo viac striedačov do jediného vinutia transformátora, musí byť zaistené aj to, aby v prípade prepojenia sietí bol v činnosti a pripojený k monitorovanej sieti iba jediný sledovač izolácie. 

Sledovače izolácie, ktoré je možné využiť na monitorovanie IT sietí solárnych elektrární:

Efekt veľmi pomaly meniaceho sa napätia môže mať vplyv na nameranú hodnotu a je jedným z rušivých vplyvov. Striedače pracujú tak, aby optimalizovali výstupné napätie solárnej elektrárne, tento vplyv je eliminovaný použitím špeciálne upravenej meracej metódy.

V prípade, že je pri veľkých solárnych inštaláciách použitý nevhodný sledovač izolácie, je častým dôsledkom vypínanie inštalácie a finančná strata prevádzkovateľa. Sledovače izolácie zaisťujú pri týchto systémoch, ktoré sa majú prevádzkovať čo najviac času počas roku a získať tak prevádzkovateľovi čo najväčší profit. Zaisťujú tak vysokú ochranu pre osoby a tiež proti požiaru.

Ak si uvedomíme, že pri použití tenkovrstvových panelov je pre inštalovaný výkon 1 MW potrebných približne 2,5 hektára = 25 000 m2 = približne tri futbalové ihriská. Jeden prístroj tak monitoruje veľkú a rozsiahlu technológiu. 

Sledovače izolácie tak môžu signalizovať poruchy vzniknuté nielen technickou poruchou na elektro zariadení, ale aj poruchy vzniknuté napr. údržbou pri kosení trávy, mechanické poškodenia, napr. krúpy alebo sabotáže. Samozrejme signalizujú zhoršenie izolačného stavu spôsobené starnutím izolácie. Prevádzkovateľ však často rieši otázku, kde k poruche izolačného stavu v rámci elektrárne došlo. Na lokalizáciu miesta poruchy je preto vhodné použiť buď pevne nainštalovaný systém EDS460-DG, alebo prenosné varianty systému EDS3090PG (EDS195). 

V bežných inštaláciách solárnych elektrární je často ťažké obopnúť oba vodiče pomocou jediných meracích klieští. Preto sa pri vyhľadávaní miesta poruchy využívajú dva meracie kliešte pripojené k jednej vyhodnocovacej jednotke. 

Pre www.solarnenovinky.sk : Ing. Roman Smékal GHV Trading, spol. s r. o.

Čítajte:

 Zariadenia na využívanie OZE majú okrem výhod aj obmedzenia

Testery elektrických inštalácií

Chcete prevádzkovať fotovoltaiku? Nechajte si vypočítať cenovú ponuku

 

Zdroj: GHV Trading s.r.o.

Komentár k článku


Hore

Od 11. 3. 2014
TOPlist