Gwaith Cydweithredol Amddiffynwyr Ymchwydd, Torwyr Cylched a Ffiwsiau mewn Systemau Ffotofoltäig: Dadansoddiad Swyddogaethol a Thrafodaeth Angenrheidrwydd
Cyflwyniad
Gyda datblygiad cyflym y diwydiant ffotofoltäig byd-eang, mae diogelwch a sefydlogrwydd systemau cynhyrchu pŵer solar wedi dod yn ffocws sylw'r diwydiant. Mae systemau ffotofoltäig yn agored i'r awyr agored am amser hir ac yn agored i fygythiadau fel mellt, amrywiadau yn y grid pŵer, a methiannau offer, a all achosi difrod i offer neu hyd yn oed dân. Mae amddiffynwyr ymchwydd (SPDs), torwyr cylched, a ffiwsiau yn ddyfeisiau amddiffyn allweddol sydd i gyd yn cyflawni eu dyletswyddau ac yn cydweithio â'i gilydd i sicrhau gweithrediad diogel y system. Bydd yr erthygl hon yn dadansoddi eu swyddogaethau, eu mecanweithiau cydlynu, a'u hangen i ddarparu cyfeiriad i ddefnyddwyr y diwydiant.
I. Y "Lladdwr Anweledig" sy'n Wynebu Systemau Ffotofoltäig
Mae gorsafoedd pŵer ffotofoltäig fel "rhyfelwyr dur" yn gweithio yn yr awyr agored, gan ddioddef amrywiol brofion llym yn gyson.
1.1 Problemau taro mellt:
Yn benodol, yn y Dwyrain Canol a De-ddwyrain Asia, gall un tymor stormydd mellt a tharanau barlysu systemau sydd heb amddiffyniad.
1.2 Amrywiadau yn y grid pŵer:
Yn y prosiect yn Chile roeddwn i'n gyfrifol amdano, llosgwyd sawl darn o offer oherwydd cynnydd sydyn yn foltedd y grid.
1.3 Risg cylched fer:
Y llynedd, profodd prosiect yn yr Almaen gylched fer oherwydd ceblau oedd yn heneiddio, a bron â achosi tân.
Nid yw'r risgiau hyn yn or-ddweud. Yn ôl y Gynghrair Diogelwch Ffotofoltäig Ryngwladol, mae dros 60% o fethiannau systemau ffotofoltäig oherwydd diffyg diogelwch trydanol.
II. Swyddogaethau Craidd Dyfeisiau Amddiffyn rhag Ymchwydd (SPD)
2.1 Egwyddor Weithio
Mae SPD yn dargyfeirio gorfoltedd dros dro i'r ddaear trwy amrywyddion ocsid metel (MOV) neu diwbiau rhyddhau nwy (GDT), gan gyfyngu'r foltedd o fewn ystod ddiogel. Mewn systemau ffotofoltäig, mae SPDs fel arfer yn cael eu gosod yn y lleoliadau canlynol:
Ochr DC (rhwng y modiwlau a'r gwrthdröydd): I amddiffyn rhag ymchwyddiadau a achosir gan fellt.
Ochr AC (rhwng y gwrthdröydd a'r grid): I atal gor-foltedd o ochr y grid.
2.2 Paramedrau Allweddol
Foltedd gweithredu parhaus uchaf (Uc): Rhaid iddo gyd-fynd â lefel foltedd y system ffotofoltäig (megis 1000V DC neu 1500V DC).
Cerrynt rhyddhau (In/Iimp): Yn adlewyrchu'r gallu i ollwng cerrynt mellt, ac mae systemau ffotofoltäig fel arfer angen 20kA neu uwch.
Lefel amddiffyn foltedd (I fyny): Yn pennu maint y foltedd gweddilliol a rhaid iddo fod yn is na foltedd gwrthsefyll yr offer gwarchodedig.
2.3 Angenrheidrwydd
Atal offer drud fel gwrthdroyddion a blychau cyfuniad rhag cael eu difrodi gan ymchwyddiadau.
Cydymffurfio â safonau rhyngwladol (megis IEC 6164331, UL 1449) a gofynion derbyn ar gyfer gorsafoedd pŵer ffotofoltäig.
Ⅲ. Swyddogaeth a dewis torwyr cylched a ffiwsiau
3.1 Torrwr Cylched
Swyddogaeth:
•Amddiffyniad Gorlwytho: Pan fydd y cerrynt yn fwy na'r gwerth gosodedig (megis 1.3 gwaith y cerrynt graddedig), mae'r mecanwaith baglu thermol yn gweithredu.
•Amddiffyniad Cylched Fer: Mae'r mecanwaith baglu electromagnetig yn torri'r cerrynt cylched fer (fel 10kA) o fewn milieiliadau.
•Nodweddion Cymhwysiad ar gyfer Ffotofoltäig:
Mae angen dewis torrwr cylched DC pwrpasol (fel DC 1000V/1500V).
Dylai'r capasiti torri gyd-fynd â cherrynt cylched fer y system (fel arfer ≥ 15kA).
3.2 Ffiws
Swyddogaeth:
Drwy doddi'r elfen ffiws, gall ynysu'r gylched ddiffygiol yn gyflym ac amddiffyn y gangen sydd wedi'i chysylltu mewn cyfres.
Manteision:
Mae'r cyflymder datgysylltu yn gyflymach (ar lefel microeiliad), sy'n addas ar gyfer senarios cerrynt cylched fer uchel.
Mae'n fach o ran maint ac yn addas ar gyfer blychau sy'n cario cerrynt gyda lle cyfyngedig.
3.3 Cydweithio ag SPD
Mae SPD yn gyfrifol am amddiffyn foltedd, tra bod torrwyr cylched/amddiffynwyr ffiwsiau yn gyfrifol am amddiffyn cerrynt.
Pan fydd SPD yn methu oherwydd chwalfa ymchwydd, gall torwyr cylched neu amddiffynwyr ffiwsiau dorri'r gylched ddiffygiol i ffwrdd ar unwaith i atal tân.
Ⅳ. Astudiaeth achos o system amddiffyn aml-lefel
Cymerwch orsaf bŵer ffotofoltäig 1MW fel enghraifft:
4.1 Amddiffyniad ar ochr y DC
Canghennau cyfres cydrannau: Gosodwch ffiwsiau (megis math 10A gPV) ar gyfer pob cyfres.
Mynediad i'r blwch cyfuniad: Gosodwch SPD Math II (Hyd ≤ 1.5kV) a thorrwr cylched DC (63A).
4.2 Amddiffyniad ar ochr yr AC
Pen allbwn y gwrthdröydd: Ffurfweddwch SPD Math 1+2 (Iimp ≥ 12.5kA) a thorrwr cylched cas mowldio (250A).
4.3 Efelychu senario nam
Pan fydd mellt yn taro: Mae'r SPD yn rhyddhau cerrynt ymchwydd ac yn clampio'r foltedd islaw 2kV; os yw'r SPD yn methu oherwydd cylched fer, mae'r torrwr cylched yn baglu.
Pan fydd cylched fer ar y llinell: Mae'r ffiws yn toddi o fewn 5ms i atal lledaeniad effaith smotiau thermol.
Ⅴ. Rhagofalon ar gyfer dewis a gosod
5.1 Dewis SPD
Ar gyfer yr ochr DC, dylid dewis SPD penodol ar gyfer ffotofoltäig (fel PVSPD) i osgoi'r broblem cerrynt gwrthdro sy'n gysylltiedig ag SPD AC cyffredin.
Dylid ystyried ymyl tymheredd (mae angen i Uc adael ymyl mewn amgylcheddau tymheredd uchel).
5.2 Paru Torrwr Cylched/Ffiws
Dylai'r capasiti torri fod yn uwch na'r cerrynt cylched fer uchaf yn y system (megis y gall cerrynt nam y llinyn gyrraedd 1.5kA).
Dylai cerrynt graddedig y ffiws fod yn fwy nag 1.56 gwaith cerrynt cylched fer y gydran (Isc) (yn unol â NEC 690.8).
5.3 Awgrymiadau Integreiddio System
Dylai hyd y wifren rhwng yr SPD a'r torrwr cylched fod ≤ 0.5m i leihau'r foltedd gweddilliol.
Dylid cynnal archwiliadau rheolaidd o ddangosyddion statws SPD, a dylid disodli modiwlau sydd wedi methu mewn pryd.
Ⅵ. Tueddiadau'r Diwydiant a Diweddariadau Safonol
•Galw foltedd uchel: Gyda mabwysiadu systemau ffotofoltäig 1500V yn eang, mae angen gwella lefelau foltedd gwrthsefyll SPDs a thorwyr cylched yn gydamserol.
• Monitro deallus: Mae synwyryddion tymheredd (SPDs) deallus sy'n integreiddio synwyryddion tymheredd a swyddogaethau cyfathrebu diwifr yn cael eu defnyddio'n raddol i sicrhau rhybudd cynnar am namau o bell.
•Atgyfnerthu safonol: Mae'r fersiwn newydd o IEC 625482023 wedi gosod gofynion cydlynu llymach ar ddyfeisiau amddiffyn ar gyfer systemau ffotofoltäig.
Casgliad
Mewn systemau ffotofoltäig, mae amddiffynwyr ymchwydd, torwyr cylched a ffiwsiau yn ffurfio system amddiffyn gydweithredol "foltedd-cerrynt" gyflawn. Gall dewis a ffurfweddu'r cydrannau hyn yn gywir nid yn unig ymestyn oes gwasanaeth offer a lleihau costau gweithredu a chynnal a chadw, ond maent hefyd yn amodau hanfodol ar gyfer sicrhau gweithrediad diogel gorsafoedd pŵer. Gyda datblygiad technoleg, bydd integreiddio a deallusrwydd y dyfeisiau amddiffyn hyn yn gwella dibynadwyedd systemau ffotofoltäig ymhellach yn y dyfodol.