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.
Szczegółowe zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej zawierają normy:
- PN-IEC 61643-1.Urządzenia ograniczające przepięcia dołączone do sieci rozdzielczych niskiego napięcia. Wymagania techniczne i metody badań.
- PN-IEC-60364-4-442.Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami .Ochrona instalacji niskiego napięcia przed przejściowymi przepięciami i uszkodzeniami przy doziemieniach w sieciach wysokiego napięcia.
- PN-IEC 60364-4-443:1999, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi.
- PN-HD 60364-7-712:2007 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 7-712: Wytyczne dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania.
W celu zabezpieczenia systemów fotowoltaicznych i podłączonych do nich urządzeń elektronicznych przed przepięciami i sprzężeniami, stosuje się specjalne ograniczniki przepięć (SPD) przeznaczone do systemów fotowoltaicznych po stronie prądu stałego oraz standardowe ograniczniki przepięć po stronie prądu przemiennego. Dobór niewłaściwych ograniczników przepięć może stwarzać zagrożenie pożarowe dla urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej różnią się w zależności od zastosowanej ochrony odgromowej.
System fotowoltaiczny zainstalowany na dachu bez urządzenia piorunochronnego
Jest to przypadek, w którym nie występuje ryzyko bezpośredniego wyładowania atmosferycznego w budynek i system PV, więc należy stosować tylko ograniczniki przepięć (SPD) typu 2 (klasy C). Po stronie DC, SPD powinien być zainstalowany na wejściu inwertera, jak najbliżej niego. Jeżeli odległość między panelami, a inwerterem jest większa niż 10 m, to należy zastosować dwa ograniczniki przepięć – na wejściu inwertera, oraz przy panelach. Po stronie DC stosuje się SPD dedykowane dla systemów fotowoltaicznych. Po stronie AC inwertera stosuje się ograniczniki przepięć dedykowane dla sieci 230/400VAC. Jeżeli odległość między rozdzielnicą główną budynku, a inwerterem jest większa niż 10 m, należy zastosować dwa SPD. Jeżeli ta odległość jest mniejsza – wystarczy jeden SPD.
System fotowoltaiczny zainstalowany na dachu z urządzeniem piorunochronnym
System fotowoltaiczny powinien być zainstalowany na dachu z urządzeniem piorunochronnym, przy zachowaniu bezpiecznych odstępów izolacyjnych między elementami systemu PV, a elementami urządzenia piorunochronnego. Może się jednak zdarzyć, że zachowanie bezpiecznych odstępów nie jest możliwe, lub dach jest wykonany z metalu (np. z blachy). Dla tych dwóch przypadków, zasady stosowania SPD różnią się. Jeżeli odstęp izolacyjny jest zachowany, to zasady instalowania SPD po stronie DC są identyczne jak w przypadku gdy budynek nie jest wyposażony w urządzenie piorunochronne. Po stronie AC należy zastosować SPD typu 1 (klasy B). Wynika to z faktu wyposażenia budynku w urządzenie piorunochronne. Jeżeli zainstalowany SPD typu 1 nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego poziomu ochrony dla obwodów AC inwertera, to należy zastosować dodatkowy SPD typu 2. Zazwyczaj zastosowanie SPD typu 2 po stronie AC będzie niezbędne.
Jeżeli jednak odstępy izolacyjne nie są zachowane lub dach jest wykonany z metalu, to wykonuje się dodatkowe połączenia wyrównawcze między obudową paneli a układem zwodów. Ze względu na możliwość oddziaływania na instalację wewnątrz budynku części prądu piorunowego, po stronie DC należy zastosować SPD typu 1 dedykowane dla instalacji fotowoltaicznych. Po stronie AC zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej są takie same jak w poprzednim przypadku – SPD typu 1 i 2.
Farma fotowoltaiczna
Na farmach fotowoltaicznych po stronie DC należy stosować SPD typu 2 dedykowane dla systemów fotowoltaicznych. SPD powinny być zainstalowane w skrzynkach przyłączeniowych stringów oraz przy inwerterze. Jeżeli inwerter jest zainstalowany w tej samej skrzynce, co połączenia stringów – wystarczy jeden SPD typu 2. Dotyczy to farmy fotowoltaicznej objętej ochroną odgromową lub takiej na której nie występuje ryzyko bezpośredniego wyładowania atmosferycznego w elementy systemu. Zasady ochrony przeciwprzepięciowej po stronie DC systemu są takie same jak dla budynków – różnią się w zależności od zastosowanej ochrony odgromowej.
Zastosowanie odpowiedniej ochrony przeciwprzepięciowej po stronie AC na farmie fotowoltaicznej, zależy od konfiguracji sieci, jej rodzaju i długości, rodzaju spodziewanych przepięć i konieczności oraz opłacalności stosowanej ochrony. Zasady jej stosowania należy rozpatrywać w każdym przypadku indywidualnie, na podstawie zasad określonych w normach i przepisach.
Witam, Przeczytałem kilka artykułów a zwłaszcza ten odnośnie rozdziału PEN. Bardzo dużo kwestii mi się rozjaśniło, za co dziękuję. Pozostała kwestia uziemienia – w jakich sytuacjach budować uziom, i jaka powinna być rezystancja uziemienia? Aby spełnić rolę przeciwporażeniową, przeciwprzepięciową lub odgromową. Do roli odgromowej rozumiem – <10 ohm, jednak nie zawsze ochrona odgromowa jest wymagana. Do roli przeciwprzepięciowej i przeciwporażeniowej jest to <30 ohm? Intereuje mnie przypadek szczególnie pod fotowoltaikę gdzie do budynku na którym ma zostać posadowiona instalacja doprowadzone jest zasilanie linią napowietrzną, brak uziemienia PEN w domu, oraz brak instalacji odgromowej na dachu.
Wykonuje się pomiary rezystancji uziemienia przewodu PEN? Nie wiem za wiele na temat pomiaru impedancji pętli zwarcia a czuję, że może to mieć znaczenie.