Ochrona przeciwporażeniowa w systemach fotowoltaicznych

System fotowoltaiczny to elektrownia i wszystkie osoby mogące mieć do niej dostęp muszą być bezpieczne. Przede wszystkim należy zadbać o zapewnienie ochrony podstawowej – przed dotykiem bezpośrednim. Dodatkowo należy zapewnić możliwą ochronę przed dotykiem pośrednim – przy uszkodzeniu. Rodzaj i poziom zastosowanej ochrony przeciwporażeniowej w każdym przypadku zależy od warunków środowiskowych i od parametrów systemu fotowoltaicznego. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim jest realizowana przez izolację podstawową oraz wszelkie działania ograniczające dostęp do elementów systemu PV. Ochrona przy uszkodzeniu, przed dotykiem pośrednim jest realizowana przez wykorzystanie urządzeń II klasy ochronności oraz uziemione połączenia wyrównawcze.

Ogólne zasady ochrony przeciwporażeniowej

We wszystkich instalacjach elektrycznych ważne jest zachowanie bezpieczeństwa, tak aby użytkownicy instalacji byli absolutnie bezpieczni. Zadanie to jest realizowane przez środki ochrony przeciwporażeniowej. Ochrona przeciwporażeniowa (przed porażeniem prądem elektrycznym) jest to zespół środków technicznych które mają za zadanie zapobiec przepływowi prądu przez organizm lub ograniczyć wartość przepływającego prądu do wartości niegroźnej dla organizmu lub ograniczyć czas przepływu prądu przez organizm do wartości dopuszczalnych. Podstawową zasadą jest, że części czynne niebezpieczne nie mogą być dostępne, a części przewodzące dostępne nie mogą stwarzać zagrożenia porażeniowego przy normalnych warunkach pracy oraz w przypadku pojedynczego uszkodzenia.

Co oznacza klasa ochronności i stopień IP?

Urządzenia elektryczne posiadają oznaczenia dotyczące ich klasy ochronności oraz stopnia ochrony zapewnianej przez obudowę IP. Jest to ważne oznaczenie, ponieważ informuje jakie środki ochrony przeciwporażeniowej należy zastosować oraz jaki poziom ochrony urządzenia zapewnia obudowa urządzenia, a więc w jakich warunkach środowiskowych urządzenie może pracować. Klasa ochronności określa środki jakie należy zastosowań w celu zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej. Nie określa ona stopnia bezpieczeństwa urządzeń. Stopień ochrony zapewniany przez obudowę, oznaczany symbolem IP oraz cyframi i literami następującymi po nim, informuje o tym jaką ochronę dla urządzenia oraz dla ludzi zapewnia obudowa urządzenia. W zależności od stopnia ochrony IP urządzenie może pracować w różnych warunkach środowiskowych.

Działanie prądu elektrycznego na organizm ludzki

W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp jeśli chodzi o wiedzę w zakresie oddziaływania prądu na ludzi. Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) szczegółowo analizowała prowadzone w tym zakresie badania na ludziach i zwierzętach i publikowała uzgodnione wnioski i poglądy w kolejnych wydaniach raportu 479 Komisji IEC. Przepisy ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym zawarte są w normie PN-IEC (HD) 60364 i są one odzwierciedleniem rozpoznania skutków przepływu prądu elektrycznego przez ciało ludzkie, dostępnych środków ochrony oraz warunków ekonomicznych. Przepływ prądu elektrycznego przez ciało ludzkie może powodować niebezpieczne skutki, a nawet śmierć. Skutki te są zależne od rodzaju i wartości przepływającego prądu oraz drogi i czasu przepływu.

Zabezpieczenia w fotowoltaice – ochrona pasm

W systemach fotowoltaicznych istotna jest ochrona przetężeniowa i zwarciowa, czyli ochrona pasm w przypadku zacienienia, zasłonięcia lub uszkodzenia jednego lub kilku paneli. Zasłonięty lub uszkodzony panel staje się elementem biernym i stanowi zwarcie dla obwodu. Pasmo zawierające „bierny” panel jest generatorem mniejszego prądu niż pozostałe, w wyniku czego zaczyna przez nie płynąć prąd rewersyjny. Prąd rewersyjny jest prądem płynącym w przeciwnym kierunku, pochodzącym z pozostałych pasm. Moduły fotowoltaiczne są w stanie wytrzymywać pewną wartość prądu rewersyjnego określoną przez producenta. Wyższy prąd rewersyjny stanowi zagrożenie dla paneli fotowoltaicznych, więc trzeba je przed nim zabezpieczyć.

Zabezpieczenia w fotowoltaice – ochrona przeciwprzepięciowa

Systemy fotowoltaiczne muszą być zabezpieczone przed przepięciami i sprzężeniami, bez względu na to czy system jest objęty ochroną odgromową, czy nie. Uderzenie pioruna wywołuje skutki w otoczeniu w promieniu ok. 1 km, powodując sprzężenia i przepięcia w instalacji elektrycznej. Ochrona przeciwprzepięciowa oznacza ochronę przed przepięciami pochodzącymi z sieci energetycznej, przed przepięciami i sprzężeniami wywołanymi uderzeniem pioruna w okolice instalacji i w instalację oraz innymi przepięciami powstałymi w instalacji fotowoltaicznej i sterującej. Ogólne zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej dla systemów fotowoltaicznych zawiera norma PN-EN 61173:2002. Ochrona przepięciowa fotowoltaicznych (PV) systemów wytwarzania mocy elektrycznej. Przewodnik.

Wyłącznik różnicowoprądowy

Wyłącznik różnicowoprądowy (pot. różnicówka) jest urządzeniem realizującym samoczynne wyłączenie zasilania w przypadku porażenia lub uszkodzenia izolacji. Działanie wyłącznika opiera się na pomiarze całkowitego prądu wpływającego przewodami fazowymi i wypływającego przewodem neutralnym. Człon pomiarowy wyłącznika, oparty o przekładnik Ferrantiego mierzy sumę geometryczną prądów przepływających przez wyłącznik. Suma ta w poprawnie działającej instalacji elektrycznej wynosi zero.