อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC และ AC สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์และเซลล์แสงอาทิตย์

ผมเคยเห็นโครงการพลังงานแสงอาทิตย์หลายโครงการล้มเหลวหลังจากพายุฟ้าผ่าเพียงครั้งเดียว ดังนั้นผมจึงพึ่งพา... อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก เพื่อป้องกันความเสียหายก่อนที่จะลุกลามไปถึงแผงโซลาร์เซลล์และอินเวอร์เตอร์

เอ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก อุปกรณ์นี้ใช้สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์และระบบ PV ช่วยปกป้องวงจร DC และ AC จากฟ้าผ่าและไฟกระชากจากการสวิตช์ โดยการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินลงสู่พื้นดินอย่างปลอดภัย ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์และการหยุดทำงาน

หากคุณต้องการเอาต์พุตที่เสถียร ต้นทุนการบำรุงรักษาที่คาดการณ์ได้ และอายุการใช้งานของระบบที่ยาวนาน การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ทั้งแบบ DC และ AC จึงเป็นขั้นตอนต่อไปที่สมเหตุสมผล

อะไรคือ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์

ผมมักเจอกับผู้ซื้อที่ประเมินค่าไฟกระชาก DC ต่ำเกินไป จนกระทั่งเกิดเหตุการณ์ครั้งเดียวแล้วทำให้อินเวอร์เตอร์เสียหาย นั่นเป็นเหตุผลที่ผมเริ่มต้นด้วยการป้องกันไฟกระชาก DC ก่อนเสมอ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์จะจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะในวงจร DC โดยการหนีบไฟกระชากและปล่อยประจุลงสู่พื้นดิน เพื่อป้องกันแผงโซลาร์เซลล์ สายเคเบิล และอินเวอร์เตอร์

ผมออกแบบระบบป้องกันกระแสตรงโดยใช้หลักการง่ายๆ ข้อเดียวคือ แผงโซลาร์เซลล์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ยาวและเปิดโล่ง มันจึงทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศในระหว่างเกิดฟ้าผ่า แม้แต่ฟ้าผ่าทางอ้อมก็สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าหลายพันโวลต์ในสายไฟกระแสตรงได้ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก การติดตั้งอุปกรณ์นี้ไว้ใกล้กับตัวรวมสายไฟหรือช่องต่อไฟ DC ของอินเวอร์เตอร์ จะทำหน้าที่เป็นวาล์วนิรภัยที่ตอบสนองอย่างรวดเร็ว มันไม่ได้หยุดฟ้าผ่า แต่จะช่วยเบี่ยงเบนพลังงานกระชากออกจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อกระแสไฟ

ในโครงการจริง ผมจะตรวจสอบพื้นฐานสามอย่างเสมอ อย่างแรกคือ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์ในสภาวะเย็น อย่างที่สองคือ คุณภาพการต่อลงดิน และอย่างที่สามคือ ความยาวของสายเคเบิล อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบกระแสตรง (DC SPD) จะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อความต้านทานการต่อลงดินต่ำและเส้นทางของสายเคเบิลสั้น นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันไฟกระชากในโรงงานและระบบบนดาดฟ้าขนาดใหญ่ที่ต้องใช้สายเคเบิลยาว

จากประสบการณ์ของผม ความล้มเหลวหลายอย่างที่ถูกกล่าวโทษว่าเป็นเพราะ “คุณภาพอินเวอร์เตอร์ไม่ดี” จริงๆ แล้วเกิดจากการขาดหรือมีขนาดเล็กเกินไปของอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (SPD) ด้าน DC การติดตั้ง SPD ระดับอุตสาหกรรมที่เหมาะสมทางด้าน DC จะช่วยลดต้นทุนในการเปลี่ยนและเวลาหยุดทำงานได้อย่างมาก

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC สำหรับแผงโซลาร์เซลล์และพลังงานแสงอาทิตย์

โดยปกติแล้ว ผมจะบอกผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อว่า อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (DC SPD) ไม่ใช่อุปกรณ์เสริมที่ไม่จำเป็น แต่เป็นส่วนประกอบหลักในการป้องกัน

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC สำหรับระบบ PV และพลังงานแสงอาทิตย์ ป้องกันสายไฟ DC และอุปกรณ์จากไฟกระชากและกระแสไฟชั่วขณะที่เกิดจากฟ้าผ่าในการติดตั้งภายนอกอาคาร

เมื่อผมวางแผนระบบป้องกันไฟกระชาก DC ผมจะพิจารณาโครงสร้างระบบก่อน แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา แผงโซลาร์เซลล์แบบติดตั้งบนพื้นดิน และโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ ล้วนมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันในระหว่างเกิดไฟกระชาก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก การติดตั้งในกล่องรวมกระแสตรงจะช่วยลดภาระให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง ในระบบขนาดใหญ่ ผมมักใช้การป้องกันแบบประสานงานร่วมกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ทั้งที่แผงโซลาร์เซลล์และอินเวอร์เตอร์

ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบเชิงปฏิบัติที่ผมใช้ในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (DC SPD):

วิธีการนี้ใช้ได้ผลดีกับโครงการ SPD ในภาคอุตสาหกรรมที่ความต่อเนื่องในการใช้งานมีความสำคัญ นอกจากนี้ยังช่วยลดข้อพิพาทเรื่องการรับประกันเนื่องจากความเสียหายจากไฟกระชากลดลงอย่างเห็นได้ชัด

คำอธิบายเกี่ยวกับพิกัดแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC

ผมมักจะเตือนผู้ซื้อเสมอว่า การระบุค่าแรงดันไฟฟ้าผิดพลาดเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่แพงที่สุดในการป้องกันไฟกระชากกระแสตรง

แรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC กำหนดไว้จะต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าวงเปิดสูงสุดของระบบ PV เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายก่อนกำหนดและการสูญเสียการป้องกัน

ในทางปฏิบัติ ผมไม่เคยเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบ DC ที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับค่าที่ระบุไว้บนแผ่นวงจรเลย อุณหภูมิมีผลต่อแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์อย่างมาก อากาศหนาวสามารถทำให้แรงดันไฟฟ้าของสายแผงสูงกว่าค่าที่ระบุไว้มาก นั่นเป็นเหตุผลที่ผมชอบให้มีระยะเผื่อความปลอดภัยอย่างน้อย 20%

นี่คือวิธีการที่ผมมักจะเลือกใช้แรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสม:

การใช้ค่าพิกัดที่ถูกต้องจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (SPD) และรับประกันประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ซื้ออย่างเจฟฟ์ ที่ต้องการคุณภาพที่คงที่และต้นทุนการเป็นเจ้าของโดยรวมที่ต่ำ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC สำหรับแผงโซลาร์เซลล์และอินเวอร์เตอร์

ผมให้ความสำคัญกับอินเวอร์เตอร์เป็นอย่างมาก เพราะเป็นชิ้นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดและมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด

ระบบป้องกันไฟกระชาก DC ระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และอินเวอร์เตอร์จะจำกัดพลังงานชั่วขณะก่อนที่จะเข้าสู่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของอินเวอร์เตอร์ ป้องกันความเสียหายร้ายแรงและการหยุดทำงานของระบบ

จากข้อมูลภาคสนาม พบว่าความล้มเหลวของอินเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในขั้นตอนการป้อนกระแสตรง (DC) สายเคเบิล DC ที่ยาวจะสะสมพลังงานกระชาก และหากไม่มีระบบป้องกัน อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากอินเวอร์เตอร์จะรับแรงกระแทกนั้นไว้ ผมมักจะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบ DC ไว้ใกล้กับขั้วต่อของอินเวอร์เตอร์มากที่สุดเสมอ

ในระบบโซลาร์เซลล์สมัยใหม่ที่ใช้แรงดัน 1000 โวลต์ขึ้นไป การป้องกันแบบประสานงานเป็นสิ่งสำคัญ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเพียงตัวเดียวที่แผงโซลาร์เซลล์นั้นไม่เพียงพอ การป้องกันแบบหลายชั้นช่วยลดแรงดันตกค้างและเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ วิธีการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันไฟกระชากสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งการหยุดทำงานเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

การจัดเรียงขั้วของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากกระแสตรง

ผมมักเห็นความสับสนเกี่ยวกับเสา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบโซลาร์เซลล์แบบลอยน้ำเทียบกับแบบต่อลงดิน

การจัดวางตำแหน่งขั้วของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC ขึ้นอยู่กับการต่อลงดินของระบบและการจัดเรียงตัวนำ เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการป้องกันอย่างเต็มที่สำหรับเส้นทางบวก ลบ และลงดิน

สำหรับระบบโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่ อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่วแบบ 2 ขั้ว (2P DC SPDs) เป็นที่นิยมใช้กัน โดยจะป้องกันทั้งสายไฟบวกและสายไฟลบลงดิน ในระบบที่ซับซ้อนกว่า อาจจำเป็นต้องใช้แบบ 3 ขั้ว (3P) ผมมักจะตรวจสอบโครงสร้างการต่อลงดินก่อนเลือกใช้ขั้นสุดท้ายเสมอ การเลือกขั้วผิดจะลดประสิทธิภาพการป้องกันและเพิ่มความเสี่ยงต่อความล้มเหลว

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC ใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์

ผมมองว่าการป้องกันด้วยไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแนวป้องกันที่สองรองจากการป้องกันด้วยไฟฟ้ากระแสตรง

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC ทำหน้าที่ปกป้องอินเวอร์เตอร์ แผงจ่ายไฟ และโหลดจากไฟกระชากที่เข้ามาจากระบบไฟฟ้าหลักหรือเหตุการณ์การสลับวงจรภายใน

การเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (SPD) สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและรูปแบบเฟส ระบบไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยมักใช้ SPD ขนาด 110V หรือ 275V ในขณะที่ระบบไฟฟ้าในอุตสาหกรรมจะใช้อุปกรณ์ขนาด 385V สำหรับระบบไฟฟ้าสามเฟส การกำหนดค่าแบบ 3P+NPE จะให้การป้องกันที่สมดุล

อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่วชนิดอุตสาหกรรม (SPD) ด้านไฟฟ้ากระแสสลับ ไม่เพียงแต่ปกป้องอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังปกป้องโหลดที่เชื่อมต่ออยู่ด้วย

วิธีการเลือก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากด้านขวา สำหรับพลังงานแสงอาทิตย์

ฉันเลือกแบบง่ายๆ เพราะความซับซ้อนเกินไปมักทำให้เกิดข้อผิดพลาด

การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เหมาะสม หมายถึงการพิจารณาแรงดันไฟฟ้า ประเภทของระบบ สถานที่ติดตั้ง และระดับความเสี่ยงให้ตรงกัน เพื่อให้ได้การป้องกันที่เชื่อถือได้ในระยะยาว

ผมแนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรองซึ่งมีค่าการป้องกันไฟกระชากและระบบป้องกันความร้อนที่ชัดเจนเสมอ หลีกเลี่ยงการใช้ตัวป้องกันไฟกระชาก (SPD) สำหรับไฟ AC และ DC อย่างไม่ถูกต้อง การติดตั้ง SPD สำหรับไฟ AC ในวงจร DC เป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวหลายครั้ง การทำงานร่วมกับผู้จำหน่ายที่เข้าใจพฤติกรรมของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะสร้างความแตกต่างอย่างมาก

บทสรุป

เลือกให้ถูกต้อง อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก วันนี้เพื่อปกป้องการลงทุนด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณและทำให้ระบบของคุณทำงานได้อย่างต่อเนื่องในวันพรุ่งนี้

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ระบบพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องมีการป้องกันไฟกระชาก DC จริงๆ หรือไม่?

ใช่แล้ว แผงโซลาร์เซลล์มีความเสี่ยงสูง และไฟกระชากกระแสตรงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้อินเวอร์เตอร์เสีย

Q2: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ตัวเดียวสามารถป้องกันทั้งวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และกระแสตรง (DC) ได้หรือไม่

ไม่ครับ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และกระแสตรง (DC) ต้องการการออกแบบและพิกัดของอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (SPD) ที่แตกต่างกัน

คำถามที่ 3: ควรเปลี่ยนอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากบ่อยแค่ไหน?

ขึ้นอยู่กับการสัมผัสกับไฟกระชาก แต่แนะนำให้ตรวจสอบเป็นประจำทุกปี

คำถามที่ 4: ค่า kA ที่สูงกว่านั้นดีกว่าเสมอไปหรือไม่?

ไม่เสมอไป ต้องพิจารณาให้สอดคล้องกับความเสี่ยงของระบบและสถานที่ติดตั้งด้วย

Q5: การต่อสายดินที่ไม่ดีสามารถลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่วได้หรือไม่?

ใช่ คุณภาพการต่อสายดินส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเบี่ยงเบนไฟกระชาก