Солнечная энергетика это самый быстроразвивающийся рынок энергетики в последнее время. В 2017 году по всему миру фотоэлектрические (PV) мощности устанавливались и применялись намного больше, чем любые другие технологии производства электроэнергии. Солнечная энергетика прибавила в мощности вдвое больше, чем ветряная. Ассоциация SolarPower Europe предсказывает 45% рост в 2018 году и 58% в 2019 году в Европе, а Германия, Франция и Турция, станут тройкой лидеров на солнечном рынке на континенте до 2022 года.
По сравнению с другими номиналами напряжения, фотоэлектрические технологии на 1500VDC укрепили свое мировое господство. Все компоненты таких установок нуждаются в специальной электрической защите 1500VDC, чтобы гарантировать постоянную работу генерирующей мощности и доходность инвестиций. HelioProtection® от Mersen — это платформа решений для защиты от перегрузок и перенапряжений, которые полностью разработаны для солнечной фотоэлектрической системы и готовы к использованию на 1500VDC. Surge-Trap® — это специальная группа устройств защиты от перенапряжений (SPD).
DC & AC SPD для сумматорных блоков и инверторов
Устройства защиты от перенапряжений устанавливаются на сторонах постоянного и переменного тока основного и фазного инверторов в сумматорных блоках для защиты сигнальных цепей (измерения и связь).
В зависимости от атмосферного воздействия, ударов молний на PV-станции, подрядчики и проектировщики могут предписывать либо стандартные SPD 2 типа IEC (косвенное воздействие 8/20 μs), либо более надежные SPD с 1 + 2 типы (выдерживает прямые удары молнии 10/350 μs). Защита постоянного тока в сумматорных блоках и инверторах обычно имеет конфигурацию DIN-рейки с Y-соединением для обеспечения общей и дифференциальной защиты. Независимо от типа SPD и номинального напряжения, дополнительный резервный предохранитель не потребуется, благодаря оптимизированной системе динамического теплового отключения постоянного тока с номинальной стойкостью к короткому замыканию, по крайней мере, 10 кА.
Со стороны переменного тока также требуется защита инвертора от перенапряжения. Независимо от преобразователя или комбинированного блока переменного тока, воздействие перенапряжений, как правило, устраняется с помощью стандартных SPD в DIN-рейке типа 2 в TN S, IT или даже TT-конфигурациях. Из-за тренда 1500 VDC и того, как того факта, что это влечет за собой увеличение номинального напряжения на стороне переменного тока (до 800 В L-L), Mersen разработал специальные 850 В AC UC SPD. Они усилены для отработки повторяющихся (устойчивых) пиков напряжения до 2,2 кВ, которые могут возникать в некоторых установках, где отрицательный полюс постоянного тока заземлен. Это вызывает смещение напряжения переменного тока через заземление (PE) самих SPD. Преждевременный износ исключается.
Кроме того, в зависимости от установки PV, тип 1 + 2 AC может быть одобрен в некоторых случаях подрядчиками и проектировщиками EPC для достижения более длительного срока службы SPD и защиты, при более мощных прямых ударах молнией, по сравнению с ожидаемым. Как правило, применяется в областях с очень высоким уровнем грозовой активности, часто связанным с большими высотами. Поэтому SPD от Mersen были разработаны для удовлетворения электрических требований на больших высотах (DC и AC).
Многополюсный SPD для сверхмощных высоковольтных инверторов
Для установок PV (DC, AC), большинство SPD от Mersen соответствуют стандартам UL и IEC на таком же устройстве, даже для специальных конструкций, таких как многополюсные SPD DC для инверторов с несколькими устройствами слежения за точкой максимальной мощности (MPPT).
Такие специальные конструкции разработаны для нужд производителей инверторов. Сегмент сверхмощных высоковольтных инверторов все чаще используется в коммерческих или промышленных и даже коммунальных применениях в конкуренции с центральными инверторами. В высоковольтных инверторах управление нитями осуществляется с помощью многополюсной MPPT, что позволяет оптимизировать производительность по отношению к стоимости. Многополюсные MPPT позволяют инвертору иметь несколько независимых линий панелей PV, работающих в точке оптимальной мощности. Следовательно, существенное увеличение производительности достигается при наличии неблагоприятных условий, таких как затенение, неблагоприятная ориентация солнца и грязь. Эти MPPT являются чувствительной частью DC инвертора и должны быть защищены от скачков напряжения. В высоковольтных инверторах одновременно требуется большее количество SPD, это означает, что пространство и стоимость становятся проблемой. Стандартные Y-образные соединения, DIN-рейка, PV SPD не могут быть эффективной конфигурацией в таких случаях. В высоковольтных инверторах требуются специальные мультиполюсные SPD. Как и в случае с их конфигурацией, количество полюсов в конечном счете зависит от количества MPPT и от внутренней конструкции высоковольтного инвертора.
Высокий спрос эффективности затрат и использования пространства в силовой электронике в конечном итоге привела к тому, что производители инверторов настаивали на изменении формата мультиполюсных SPD от формата DIN-рейки до формата PCB-сборок. Лучшее решение состоит в том, чтобы иметь базу разряда в виде специального однополюсного разъема, который может быть спаян в любой конфигурации сети на PCB вместе с другими компонентами силовой электроники. Это позволяет избежать затрат на проводку, и обычно необходимо планировать на ранней стадии проектирования инвертора. Mersen предлагает новый переходник PCB, в которой могут размещаться любые стандартные DC и AC элементы компании, как типа 2, так и тип 1 + 2, любого номинального напряжения.
Почему Helioprotection® SPD от Mersen?
Программа Mersen HelioProtection Surge-Trap предлагает гибкую платформу решений для защиты линий электропередач и сигнальных линий для оборудования PV. Surge-Trap — это самое многогранное и гибкое решение на рынке для защиты от перенапряжений для фотоэлектрического оборудования. Все одномодульные плагины-картриджи могут использоваться на DIN-рейке и на основе PCB. Это справедливо для обоих типов SPD 2 и 1 + 2. Программа также рассчитана на 1500VDC и предлагает решения для специальных задач PV для DC для многополюсных MPPT и для AC с усиленными номиналами напряжения. Устройства соответствуют требованиям IEC и UL. На стороне постоянного тока не требуется резервный предохранитель.
