اختيار وتصميم أجهزة السلامة في الأنظمة الكهروضوئية

يتم تركيب محطات الطاقة بشكل عام في البرية، أو على الأسطح، ويجب تركيب المكونات في الهواء الطلق. البيئة الطبيعية قاسية، والكوارث الطبيعية والكوارث التي من صنع الإنسان أمر لا مفر منه. ستؤدي الكوارث الطبيعية مثل الأعاصير والعواصف الثلجية والرمال والغبار إلى إتلاف المعدات. سلامة محطة توليد الكهرباء مهم جدا. سواء كانت محطة طاقة صغيرة موزعة أو محطة طاقة أرضية مركزية واسعة النطاق، هناك مخاطر معينة. ولذلك يجب أن تكون المعدات مجهزة بأجهزة أمان خاصة، مثل الصمامات وأجهزة الحماية من الصواعق. ، حافظ دائمًا على سلامة محطة الطاقة.

1. الصمامات
فتيل CHYT هو واقي تيار يتم تصنيعه وفقًا لمبدأ كسر الدائرة عن طريق إذابة المصهور بالحرارة المتولدة من تلقاء نفسه بعد أن يتجاوز التيار القيمة المحددة لفترة زمنية معينة. تستخدم الصمامات على نطاق واسع في أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض وأنظمة التحكم والمعدات الكهربائية. باعتبارها حماية من قصر الدائرة والتيار الزائد، تعد الصمامات واحدة من أكثر أجهزة الحماية استخدامًا. تنقسم صمامات محطات الطاقة الكهروضوئية إلى صمامات التيار المستمر وصمامات التيار المتردد.
يقوم جانب التيار المستمر لمحطة الطاقة الكهروضوئية بتوصيل سلاسل متعددة بالتوازي مع شريط ناقل التيار المستمر لصندوق مجمع التيار المستمر (مخطط مركزي) أو عاكس السلسلة (مخطط عاكس السلسلة) وفقًا لتكوين المخطط. عندما يتم توصيل عدة سلاسل كهروضوئية بالتوازي، في حالة حدوث خطأ في دائرة قصر في سلسلة معينة، فإن السلاسل الأخرى في ناقل التيار المستمر والشبكة ستوفر تيار دائرة قصر إلى نقطة دائرة القصر. إذا لم تكن هناك تدابير وقائية مناسبة، فسيؤدي ذلك إلى حرق المعدات مثل الكابلات المتصلة بها. وفي الوقت نفسه، قد يتسبب ذلك في حرق الملحقات القريبة من الجهاز. في الوقت الحاضر، هناك العديد من حوادث حريق الخلايا الكهروضوئية المماثلة على الأسطح في الصين، لذلك من الضروري تركيب أجهزة حماية في الدوائر المتوازية لكل سلسلة لتعزيز سلامة محطات الطاقة الكهروضوئية.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام صمامات التيار المستمر في الصناديق المجمعة والمحولات للحماية من التيار الزائد. يعتبر مصنعو العاكس الرئيسيون أيضًا الصمامات بمثابة المكونات الأساسية لحماية التيار المستمر. وفي الوقت نفسه، أطلقت شركات تصنيع الصمامات مثل Bussman وLittelfuse أيضًا صمامات DC خاصة بالخلايا الكهروضوئية.
مع تزايد الطلب على صمامات التيار المستمر في الصناعة الكهروضوئية، فإن كيفية اختيار صمامات التيار المستمر بشكل صحيح لتوفير الحماية الفعالة هي مشكلة يجب على كل من المستخدمين والمصنعين الانتباه إليها جيدًا. عند اختيار منصهرات التيار المستمر، لا يمكنك ببساطة نسخ منصهرات التيار المتردد. المواصفات الكهربائية والأبعاد الهيكلية، نظرًا لوجود العديد من المواصفات الفنية ومفاهيم التصميم المختلفة بين الاثنين، ترتبط بالنظر الشامل فيما إذا كان يمكن كسر تيار العطل بأمان وموثوقية دون وقوع حوادث.
1) نظرًا لأن تيار التيار المستمر لا يحتوي على نقطة عبور صفرية حالية، عند كسر تيار العطل، لا يمكن إطفاء القوس بسرعة إلا من تلقاء نفسه تحت تأثير التبريد القسري لحشو رمل الكوارتز، وهو أكثر صعوبة بكثير من كسر القوس قوس التيار المتردد. إن التصميم المعقول وطريقة اللحام للرقاقة، ونسبة النقاء وحجم الجسيمات لرمل الكوارتز، ونقطة الانصهار، وطريقة المعالجة وعوامل أخرى كلها تحدد الكفاءة والتأثير على الإطفاء القسري لقوس التيار المستمر.
2) تحت نفس الجهد المقنن، تكون طاقة الانحناء الناتجة عن قوس التيار المستمر أكثر من ضعف طاقة الانحناء المتناوب. من أجل التأكد من أن كل قسم من القوس يمكن أن يكون محدودًا ضمن مسافة يمكن التحكم فيها وينطفئ بسرعة في نفس الوقت، لن يظهر أي قسم. يتم توصيل القوس بشكل مباشر في سلسلة لتسبب تجمع طاقة ضخم، مما يؤدي إلى حادث تعطل المصهر رشقات نارية بسبب وقت الانحناء المستمر طويل جدًا. يكون جسم أنبوب مصهر التيار المستمر أطول بشكل عام من مصهر التيار المتردد، وإلا لا يمكن رؤية الحجم في الاستخدام العادي. الفرق، عند حدوث تيار الخلل، سيكون له عواقب وخيمة.
3) وفقًا للبيانات الموصى بها من المنظمة الدولية لتكنولوجيا المصهر، يجب زيادة طول جسم المصهر بمقدار 10 مم لكل زيادة في جهد التيار المستمر بمقدار 150 فولت، وهكذا. عندما يكون جهد التيار المستمر 1000 فولت، يجب أن يكون طول الجسم 70 مم.
4) عند استخدام المصهر في دائرة التيار المستمر، يجب مراعاة التأثير المعقد لطاقة الحث والسعة. ولذلك، فإن ثابت الوقت L/R يعد معلمة مهمة لا يمكن تجاهلها. يجب تحديده وفقًا لحدوث ومعدل الانحلال لتيار خطأ الدائرة القصيرة لنظام الخط المحدد. التقييم الدقيق لا يعني أنه يمكنك اختيار تخصص رئيسي أو فرعي حسب رغبتك. نظرًا لأن الوقت الثابت L/R لمصهر التيار المستمر يحدد طاقة قوس القطع، ووقت القطع والجهد المسموح به، فيجب تحديد سمك وطول جسم الأنبوب بشكل معقول وآمن.
منصهر التيار المتردد: عند نهاية خرج العاكس خارج الشبكة أو نهاية دخل مصدر الطاقة الداخلي للعاكس المركزي، يجب تصميم وتركيب منصهر تيار متردد لمنع الحمل من التيار الزائد أو ماس كهربائى.

2. حامي الصواعق
يتم تركيب الجزء الرئيسي من النظام الكهروضوئي في الهواء الطلق، وتكون مساحة التوزيع كبيرة نسبيًا. المكونات والدعامات هي موصلات، وهي جذابة جدًا للصواعق، لذلك هناك خطر من ضربات البرق المباشرة وغير المباشرة. وفي الوقت نفسه، يرتبط النظام مباشرة بالمعدات والمباني الكهربائية ذات الصلة، وبالتالي فإن ضربات البرق للنظام الكهروضوئي ستشمل أيضًا المعدات والمباني والأحمال الكهربائية ذات الصلة. من أجل تجنب الأضرار الناجمة عن الصواعق لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية، من الضروري إعداد نظام حماية من الصواعق ونظام التأريض للحماية.
البرق هو ظاهرة تفريغ كهربائي في الغلاف الجوي. أثناء تكون السحب والمطر، تتراكم في بعض أجزائها شحنات موجبة، وفي الجزء الآخر تتراكم شحنات سالبة. عندما تتراكم هذه الشحنات إلى حد معين، ستحدث ظاهرة التفريغ، مكونة البرق. ينقسم البرق إلى برق مباشر وبرق تحريضي. تشير ضربات البرق المباشرة إلى ضربات البرق التي تسقط مباشرة على المصفوفات الكهروضوئية، وأنظمة توزيع الطاقة التي تعمل بالتيار المستمر، والمعدات الكهربائية وأسلاكها، وكذلك المناطق المجاورة. هناك طريقتان لاختراق ضربات البرق المباشرة: الأولى هي التفريغ المباشر المذكور أعلاه للمصفوفات الكهروضوئية، وما إلى ذلك، بحيث يتم إدخال معظم تيار البرق عالي الطاقة إلى المباني أو المعدات أو الخطوط؛ والآخر هو أن البرق يمكن أن يمر مباشرة عبر مانعات الصواعق، وما إلى ذلك. يقوم الجهاز الذي ينقل تيار البرق إلى تفريغ الأرض، مما يتسبب في ارتفاع إمكانات الأرض بشكل فوري، ويتم توصيل جزء كبير من تيار البرق بشكل عكسي بالمعدات والخطوط من خلال سلك التأريض الواقي.

يشير البرق الاستقرائي إلى ضربات البرق المتولدة بالقرب من المباني والمعدات والخطوط ذات الصلة وبعيدًا عنها، مما يتسبب في زيادة الجهد الكهربائي للمباني والمعدات والخطوط ذات الصلة. يتم توصيل هذا الجهد الزائد الزائد في سلسلة من خلال الحث الكهروستاتيكي أو الحث الكهرومغناطيسي. للمعدات والخطوط الإلكترونية ذات الصلة، مما يسبب ضررًا للمعدات والخطوط.
بالنسبة لأنظمة توليد الطاقة واسعة النطاق أو الخلايا الكهروضوئية المثبتة في الحقول المفتوحة والجبال العالية، خاصة في المناطق المعرضة للصواعق، يجب أن تكون مجهزة بأجهزة تأريض للحماية من الصواعق.
جهاز الحماية من الطفرة (جهاز الحماية من الطفرة) هو جهاز لا غنى عنه في الحماية من الصواعق للمعدات الإلكترونية. كان يطلق عليه "مانع الصواعق" أو "واقي الجهد الزائد". الاختصار الإنجليزي هو SPD. تتمثل وظيفة واقي التيار في الحد من الجهد الزائد اللحظي الذي يدخل خط الطاقة وخط نقل الإشارة ضمن نطاق الجهد الذي يمكن أن يتحمله الجهاز أو النظام، أو تسرب تيار البرق القوي إلى الأرض، وذلك لحماية المحمية المعدات أو النظام من التلف. تضررت من التأثير. فيما يلي وصف للمعايير التقنية الرئيسية للمانعات المستخدمة بشكل شائع في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية.

(1) الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر Ucpv: تشير قيمة الجهد هذه إلى الحد الأقصى للجهد الذي يمكن تطبيقه عبر مانع التسرب. في ظل هذا الجهد، يجب أن يكون الصواعق قادرا على العمل بشكل طبيعي دون فشل. في الوقت نفسه، يتم تحميل الجهد بشكل مستمر على الصواعق دون تغيير خصائص عمل الصواعق.
(2) تيار التفريغ المقدر (In): ويسمى أيضًا تيار التفريغ الاسمي، والذي يشير إلى قيمة الذروة الحالية لشكل موجة تيار البرق 8/20μs التي يمكن أن يتحملها مانع الصواعق.
(3) الحد الأقصى لتيار التفريغ Imax: عندما يتم تطبيق موجة البرق القياسية ذات الشكل الموجي 8/20 مللي ثانية على الحامي مرة واحدة، فإن الحد الأقصى لقيمة الذروة لتيار الصدمة الذي يمكن أن يتحمله الحامي.
(4) مستوى حماية الجهد لأعلى (In): الحد الأقصى لقيمة الحامي في الاختبارات التالية: جهد الفلاش مع ميل 1KV/ms؛ الجهد المتبقي لتيار التفريغ المقنن.
يستخدم جهاز الحماية من زيادة التيار مكثفًا ذو خصائص غير خطية ممتازة. في ظل الظروف العادية، يكون جهاز الحماية من زيادة التيار في حالة مقاومة عالية للغاية، ويكون تيار التسرب صفرًا تقريبًا، مما يضمن إمداد الطاقة الطبيعي لنظام الطاقة. عندما يحدث جهد زائد في نظام الطاقة، سيتم تشغيل واقي التيار الزائد على الفور خلال نانو ثانية للحد من حجم الجهد الزائد ضمن نطاق العمل الآمن للمعدات. وفي الوقت نفسه، يتم إطلاق طاقة الجهد الزائد. بعد ذلك، يتغير الحامي بسرعة إلى حالة المعاوقة العالية، وبالتالي لا يؤثر على مصدر الطاقة الطبيعي لنظام الطاقة.

بالإضافة إلى أن البرق يمكن أن يولد جهدًا وتيارًا مفاجئًا، فإنه سيحدث أيضًا في لحظة إغلاق وفصل دائرة عالية الطاقة، ولحظة تشغيل أو إيقاف الحمل الاستقرائي والحمل السعوي، وفصل نظام الطاقة الكبير أو محول. سيؤدي ارتفاع الجهد الكهربي والتيار الكبير أيضًا إلى إلحاق الضرر بالمعدات والخطوط ذات الصلة. من أجل منع تحريض البرق، تتم إضافة مكثف إلى طرف دخل التيار المستمر للعاكس منخفض الطاقة. يمكن أن يصل الحد الأقصى لتيار التفريغ إلى 10 كيلو فولت أمبير، والذي يمكن أن يلبي بشكل أساسي احتياجات أنظمة الحماية من الصواعق الكهروضوئية المنزلية.