Dewis Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd Dewis ar gyfer Systemau PV – Mathau o SPDs

Mae cynhyrchu pŵer ffotofoltäig (PV) yn ffynhonnell allweddol o ynni adnewyddadwy ac mae'n gystadleuol iawn yn economaidd o'i gymharu â chynhyrchu pŵer traddodiadol. Mae systemau PV dosbarthedig bach, fel paneli solar ar doeau, yn dod yn fwyfwy poblogaidd. Mae systemau PV ar doeau yn cynnwys dosbarthiad AC a DC gyda folteddau'n cyrraedd hyd at 1500V. Gall yr ochr DC, yn enwedig y paneli PV, fod yn agored yn uniongyrchol i drawiadau mellt mewn ardaloedd risg uchel, gan eu gwneud yn agored i ddifrod mellt.

Mae amddiffyniad rhag mellt ar gyfer adeiladau wedi'i rannu'n amddiffyniad allanol (System Diogelu rhag Mellt, LPS) ac amddiffyniad mewnol (Mesurau Diogelu rhag Ymchwyddiadau, SPM), yn seiliedig ar risg mellt. Mae Dyfeisiau Diogelu rhag Ymchwyddiadau (SPDs), fel rhan o'r amddiffyniad mewnol, yn amddiffyn rhag gor-folteddau dros dro a achosir gan fellt atmosfferig neu weithrediadau switsio. Mae SPDs wedi'u gosod y tu allan i'r offer gwarchodedig ac maent yn gweithredu'n bennaf fel a ganlyn: pan nad oes ymchwyddiad yn y system bŵer, nid yw'r SPD yn effeithio'n sylweddol ar weithrediad arferol y system y mae'n ei hamddiffyn. Pan fydd ymchwyddiad yn digwydd, mae'r SPD yn cynnig rhwystriant isel, gan ddargyfeirio'r cerrynt ymchwyddiad drwyddo'i hun a chyfyngu'r foltedd i lefel ddiogel. Ar ôl i'r ymchwyddiad fynd heibio ac i unrhyw gerrynt gweddilliol ddiflannu, mae'r SPD yn dychwelyd i gyflwr rhwystriant uchel.

1. Lleoliad Gosod Dyfeisiau Amddiffynnol rhag Ymchwydd (SPD)

Penderfynir ar leoliad gosod SPDs yn ôl graddfa'r bygythiad mellt ac yn seiliedig ar y cysyniad Parthau Diogelu Mellt (LPZ) yn IEC 62305. Caiff gorfolteddau dros dro eu lleihau'n raddol i lefel ddiogel, y mae'n rhaid iddi fod islaw foltedd gwrthsefyll yr offer gwarchodedig. Fel y dangosir yn Ffigur, mae SPDs wedi'u gosod ar ffiniau'r parthau hyn, gan arwain at y cysyniad o amddiffyniad ymchwydd aml-lefel a ddefnyddir mewn systemau foltedd isel. Ar gyfer systemau PV, y ffocws yw atal ymchwyddiadau mellt rhag mynd i mewn trwy'r ochrau AC a DC, a thrwy hynny amddiffyn cydrannau hanfodol fel gwrthdroyddion.

2. Dosbarthiadau Prawf Dyfeisiau Amddiffynnol rhag Ymchwydd (SPD)

Yn ôl IEC 61643-11, mae SPDs wedi'u dosbarthu i dair categori prawf yn seiliedig ar y math o ysgogiad cerrynt mellt y maent wedi'u cynllunio i'w wrthsefyll. Bwriad profion Math I (wedi'u marcio fel T1) yw efelychu ceryntau mellt rhannol a all gael eu cynnal i mewn i adeilad. Mae'r rhain yn defnyddio tonffurf 10/350 µs, fel y dangosir yn Ffigur chwyth, ac fel arfer cânt eu cymhwyso ar y ffin rhwng LPZ0 a LPZ1—megis mewn byrddau dosbarthu prif neu fewnfudwyr trawsnewidyddion foltedd isel. Mae SPDs ar gyfer y lefel hon fel arfer o'r math newid foltedd, gyda chydrannau fel tiwbiau rhyddhau nwy neu fylchau gwreichionen (e.e., bylchau corn neu fylchau graffit).

Mae profion Math II (T2) a Math III (T3) yn defnyddio ysgogiadau byrrach. Fel arfer, dyfeisiau cyfyngu foltedd yw SPDs Math II sy'n defnyddio cydrannau fel amrywyddion ocsid metel (MOVs). Fe'u profir gyda cherrynt rhyddhau enwol gan ddefnyddio tonffurf cerrynt 8/20 µs (gweler Ffigur lluosog), ac maent yn gyfrifol am gyfyngu ymhellach ar y foltedd ymchwydd gweddilliol sy'n dod o'r ddyfais amddiffyn i fyny'r afon. Mae profion Math III yn defnyddio generadur tonnau cyfuniad gyda foltedd 1.2/50 µs ac ysgogiad cerrynt 8/20 µs (gweler Ffigur isod), gan efelychu ymchwyddiadau yn nes at offer defnydd terfynol.

3. Math o Gysylltiad Dyfais Amddiffynnol rhag Ymchwydd (SPDs)

Mae dau brif ddull amddiffyn rhag gor-folteddau dros dro. Y cyntaf yw amddiffyniad modd cyffredin (CT1), sydd wedi'i gynllunio i amddiffyn rhag ymchwyddiadau rhwng dargludyddion byw a PE (daear amddiffynnol). Gall taro mellt, er enghraifft, gyflwyno folteddau uchel o'i gymharu â'r ddaear i system. Mae amddiffyniad modd cyffredin yn helpu i liniaru effaith aflonyddwch allanol o'r fath, fel mellt, fel y dangosir isod.

Yr ail yw amddiffyniad modd gwahaniaethol (CT2), sy'n diogelu rhag ymchwyddiadau rhwng y dargludydd llinell (L) a'r dargludydd niwtral (N). Mae'r math hwn o amddiffyniad yn arbennig o bwysig ar gyfer mynd i'r afael ag aflonyddwch mewnol, fel sŵn trydanol neu ymyrraeth a gynhyrchir o fewn y system ei hun, fel y dangosir yn y diagram isod.

Drwy weithredu un neu'r ddau o'r dulliau amddiffyn hyn, gellir amddiffyn systemau trydanol yn well rhag ffynonellau ymchwydd posibl, gan wella hirhoedledd a dibynadwyedd offer cysylltiedig yn y pen draw.

Mae'n bwysig nodi y dylai'r dewis o ddulliau amddiffyn SPD gyd-fynd â'r system seilio sydd ar waith. Ar gyfer systemau TN, gellir defnyddio dulliau amddiffyn CT1 a CT2. Fodd bynnag, mewn systemau TT, dim ond i lawr yr afon o RCD y gellir cymhwyso CT1. Mewn systemau TG—yn enwedig y rhai heb ddargludydd niwtral—nid yw amddiffyniad CT2 yn berthnasol. Mae hwn yn ystyriaeth hanfodol mewn systemau dosbarthu DC sy'n defnyddio ffurfweddiadau seilio TG. Gellir dod o hyd i fanylion yn y tabl isod.

4. Paramedrau Allweddol Dyfeisiau Amddiffynnol Ymchwydd (SPD)

Yn ôl y safon ryngwladol IEC 61643-11, diffinnir nodweddion a phrofion SPDs sy'n gysylltiedig â systemau dosbarthu pŵer foltedd isel, fel y dangosir yn Ffigur 7.

(1) Lefel Amddiffyniad Foltedd (I Fyny)

Yr agwedd bwysicaf wrth ddewis SPD yw ei lefel amddiffyn foltedd (Up), sy'n nodweddu perfformiad yr SPD wrth gyfyngu'r foltedd rhwng terfynellau. Dylai'r gwerth hwn fod yn uwch na'r foltedd clampio uchaf. Fe'i cyrhaeddir pan fydd y cerrynt sy'n llifo trwy'r SPD yn hafal i'r cerrynt rhyddhau enwol In. Rhaid i'r lefel amddiffyn foltedd a ddewisir fod yn is na'r foltedd gwrthsefyll ysgogiad Uw o'r llwyth. Yn achos mellt, cedwir y foltedd ar draws terfynellau'r SPD yn gyffredinol islaw Up. Ar gyfer systemau PV DC, mae'r llwyth fel arfer yn cyfeirio at fodiwlau PV a gwrthdroyddion.

(2) Foltedd Gweithredu Parhaus Uchaf (Uc)

Uc yw'r foltedd DC uchaf y gellir ei gymhwyso'n barhaus i'r modd amddiffyn SPD. Fe'i dewisir yn seiliedig ar y foltedd graddedig a chyfluniad sylfaenu'r system ac mae'n gwasanaethu fel trothwy actifadu'r SPD. Ar gyfer ochr DC systemau PV, dylai Uc fod yn fwy na neu'n hafal i Uoc Max y rhes PV. Mae Uoc Max yn cyfeirio at y foltedd cylched agored uchaf rhwng y terfynellau byw a rhwng y derfynell fyw a'r ddaear yn y pwynt dynodedig o'r rhes PV.

(3) Cerrynt Rhyddhau Enwol (Mewn)

Dyma werth brig cerrynt tonffurf 8/20 μs sy'n llifo drwy'r SPD, a ddefnyddir ar gyfer profion Math II ac ar gyfer profion rhaggyflyru mewn Math I a Math IIMae IEC yn mynnu bod yr SPD yn gallu gwrthsefyll o leiaf 19 gollyngiad o gerrynt tonffurf 8/20 μs. Po uchaf yw'r gwerth In, yr hiraf yw oes yr SPD, ond mae'r gost hefyd yn cynyddu.

(4) Cerrynt Byrgyrs (Iimp)

Wedi'i ddiffinio gan dri pharamedr: brig y cerrynt (Ipeak), gwefr (Q), ac egni penodol (W/R), defnyddir y cerrynt hwn yn Math I profion. Y donffurf nodweddiadol yw 10/350 μs.