1. Najpierw zrozum, dlaczego system fotowoltaiczny działa nieprawidłowo
Wiele zagrożeń związanych z-długotrwałą ekspozycją modułów fotowoltaicznych na działanie czynników zewnętrznych:
Efekt gorącego punktu: gdy komórka jest zasłonięta, uszkodzona lub starzeje się, przestaje wytwarzać energię elektryczną, lecz staje się rezystorem zużywającym energię elektryczną wytwarzaną przez inne ogniwa. Temperatury w okolicy mogą nagle wzrosnąć do setek stopni Celsjusza, co wystarczy, aby spalić tylne panele, a nawet podzespoły.
Wewnętrzne zwarcie drutu: starzenie się izolacji kabla, wnikanie wody ze szwów, wirtualne połączenie złącza itp. może powodować zwarcie i natychmiast wytwarzać dziesiątki razy większy prąd zwarciowy niż normalny prąd roboczy.
Prąd wsteczny: Kiedy ciąg znaków zatrzymuje się z powodu usterki, prąd innych normalnych ciągów powraca przez ciąg uszkodzony, powodując wtórne uszkodzenia.
Półprzewodnikowe urządzenia mocy, takie jak IGBT w falownikach, są niezwykle wyrafinowane. Gdy prąd po stronie prądu stałego wymknie się spod kontroli, w ciągu milisekund może on zostać trwale uszkodzony, a cały falownik może zostać porzucony.
Cała misja bezpiecznika fotowoltaicznego polega na całkowitym odcięciu obwodu w ciągu pierwszych milisekund po awarii.
2. Mechanizm zabezpieczający elementy fotowoltaiczne
Ochrona 1: Izoluj gorące miejsca przed poparzeniem.
Kiedy konkretny akumulator nagrzeje się, prąd zwarciowy gwałtownie wzrasta w obwodzie sznurka. Gdy prąd przekroczy ustawiony próg, bezpiecznik szybko się topi, całkowicie izolując całą uszkodzoną linię od systemu. Inne normalne ciągi pozostają nienaruszone i nadal wytwarzają energię elektryczną. W przypadku braku bezpiecznika, stale wysoki prąd generowany przez źródło ciepła będzie przepływał wzdłuż kabla, nie tylko spalając wadliwe elementy, ale także potencjalnie wpływając na sąsiednie elementy.
Zabezpieczenie 2: Odetnij-prąd w obwodzie, aby zapobiec zapaleniu się kabla.
W przypadku zwarcia szeregowego-prąd w obwodzie zwarciowym może osiągnąć ponad 10-krotność normalnego prądu roboczego. Jeśli bezpiecznik nie zostanie odłączony na czas, kabel ulegnie przegrzaniu, izolacja stopi się, a nawet w krótkim czasie zapali otaczający materiał. Reakcja bezpiecznika w milisekundach może zapobiec pożarowi u źródła poprzez odcięcie obwodu, zanim temperatura kabla wzrośnie do niebezpiecznej wartości.
Ochrona 3: Zapobiegaj refluksowi.
Kiedy ciąg znaków zostanie odłączony od sieci za pomocą bezpiecznika, prąd innych normalnych ciągów nie będzie płynął z powrotem do danego odgałęzienia. Wydaje się, że jest to „efekt uboczny” bezpieczników, ale w rzeczywistości jest niezwykle ważną formą ochrony-zapewniającą, że awarie są ograniczone do minimum i nie rozprzestrzeniają się ani nie rozszerzają.
3. Mechanizm ochronny falowników
Ochrona 1: Służy jako „ostatnia linia obrony” dla falowników.
Chociaż sam falownik posiada funkcję zabezpieczenia przed przepełnieniem, jego szybkość reakcji i zdolność wyłączania są ograniczone. Gdy po stronie prądu stałego wystąpi poważne zwarcie, prąd zwarciowy gwałtownie wzrasta i może spowodować spalenie IGBT, zanim zostanie aktywowany elektroniczny obwód zabezpieczający falownika. Falownik z całkowicie fizycznym mechanizmem topienia nie jest zależny od żadnego sygnału elektronicznego, charakteryzuje się dużą szybkością reakcji i dużą odpornością na pękanie oraz stanowi niezastąpione-ochronę sprzętową zacisku wejściowego prądu stałego falownika.
Ochrona 2: Ogranicz moc awaryjną i zmniejsz szkody.
Nawet w przypadku awarii szybki bezpiecznik może znacznie skrócić czas trwania prądu zwarciowego. Im krótszy czas trwania prądu, tym mniej energii jest uwalniane do falownika i mniejszy wpływ na urządzenie zasilające. W wielu przypadkach to właśnie dlatego, że bezpiecznik odcina obwód w ciągu milisekund, falownik jest w stanie „przeżyć” po prostu wymieniając bezpiecznik i przywracając pracę, zamiast wymieniać całe urządzenie.
Ochrona 3: Osiągnij precyzyjną izolację gałęzi usterek, aby zapewnić ogólne działanie systemu
W systemie, w którym wiele ciągów jest podłączonych równolegle do tego samego falownika, jeśli jeden ciąg ulegnie awarii bez bezpiecznika, ma to wpływ na wejście prądu stałego całego falownika, co może spowodować wyłączenie ochronne falownika i spowodować, że wszystkie ciągi przestaną wytwarzać energię elektryczną. W przypadku bezpieczników kaskadowych odcinane są tylko wadliwe gałęzie, a pozostałe normalne szeregi w dalszym ciągu zasilają falownik, minimalizując straty w wytwarzaniu energii przez system.
4, Kompletny łańcuch logiczny działania zabezpieczającego
W przypadku awarii cały proces ochrony wygląda następująco:
Pierwsza to anomalia prądu spowodowana zwarciem, przepływem zwrotnym w gorącym punkcie, przeciążeniem itp.
Drugi krok polega na szybkim zwiększeniu prądu, a gdy prąd osiągnie wartość prądu znamionowego bezpiecznika, wnętrze stopu zaczyna się nagrzewać i topić.
Trzeci etap polega na całkowitym stopieniu stopu i odcięciu obwodu w ciągu milisekund do dziesiątek milisekund.
Krok czwarty: zresetuj prąd zwarciowy do zera i usuń wszystkie komponenty, kable i falowniki spod zagrożenia.
Krok piąty: operatorzy i personel konserwacyjny zlokalizują i wymienią bezpiecznik, aby przywrócić normalne działanie systemu.
Proces nie wymaga zewnętrznego zasilania, jest niezależny od sygnałów sterujących, nie podlega żadnej logice oprogramowania i jest najczystszą i najbardziej niezawodną metodą ochrony.
5. Dlaczego nie można całkowicie zastąpić bezpieczników zabezpieczeniem elektronicznym?
Wiele osób może zadać pytanie: Czy falownik nie jest już wyposażony w elektroniczne zabezpieczenie nadprądowe? Dlaczego potrzebujemy bezpieczników?
Powodem jest to, że ochrona elektroniczna to rodzaj „miękkiej ochrony”, która opiera się na wykryciu czujnika, ocenie układu sterującego i wyłączeniu IGBT. Jeśli którekolwiek z ogniw tego łącza napotka problemy, ochrona może zawieść. Bezpiecznik to „twarde zabezpieczenie”, które rozpoznaje tylko wielkość prądu, a kiedy dotrze, nie topi się, nie ma ogniw pośrednich, nie działa nieprawidłowo, nie dokonuje błędnej oceny i nie wymaga konserwacji ani kalibracji.
„Miękka/twarda kombinacja” to najbezpieczniejsze rozwiązanie w środowisku wysokiego-napięcia, wysokiego-prądu i dużej-energii zwarciowej po stronie fotowoltaicznej DC: zabezpieczenie elektroniczne jest odpowiedzialne za codzienne przeciążenia i drobne anomalie, natomiast bezpieczniki są odpowiedzialne za najbardziej ekstremalne-zwarcia i awarie-wysokoprądowe. Obydwa uzupełniają się i są niezbędne.
