Pagpili ng mga Kagamitan sa Proteksyon ng Surge para sa Pagpili ng mga PV System - Pag-install ng mga SPD
1. Mga Salik na Nakakaapekto sa Pag-install ng SPD
Ang mga overvoltage sa mga rooftop photovoltaic (PV) system ay pangunahing sanhi ng direktang pagtama ng kidlat (sa o malapit sa gusali o kagamitan ng PV na may LPS), induced voltage mula sa mga pagbabago sa electric field na may kaugnayan sa kidlat, o mga operasyon ng switching sa mga AC/DC power distribution network. Upang masuri ang pangangailangan para sa surge protection at matukoy ang naaangkop na protective strategy, ang rated impulse resistant voltage (Uw) ng kagamitan ay dapat gamitin bilang sanggunian. Maliban kung may ibang tinukoy sa isang risk assessment, ang mga SPD ay dapat i-install sa parehong DC at AC na gilid ng PV system.
Ang mga aparato sa loob ng isang sistema ng PV na maaaring mangailangan ng proteksyon ay kinabibilangan ng:
Mga inverter, kabilang ang mga interface sa parehong low-voltage AC system at DC system, mga PV array, mga internal PV system wiring, mga component na naka-install sa pagitan ng inverter at PV array, tulad ng mga combiner box; kagamitang ginagamit para sa pagsubaybay at pagkontrol ng PV system.
Ayon sa IEC 61643-12 at mga kaugnay na seksyon ng GB/T 21714, ang pagpili at pag-install ng mga SPD para sa mga PV system ay nakadepende sa maraming salik. Kabilang dito ang ground flash density (NG) [1/km²·taon] o ang average na bilang ng mga araw ng bagyo bawat taon (T), mga katangian ng low-voltage power supply system (hal., mga overhead lines o mga underground cable) at ang uri ng kagamitang pinoprotektahan, kung mayroon mang naka-install na external Lightning Protection System (LPS) upang protektahan ang PV system mula sa direktang pagtama ng kidlat.
Kung mayroong panlabas na LPS, ang mga kinakailangan sa SPD ay naiimpluwensyahan ng antas ng proteksyon (Klase) ng LPS at kung ang kinakailangang distansya sa pagitan ng LPS at ng PV system ay napapanatili (nakahiwalay vs. hindi nakahiwalay na LPS).
2. Impluwensya ng Iba't Ibang Panlabas na Konfigurasyon ng LPS sa Proteksyon ng Kidlat para sa mga Sistema ng PV
Ang pag-install ng SPD para sa mga rooftop PV system ay karaniwang nahahati sa tatlong kategorya, batay sa presensya at uri ng panlabas na LPS:
(1) Mga Sistema ng PV na Walang Panlabas na LPS
Gaya ng ipinapakita sa diagram (hindi kasama rito), kung ang gusali ay walang panlabas na sistema ng proteksyon laban sa kidlat, dapat i-install ang mga SPD batay sa resulta ng pagtatasa ng panganib ng kidlat. Inirerekomenda na mag-install ng mga surge protection device sa magkabilang panig ng AC at DC upang protektahan ang mga kritikal na bahagi ng PV.
Para sa panig ng DC, dapat maglagay ng Type 2 DC SPD (tinatawag na DC1) malapit sa PV combiner box o sa PV array (kung walang ginagamit na combiner box). Pinoprotektahan ng SPD na ito ang gusali mula sa mga panlabas na surge na ipinapadala sa pamamagitan ng mga PV cable at karaniwang inilalagay pagkatapos makapasok ang mga PV cable sa gusali. Dapat maglagay ng isa pang Type 2 DC SPD (tinatawag na DC2) malapit sa DC input ng inverter. Kung ang haba ng cable sa pagitan ng DC1 at ng inverter ay mas mababa sa 10 metro, maaaring hindi isama ang DC1.
Para sa panig ng AC, isang Type 2 AC SPD (tinatawag na AC1) ang inirerekomenda sa input ng AC mains, na karaniwang matatagpuan sa pangunahing distribution panel. Pinoprotektahan ng device na ito laban sa mga surge na nagmumula sa utility grid. Ang pangangailangan ng AC1 sa isang sistemang walang panlabas na proteksyon laban sa kidlat ay nakadepende sa mga resulta ng pagtatasa ng panganib ng kidlat. Upang maprotektahan ang mamahaling inverter, isang Type 2 AC SPD (tinatawag na AC2) ang karaniwang inilalagay malapit sa AC output ng inverter. Kung ang haba ng kable sa pagitan ng AC1 at AC2 ay mas mababa sa 10 metro, maaaring hindi kasama ang AC2. Mangyaring sumangguni sa talahanayan ng pagsasaayos para sa detalyadong gabay.
(2) Mga Sistema ng PV na may Panlabas na LPS na Nakakatugon sa Kinakailangang Distansya ng Paghihiwalay (Isolated LPS)
Gaya ng ipinapakita sa diagram, kapag ang isang gusali ay may panlabas na sistema ng proteksyon sa kidlat (tulad ng mga air-termination rod o tape) at ang rooftop PV array ay protektado ng sistemang ito na may wastong distansya sa pagitan ng mga ito, ang PV system ay itinuturing na nilagyan ng isang nakahiwalay na LPS. Kahit na sa kasong ito, kinakailangan pa rin ang pag-install ng mga SPD.
Para sa mga sistemang may nakahiwalay na LPS, ang setup ng SPD ay katulad ng mga sistemang walang anumang panlabas na proteksyon laban sa kidlat. Dapat maglagay ng Type 2 DC SPD malapit sa combiner box, o malapit sa PV array kung walang ginagamit na combiner box. Dapat maglagay ng isa pang Type 2 DC SPD malapit sa DC side ng inverter, at isang Type 2 AC SPD malapit sa AC side ng inverter. Gayunpaman, dahil ang PV system ay kumokonekta papasok at palabas ng gusali, kinakailangan din ang isang Type 1 AC SPD sa pangunahing AC distribution board kung saan pumapasok ang kuryente sa gusali. Sumangguni sa configuration table para sa detalyadong gabay sa layout.
(3) Mga Sistema ng PV na may Panlabas na LPS na Hindi Nakakatugon sa Kinakailangang Distansya ng Paghihiwalay (Non-Isolated LPS)
Sa mga rooftop PV system kung saan ang mga panel ay masyadong malapit sa external lightning protection system (LPS) at hindi maabot ang kinakailangang distansya sa kaligtasan, lahat ng metal na bahagi ng PV system ay kailangang ikonekta sa LPS upang matiyak ang wastong lightning equipotential bonding. Ito ang karaniwang pamamaraan na ginagamit para sa rooftop lightning protection. Sa ganitong setup, ang parehong AC at DC cable ay tinatrato na parang mga parallel conductor sa bonding system, na nangangahulugang maaari silang direktang maapektuhan ng lightning current. Kaya naman inirerekomenda ng IEC ang paggamit ng Type 1 surge protective devices (SPDs)—karaniwan ay kasama ng Type 2 SPDs—sa mga pangunahing punto sa sistema: kung saan pumapasok ang mga PV cable sa gusali, at sa parehong AC at DC sides ng mahahalagang device tulad ng inverter.
Gaya ng ipinapakita sa diagram, dapat i-install ang DC1 nang malapit hangga't maaari sa combiner box, o malapit sa PV array kung walang combiner box. Dapat ilagay ang DC2 at AC2 malapit sa inverter upang mabigyan ito ng mas mahusay na proteksyon. Sa karamihan ng mga kaso, parehong kailangan ang AC1 (sa main panel) at AC2 (malapit sa inverter). Ngunit kung ang inverter ay naka-install sa loob ng main panel at pareho ang ground ng mga ito, na may haba ng kable na mas mababa sa o katumbas ng 0.5 metro, maaaring hindi na kailangan ang AC2. Maaari mong tingnan ang talahanayan para sa detalyadong gabay sa pag-install.
1：Maaaring alisin ang DC1 sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon: Kung ang haba ng kable sa pagitan ng DC1 at ng inverter ay mas mababa sa 10 metro, at ang antas ng proteksyon ng boltahe (Up) ng AC2 ay mas mababa sa o katumbas ng 0.8 beses ng rated impulse resistant voltage (Uw) ng PV array; o kung ang Up ng AC2 ay mas mababa sa o katumbas ng 0.5 beses ng Uw at ang PE (protective earth) conductor ay naka-ruta malapit sa mga DC cable.
2：Maaaring alisin ang AC2 sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon: Kung ang haba ng kable sa pagitan ng AC1 at AC2 ay mas mababa sa 10 metro; o kung ang inverter at ang pangunahing distribution board ay gumagamit ng parehong grounding electrode, at ang mga kable ng koneksyon ng SPD ay hindi hihigit sa 0.5 metro ang haba—halimbawa, kung ang inverter ay naka-install sa loob ng pangunahing panel.
3：Minimum na cross-sectional area para sa mga SPD grounding conductor: Para sa Type 2 SPDs, ang copper grounding conductor ay dapat na hindi bababa sa 6 mm²; para sa Type 1 SPDs, dapat itong hindi bababa sa 16 mm².
Ang pagpili ng mga DC-side SPD sa mga rooftop PV system ay pangunahing nakadepende sa kung paano pinoprotektahan ang gusali mula sa kidlat at kung paano nakakonekta ang sistema sa mga kable. Ayon sa configuration table at mga pamantayan ng IEC, dapat palaging may surge protector sa DC side ng inverter. Ngunit ang mga karagdagang SPD malapit sa combiner box—o malapit sa mga PV panel kung walang combiner box—ay kailangan lamang kung ang kable sa pagitan ng mga panel at ng inverter ay mas mahaba sa 10 metro.
Gayunpaman, hindi ito ginagawa sa lahat ng lugar. Sa ilang mga bansa—halimbawa, sa Germany—ang mga patakaran ay kabaligtaran. Doon, ang proteksyon sa pag-agos ng kuryente ng DC ay palaging naka-install sa tabi mismo ng mga PV panel, at kailangan mo lamang magdagdag ng isa malapit sa inverter kung ang layo ng kable ay higit sa 10 metro.