Instalacje fotowoltaiczne wyrastają na polskich posesjach jak grzyby po deszczu. Dawno już posiadanie przydomowej elektrowni słonecznej nie jest postrzegane jako rozwiązanie niszowe. Zainteresowanie klientów pozyskiwaniem energii elektrycznej z energii promieniowania słonecznego wymusiło konkurencyjność na rynku fotowoltaiki.
Dla inwestorów to doskonała wiadomość, bo – jak podkreślali specjaliści – zanim rynek rozkręcił się na dobre, największym problemem było to, że najdroższe falowniki oraz moduły PV były chronione są przez najtańsze ograniczniki przepięć, które często nie spełniały parametrów określonych w obowiązujących normach czy nawet tych podanych na tabliczce znamionowej.
Co to jest ochrona przeciwprzepięciowa?
Ochrona przeciwprzepięciowa to ochrona przed przepięciami pochodzącymi zarówno z sieci energetycznej, jak i przed przepięciami i sprzężeniami wywołanymi uderzeniem pioruna w okolice instalacji i w samą instalację oraz innymi przepięciami powstałymi w instalacji fotowoltaicznej i sterującej.
Warto wiedzieć, że instalacja PV może zostać uszkodzona wskutek przepięć indukowanych powstałych w odległości aż do kilkuset metrów od miejsca uderzenia pioruna. W Polsce statystycznie w ciągu roku mamy ok. 25 dni burzowych i średnio ponad 2 uderzenia piorunów na 1 km².
Ogólne zasady stosowania ograniczników przepięć w instalacjach PV można znaleźć w specyfikacji technicznej CLS/TS 50539-12 i normie PN-HD 60364-7-712. Bardzo ważna jest tu wstępna ocena ryzyka wg normy PN-EN 62305 związana z zagrożeniem dla danej instalacji PV.
Jak dobrać ogranicznik przepięć do konkretnej instalacji PV?
Zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej różnią się w zależności od zastosowanej ochrony odgromowej oraz warunkowane są zachowaniem (bądź nie) odstępu izolacyjnego.
Przy projektowaniu ochrony dla zamontowanych na dachu paneli należy zapewnić odstęp izolacyjny s (obliczony zgodnie z pkt 6.3 normy PN-EN 62305-3). Jeśli odstęp izolacyjny s nie może być zachowany lub panele fotowoltaiczne zainstalowane są na dachu z metalowym pokryciem, należy przewidzieć środki ochrony przed bezpośrednim trafieniem pioruna, czyli wdrożyć ochronę przeciwprzepięciową.
Przyjmuje się, że każda instalacja PV posadowiona na dachu, z co za tym idzie wyeksponowana na działanie wyładowań atmosferycznych, powinna być chroniona przez zastosowanie urządzeń ograniczających przepięcia SPD (ang. Surge Protective Device).
Wybierając odpowiednie miejsce montażu ogranicznika przepięć należy stwierdzić, czy budynek wyposażony jest w urządzenie piorunochronne (instalację odgromną). Ta informacja pomoże nam prawidłowo dobrać oraz rodzaj ogranicznika przepięć oraz zdecydować o miejscu jego lokalizacji. W praktyce mamy do czynienia z następującymi sytuacjami:
- Dach wyposażony jest w instalację odgromową i nie ma możliwości zachowania odstępu izolacyjnego. Konieczne jest zastosowanie ograniczników typu T-1 (w praktyce najczęściej stosuje się T1/T2). Jeśli odstęp pomiędzy modułami PV a falownikiem jest mniejszy niż 10m, ogranicznik należy zamontować przy falowniku. Jeśli odstęp pomiędzy modułami a falownikiem jest większy niż 10m, ograniczniki przepięć należy zamontować i przy falowniku, i przy poszczególnych modułach.
- Dach wyposażony jest w instalację odgromową oraz zachowany jest odstęp izolacyjny. Należy zastosować ograniczniki przepięć Typu T-2. Zasady lokalizacji są takie same jak powyżej.
- Dach nie posiada instalacji odgromowej. Konieczne jest zastosowanie ograniczników przepięć typu T-2. Zasady lokalizacji są takie same jak powyżej.
Istnieje również możliwość zintegrowania ochrony strony AC systemu fotowoltaicznego, którą będzie stanowić wyłącznik nadprądowy oraz ogranicznik przepięć:
- Dach wyposażony jest w instalację odgromową i nie ma możliwości zachowania odstępu izolacyjnego: ograniczniki przepięć typu T-1w rozdzielnicy głównej (odstęp pomiędzy rozdzielnicą główną a falownikiem jest mniejszy niż 10m) albo przy falowniku oraz w rozdzielnicy głównej (odstęp pomiędzy modułami a falownikiem jest większy niż 10m).
- Dach wyposażony jest w instalację odgromową oraz zachowany jest odstęp izolacyjny: ograniczniki przepięć typu T-1w rozdzielnicy głównej (bez względu na odstępy między odstęp pomiędzy rozdzielnicą główną a falownikiem).
- Dach wyposażony jest w instalację odgromową oraz zachowany jest odstęp izolacyjny: ograniczniki typu T-2 przy falowniku (odstęp pomiędzy modułami a falownikiem jest większy niż 10m).
- Dach nie posiada instalacji odgromowej: ograniczniki przepięć typu T-2 w rozdzielnicy głównej (bez względu na odstępy między odstęp pomiędzy rozdzielnicą główną a falownikiem).
Podsumowanie
Dobierając ogranicznik do instalacji, bierzemy pod uwagę głównie dwa parametry – napięcie pracy oraz zapewniany poziom ochrony dla falownika PV i modułów fotowoltaicznych. Każdy producent modułów fotowoltaicznych oraz falowników powinien określić ich wytrzymałość na przepięcia albo podać tzw. napięcie izolacji. Jeżeli brak tych danych, podpowiedzią możemy szukać w specyfikacji CLC/TS 50539-12 (tabela w pkt. 9.2.2.3 ).