Fotovoltaický zdroj na střeše a blesk s přepětím

Transkript

1 Fotovoltaický zdroj na střeše a blesk s přepětím Dalíbor Šalanský člen ILPC, LUMA Plus s.r.o. Jan Hájek Dehn+Söhne, GmbH + Co.KG, organizační složka Praha 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

2 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

7 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

8 Rizika pro stavbu Příčina poškození Typy ztrát Typy škod 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6209

9 Příčiny poškození ČSN E : Bleskový proud je hlavní zdroj škody. Rozlišují se v závislosti na úderu blesku následné příčiny poškození: Příčiny poškození S1: úder blesku do stavby; S2: úder blesku v blízkosti stavby; S3: úder blesku do inženýrských sítí, která vstupují do stavby; S4: úder blesku v blízkosti inženýrských sítí, která vstupují do stavby DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6008_d

10 Typy škod ČSN EN : Typy škod, které mohou nastat následkem úderu blesku: Příčiny poškození D1: úraz živých bytostí v důsledku dotykových a krokových napětí Typy škod LEMP D2: hmotné škody (požár, výbuch, mechanické zničení, uvolnění chemikálií) vlivem úderu blesku včetně jiskření D3: výpadek vnitřních systémů vlivem LEMP 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6210

11 Typy ztrát ČSN EN : Každý typ škod, samostatně nebo kombinací s jinými, může způsobit různé typy ztrát ve chráněné stavbě. Možné vzniklé typy ztrát jsou závislé samostatně na vlastnostech stavby. Příčiny poškození Typy ztrát Typy škod Rozlišují se následné typy ztrát dle použití této normy: Strom Wasser Gas L1: ztráta na lidských životech; L2: ztráta na věřejných službách; Typy ztrát L1, L2 a L3 mohou být vzaty jako ztráty společenských hodnot, které mohou být dále posouzeny jako typ ztráty L4 tedy čistě ztráty ekonomických hodnot. L3: ztráta na nenahraditelném kulturních dědictví; L4: ztráty ekonomických hodnot (stavba a jejich obsah, inženýrské sítě a výpadek funkce) DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6211

12 Z toho plyne: ČSN EN : Níže jsou uvedeny vyjmenované činitelé následných typů ztrát, které je nutno zohlednit pro danou stavbu R T (1/rok) R 1 : Riziko ztrát na lidských životech; 10-5 Strom Wasser Gas R 2 : Riziko ztrát na veřejných službách; 10-3 R 3 : R 4 : Riziko ztrát na nenahraditelném dědictví; Riziko ztrát ekonomických hodnot DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko 10-3 DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6053_a

13 Sběrná plocha A d, A m, A l, A i pro přímé/nepřímé údery blesku vztaženo ke stavbě A d sběrná plocha pro údery blesku do stavby A m sběrná plocha pro údery blesku v blízkosti stavby A l sběrná plocha pro údery do inženýrských sítí A i sběrná plocha v blízkosti inženýrských sítí A a sběrná plocha pro údery blesku do sousední stavby, která je s ní spojena inženýrskou sítí DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_a

14 Sběrná plocha A d pro údery blesku do samostatně stojící stavby S1 A d H L 3H W Lit.: ČSN EN : , DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_b

15 Sběrná plocha A m pro údery blesku v blízkosti stavby A m S2 3H 250 m Lit.: ČSN EN : , DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_c

16 Sběrná plocha A l pro údery blesku do inženýrských sítí S3 Konec vedení "b" A l Konec vedení "a" Lit.: ČSNE EN : , DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_d

17 Sběrná plocha A i pro údery blesku v blízkosti inženýrských sítí A i S4 Lit.: ČSN EN : , DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_e

18 Sběrná plocha A d pro údery blesku do sousední stavby S1 A d 3H Lit.: ČSN EN : , DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko / S6122_f

19 Rozdělení ztrát s ohledem na příčiny poškození Příčiny poškození S1 S2 Typ ztrát Ztráta/úraz živých bytostí (L A ) Ztráta hmotných škod (L B ) Ztráta výpadkem vnitřních systémů (L C ) Ztráta výpadkem vnitřních systémů (L M ) S3 S DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko Ztráta/úraz živých bytostí (L U ) Ztráta hmotných škod (L V ) Ztráta výpadkem vnitřních systémů (L W ) DEHNsupport je profesionální Ztráta výpadkem vnitřních systémů (L Z ) nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6207

20 Výběr ochranných opatření pro stavbu Lit.:ČSN EN : DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport Risiko DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN / S6093_a

21 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO DEHNsupport je profesionální nástroj pro řízení rizika dle ČSN EN

22 Ohrožení přepětím způsobeným bleskem ABC Company MCR Data Telefon 110 kv 400/230 V TV Mobilní op. *Zdroj: BLIDS, Siemens AG, Auswertung DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Blitzschäden / S1320

23 ČSN EN Přípustné metody návrhu jímací soustavy třída poloměr metoda ochranného úhlu oka mřížové LPS soustavy W 80 (m) valící se koule r I 20 5 x II x III 45 I II III IV 15 x IV x 20 h 1 (m) h 1 : výška jímací soustavy od povrchu r : poloměr valící se koule : ochranný úhel h 1 r ochranný prostor 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO J.Hájek, D.Šalanský, JAH 2009

24 Dodržení dostatečné vzdálenosti u FV-panelů s s 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Blitzschäden / 4033

25 FV-panely v ochranném prostoru jímačů Projekt radnice Freiburg 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Blitzschäden / 4155

26 Náhradní model k určení rozdělení bleskového proudu 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Trennungsabstand HVI-Leitung / 5839_e

27 s = s1 + s2 + s3 s1 = ki x kc/km x l = 0,04 x 0,25/0,5 x 12 = 0,24 m s2 = ki x kc/km x l = 0,04 x 0,5/0,5 x 5 = 0,2 m S3 = ki x kc/km x l = 0,04 x 1/0,7 x 2 = 0,11 m UVAŽUJEME SE SYMETRICKÝM ROZMÍSTĚNÍM SVODŮ. S = 0,55 m 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

28 NÁHRADNÍ SCHÉMA PRO PŘEDCHOZÍ VÝPOČET 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

29 NÁHRADNÍ SCHÉMA PRO PŘEDCHOZÍ SITUACI JAKÝKOLIV ROZUMNÝ VÝPOČET JE NEREÁLNÝ 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

40 Princip zvládnutí zabránění povrchového výboje po povrchu vodiče HVI se speciálním pláštěm Vnitřní vodič Polovodivá izolace Připojení na EP zemnící svorkou Přiblížení k uzemněným kovovým konstrukcím 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Trennungsabstand HVI-Leitung / S2835_d

41 Součásti DEHNconductor, HVI I koncovka Svorka EP Uzeňovací svorka HVI-vodič I Kat.č Držák vedení Kat.č Svorka potenciál.vyrovnání Kat.č Vždy musí být specifikována délka vodiče! Zemnící koncovka 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Trennungsabstand HVI-Leitung / S3440_a

42 Prüfanordnung Ermittlung Trennungsabstand Anwendung HVI light Anpassungsbere ich Abstand VAZ* d = 45 cm Stoßgenerator 0,4/45µs HVI mit Impulsspannungsmessung light Quelle: FH Georg - Simon - Ohm, Nürnberg * Vergleichsanordnung Zischank Hochspannungselektr ode der VAZ * 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5521_a

43 Laboversuche HVI Leitung light Ermittlung Trennungsabstand s Abstand Funkenstrecke ( VAZ ) d = 30 cm Test bestanden Isolierstrecke Stützer L iso = 410 mm VAZ: Vergleichsanordnung Zischank 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5499_a

44 Laboversuche HVI Leitung light Ermittlung Trennungsabstand s Abstand Funkenstrecke ( VAZ ) d = 30 cm Test bestanden Isolierstrecke Stützer L iso = 410 mm VAZ: Vergleichsanordnung Zischank 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5499_a1

45 Laboversuche HVI Leitung light Ermittlung Trennungsabstand s Abstand Funkenstrecke ( VAZ ) d = 45 cm Gleitüberschlag Test nicht bestanden Isolierstrecke Stützer L iso = 410 mm VAZ: Vergleichsanordnung Zischank 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5499_b

46 Laboversuche HVI Leitung light Ermittlung Trennungsabstand s Abstand Funkenstrecke ( VAZ ) d = 45 cm Test bestanden Isolierstrecke Stützer L iso = 910 mm VAZ: Vergleichsanordnung Zischank 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5499_c

47 Prüfanordnung Ermittlung Trennungsabstand Anwendung HVI light Anpassungsb ereich Endverschlu sslänge Abstand VAZ* d = 45 cm Stoßgenerator 0,4/45µs mit Impulsspannungsmessung HVI light Quelle: FH Georg - Simon - Ohm, Nürnberg * Vergleichsanordnung Zischank Hochspannungsel ektrode der VAZ * 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5521_b

48 Izolované podpěry určení koeficientu k m 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

49 DEHNiso ověřování koeficientu k m 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

50 DEHNiso ověřování koeficientu k m 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

51 DC obvody a jejich hoření 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

56 Škoda na měniči způsobená zahořením svodiče Lit.: R. Schüngel, München 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Zajištění solárních zdrojů / S5880

57 Malý FV zdroj na RD s hromosvodem a dodržením dostatečné vzdálenosti dostatečná vzdálenost s měnič pod střechou FV panely uzemnění FV panelú 6 mm² CU měnič = 3 ~ 2* 1 2* 3 kombinovaný svodič (Typ 1) DEHNventil M TNC 255 svodič přepětí (Typ 2) DEHNguard M TN 275 svodič přepětí (Typ 2) DEHNguard M YPV SCI (FM) kwh kwh 1 * není potřeba pokud je měnič u elektroměru PS 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Zajištění solárních zdrojů 2009 JAH 2009

58 Malý FV zdroj na RD s hromosvodem při nedodržení dostatečné vzdálenosti Je nutné přímé spojení d < s měnič pod střechou FV panely měnič = 3 uzemnění FV panelú 16 mm² CU ~ 2* kwh kwh kombinovaný svodič (Typ 1) DEHNventil M TNC 255 kombinovaný svodič (Typ 1) DEHNventil M TN 255 svodič bleskových proudů (Typ 3 1) DEHNlimit PV 1000 * není potřeba pokud je měnič u elektroměru PS 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Zajištění solárních zdrojů 2009 JAH 2009

59 Malý FV zdroj na RD bez hromosvodu měnič pod střechou FV panely uzemnění FV panelú 4-6 mm² CU měnič = 3 ~ 2* 1 2* 3 kombinovaný svodič (Typ 1) DEHNventil M TNC 255 svodič přepětí (Typ 2) DEHNguard M TN 275 svodič přepětí (Typ 2) DEHNguard M YPV SCI (FM) kwh kwh 1 * není potřeba pokud je měnič u elektroměru PS 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Zajištění solárních zdrojů 2009 JAH 2009

60 NASAZENÍ SVODIČŮ PŘEPĚTÍ 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

61 Příklad ochrany zařízení L1 L2 L3 PEN FV-panely ochrana před přepětím UV1 UV2 HV AC DC měnič HEP 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / 4015_c

62 Co musí umět svodič přepětí v napájecí soustavě. Vícenásobné svody přepětí (8/20µs) bez poškození svodiče. = 20 x jmenovitý svodový proud 5-20 ka (8/20µs) Ochranná úroveň musí být nižší než impulsní odolnost koncového ařízen. = Ochranná úroveň V 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / S2648_c

63 Red / Line DEHNguard modular Svodič přepětí Typ 2 DEHNguard S (FM) DEHNguard M TN 275 (FM) DEHNguard M TT 2P 275 (FM) DEHNguard M TNC 275 (FM) DEHNguard M TNS 275 (FM) DEHNguard M TT 275 (FM) 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / S4550

64 Chování svodiče s a bez bezpečného zkratovacího mechanismu se zkratovacím mechanismem bez zkratovacího mechanismu Zdroj: 600V dc / 40 A Proud byl po 3 sekundách odpojen! 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / 5384

65 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI Vypínací fáze 3-krokového DC-rozpojení Provozní stav 1. Spuštění odpojovacího mechanizmu 2. Eliminace obloučku 3. Bezpečné rozpojení SCI SCI SCI SCI 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5845_c

66 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI Vícepólový svodič přepětí Typ 2 Pro fotovoltaické systémy U PVmax do 1000V (Klasifikace dle EN ) Ochranná úroveň U P 4 kv Celkový svodový proud I total 40 ka (8/20) Maximální napětí U PV max 1000 V DC 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_c

67 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI bezpečné elektrické rozdělení princip SCI Díky integrované pojistce je bez předjištění nasaditelný ve všech ať již malých, středních nebo velkých fotovoltaických zdrojích 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5845_d

68 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI bez rizika zahoření díky obloučku Bezpečná instalace díky integrované pojistce 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_d

69 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI Y-zapojení DC + DC - SCI SCI 3 moduly 2 různé komponenty Zabraňuje přetížení modulů při poruše izolace 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_e

70 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI princip třístupňového rozpojení SCI... Short Circ (proof) SCI SCI Ochrana před zahořením: Díky kombinovanému rozpojovacímu a zkratovacímu mechanizmu je zabráněno zahoření systému 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_f

71 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI rozpojení V DC / 50 A - bez SCI s SCI 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_h

72 Svodič přepětí DEHNguard M YPV SCI princip 3 krokového rozpojení obvodu SCI... Short Circuit Interruption SCI Bezpečné rozpojení za pomoci pojistky pro stejnosměrný obvod nezpůsobí zahoření aplikace 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 5846_g

73 Svodič bleskových proudů pro FVE na střeše 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

75 FVE Příklad pro objekt o rozměrech 10 x 15 m Pro LPL IV bude mít objekt min. 3 svody I celk. = 100 ka Pro LPL III bude mít objekt min. 4 svody I celk. = 100 ka Pro LPL II a I bude mít objekt min. 5 svodů I celk. = 150 ka pro LPL II, 200 ka pro LPL I 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

76 FVE 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

77 FVE 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

78 Kroky k ochraně FV měniče (5 z 5) Typ 1 svodič pro omezování stejnosměrného proudu = ~ è è è è Schopnost svádět blesk. proud Omezení násl. proudu Použitelný do 1000 V dc Nulový svodový proud Napětí generátoru na prázdno U OC dc DEHNlimit PV DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / 4562_o

79 DEHNlimit PV Technická specifikace - Kombinovaný svodič Typ 1 (klasifikace dle ČSN EN ) U c = 1000 V dc Ochranná úroveň U P < 3 kv (L+ / L-) Schopnost omezit násl. proud 100 A dc Zkuš. bl. proud L+/L- zu Erde I imp = 50 ka Zkuš. bl. proud L+ zu L- I imp = 25 ka Typ: DEHNlimit PV 1000 Obj.č Připojovací průřezy do 50 mm DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / S4562_p

80 DEHNlimit PV Pilotní projekt DEHN + SÖHNE / protected by ISO Ochrana před bleskem a přepětím pro FV zdroje / S4562_l

83 Moduly v ochranném prostoru 2010 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016