Ochrana FVE svodiči přepětí CITEL Ochrana FVE před účinky bleskových proudů a přepětím CITEL Electronics Praha 8 www.citel.cz; citel@citel.cz 1
Proč svodiče přepětí pro FVE Životnost FVE 20 let a více Požadavek na bezporuchový provoz Exponovaná místa střechy Velká plocha větší rizika úderu blesků V průmyslové oblasti přepětí vyvolaná spínacími jevy Místa s častými údery blesků (bouřkové oblasti) Varistory v některých střídačích - nejsou přepěťovou ochranou typu 1 či 2 2
Následky přepětí Integrované obvody 3
Následky přepětí Televizor Domácí spotřebiče 4
Následky přepětí Fotovoltaický panel přední a zadní strana 5
Následky přepětí Elektronika střídače 6
Následky přepětí Deska počítače 7
Statistiky pojišťoven v Německu Podle údajů pojišťoven v Německu je asi 30 % z celkové hodnoty náhrady škod způsobeno přepětími. Německé pojišťovny se brání nárůstu těchto náhrad tím, že pokud není instalována přepěťová ochrana, buď nevyplácejí náhradu škody nebo výrazně zvyšují pojistné. Žádná pojišťovna Vám nezaručí, že se v budoucnu nezmění pojistné podmínky 8
ČSN EN 62305-3 - Vnitřní a vnější ochrana proti účinkům bleskových proudů Vnější ochrana proti blesku má za úkol bezpečně svést bleskový proud do země a zabránit škodám na stavebních objektech. Vnitřní ochrana proti účinkům bleskových proudů má za úkol vytvořit veškerá opatření proti nebezpečných účinkům bleskového proudu a proti účinkům jeho elektromagnetického pole 9
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.2 Vnější ochrana proti blesku V souladu s normou na vnější ochranu proti blesku je třeba chránit FVE podle možnosti oddělenými jímacími soustavami proti přímým úderům blesku. Metoda valící se koule Metoda mřížové soustavy Metoda ochranného úhlu 10
Vnější ochrana proti blesku podle normy ČSN EN 62305 Metoda ochranného úhlu Metoda valící se koule Metoda mřížové soustavy 11
Vnější ochrana proti blesku podle ČSN EN 62305 kombinace metody ochran. úhlu a valící se koule 12
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.2 Vnější ochrana proti blesku: dostatečná vzdálenost Dostatečná (přeskoková) vzdálenost s leží většinou v rozmezí 0,5 m bis 1m - (přesný výpočet podle ČSN EN 62305-3) 13
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.2 Vnitřní ochrana proti blesku Přepětí v důsledku přímých a blízkých atmosférických výbojů se omezují svodiči přepětí (SPD) typu 1 podle ČSN EN 61643-11. Přepětí v důsledku vzdálených úderů blesku a v důsledku spínacích dějů se omezují svodiči přepětí (SPD) typu 2 a 3 podle ČSN EN 61643-11. 14
Svodiče bleskových proudů a přepětí Rozdíl mezi svodiči typu 1 a 2 ka Überspannung Impulsní (bleskový) proud 10/350μs : Zkušební proud pro svodiče typu 1 (svodiče bleskových proudů) 8/20μs jmenovitý svodový proud: Zkušební proud pro svodiče typu 2 a 3 (svodiče přepětí) 8/20 10/350 µs Svodiče typu 1 (bleskových proudů - vlna 10/350μs) musí být schopny svést podstatně větší energii než svodiče přepětí (vlna 8/20 μs). 15
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.2 Dostatečná (přeskoková) vzdálenost s Je zapotřebí dodržet dostatečnou (přeskokovou) vzdálenost s, aby se zabránilo přeskokům mezi kovovými částmi. Pokud není možno dodržet dostatečnou (přeskokovou) vzdálenost, je zapotřebí zajistit přímé spojení mezi vnější ochranou proti blesku a konstrukcí fotovoltaických panelů. V tomto případě mohou dílčí bleskové proudy ovlivňovat i jiné systémy. 16
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.6 Volba typu svodiče přepětí Pokud není na střeše hromosvod postačuje přepěťová ochrana typu 2? Blesk přece neví, že na střeše není hromosvod. Rozhodně je lepší použít na DC straně svodič typu 1+2. X Podle normy by měl být i na AC straně svodič přepětí. Podle způsobu přívodního vedení se volí buď typ 2 nebo raději typ 1. 17
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.6 Volba typu svodiče přepětí Pokud je na střeše hromosvod a je dodržena dostatečná (přeskoková) vzdálenost s, stačí svodič přepětí typu 2. Dostatečná vzdálenost je dodržena -> svodič typu typu 2 Na AC straně musí být použit svodič přepětí typu 1. 18
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.6 Volba typu svodiče přepětí Pokud je na střeše hromosvod a dostatečná (přeskoková) vzdálenost není dodržena, musí být použit svodič přepětí typu 1. Dostatečná vzdálenost není dodržena -> DC svodič přepětí typu 1 Typ 1 Na AC straně musí být použit svodič přepětí typu 1. 19
Svodiče přepětí CITEL pro FVE Svodiče přepětí na DC straně DS60PV typ 1+2 DS50PV typ 2 DS50PV/ xx G typ 2 Svodiče přepětí na AC straně DS250VG-300, DUT 250VG typ 1+2+3 DS125VG-125 typ 1+2 DS40 typ 2 20
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.6.2 Svodič přepětí typu 1, Impulsní (bleskový) svodový proud Iimp Použití svodičů přepětí typu 1 na DC straně u FVE se doporučuje tehdy, jestli: existuje vnější ochrana proti blesku (hromosvod) a současně není dodržena dostatečná (přeskoková) vzdálenost. Impulsní (bleskový) svodový proud Iimp svodiče přepětí typu 1 by měl činit nejméně 12,5 ka pro vlnu 10/350 μs pro každý aktivní vodič. Navíc by měla hodnota impulsního bleskového proudu odpovídat požadavkům v místě instalace. 21
ČSN EN 62305-3 příloha 5 5.6.3 Svodič přepětí typu 2, jmenovitý svodový proud In Jmenovitý svodový proud In svodiče přepětí typu 2 by měl činit nejméně 5 ka pro vlnu 8/20 μs pro každý aktivní vodič. Navíc by měla hodnota jmenovitého svodového proudu odpovídat požadavkům v místě instalace. Nezaměňovat jmenovitý a maximální svodový proud svodiče In a Imax! Nezaměňovat impulsní bleskový proud svodičů typu 1 a jmenovitý a svodový proud svodiče In. Svodič přepětí se umisťuje co nejblíže k chráněnému zařízení. 22
ČSN EN 62305-3 příloha 5 pravidla pro položení kabelů Nutno snížit indukované napětí Vodiče v ocelových žlabech stínění Pokud se pokládají vodiče v oddělených kabelových žlabech, doporučuje se, aby byly umístěny paralelně a co nejtěsněji u sebe snížení plochy mezi vodiči. 23
ČSN EN 62305-3 příloha 5 Max. vzdálenost k chráněnému zařízení Přechodová skříňka Minimalizujte velikost smyčky L > 10 m DC AC Instalace svodičů přepětí na DC straně při dlouhých kabelových trasách mezi FV panely a střídačem. SPD SPD Quelle: TC37A Cenelec Normausschuss,Draft Photovoltaic Citát EN 62305-4:2006; D2.3: Když je délka obvodu menší než 10m, není nutné ochrannou vzdálenost uvažovat. 24
Svodiče přepětí na rodinném domku bez vnější ochrany proti blesku Před a za střídačem je nutno instalovat přepěťovou ochranu. Jsou-li dlouhé kabelové trasy, musí být instalována druhá přepěťová ochrana. Doporučuje se, aby moduly a nosné konstrukce byly připojeny na přípojnici pro vyrovnání potenciálů spolu s uzemněním. Průřezy vodičů by neměly být menší než 6 mm 2. 25
Případ A) Budova s vnější ochranou proti blesku, je dodržena dostatečná vzdálenost s Případ A) Je dodržena dostatečná vzdálenost a fotovoltaické panely se nachází v ochranném pásmu jímací soustavy: Na DC straně stačí instalovat svodiče typu 2 (DS50PV). Pokud použijete svodiče typu 1+2 (DS60PV), zvýšíte si bezpečnost Vaší FVE. Jsou-li dlouhé kabelové trasy, je zapotřebí instalovat i druhý svodič přepětí. Na AC straně je nutno instalovat svodič typu 1- lepší však je instalovat kombinovaný svodič typu 1+2+3 26
Případ B) Budova s vnější ochranou proti blesku, není dodržena dostatečná vzdálenost s Příklad B) Pokud není možno dodržet dostatečnou vzdálenost s nebo pokud FVE se nenachází v ochranném pásmu jímací soustavy, je nutno použít svodiče přepětí třídy 1 (ochrana proti bleskovým proudům na DC straně) a to: svodič typu 1 v přechodové skříňce u panelů a svodič typu 2 před střídačem : Lépe: kombinovaný svodič typu 1+2 (např. DS60) v přechodové skříňce. Tím může odpadnout svodič typu 2 u střídače (pro krátkou kabelovou trasu). Uzemnění musí být schopné svést bleskový proud, tzn. 16mm 2 měď nebo 25mm 2 hliník. Stíněné vodiče jsou výhodnější. Na AC straně musí být svodič typu 1- nejlepší volba je kombinovaný svodič 1+2+3. 27
Chyby při instalaci - nedostatečná (přeskoková) vzdálenost s 28
Nedostatečná (přeskoková) vzdálenost s Kde je dostatečná (přeskoková) vzdálenost s? Zdroj: Feuerwehr München 29
Nedostatečná (přeskoková) vzdálenost s Snímky z praxe Zdroj: Feuerwehr München 30
Nedostatečná (přeskoková) vzdálenost s 31
Dostatečná (přeskoková) vzdálenost s Je to možné udělat správně i takto. Quelle: Wagner & Co 32
Dostatečná (přeskoková) vzdálenost s Je to možné udělat správně i takto. Quelle: Wagner & Co 33
Dostatečná (přeskoková) vzdálenost s Je to možné udělat správně i takto. Zdroj: Wagner & Co 34
Připojení svodičů přepětí Pravidlo 50 cm: Aby přepěťová ochrana správně pracovala, musí být připojovací vodiče ke svodiči přepětí a vodiče pro připojení na přípojnici pro vyrovnání potenciálů být co nejkratší. Norma IEC 60364-5-553 doporučuje maximální délku 50cm pro součet připojovacích vodičů. 35
Připojení svodičů přepětí Úbytek napětí na na vedení délky 2m s proudem 10 10 ka ka a vlnou 8/20µs :: UR ~ 20 20 V UL ~ 2500 V 36
Nejdůležitější normy Příčina vzniku přepětí IEC 62305-1 až 4 Ochrana proti blesku staveb IEC 60364-4-443 Ochrana proti přepětí v důsledku atmosférických vlivů nebo spínacích dějů IEC 60364-5-534 Volba a instalace svodičů přepětí Přímý úder blesku X X Vzdálený úder blesku X X X Spínací děje X X 37
CITEL Technologie VG Nový směr v technologii přepěťových ochran CITEL - výhody technologie VG t Spouštěné jiskřiště Varistor Plynem plněné jiskřiště + varistor 38
Porovnání technologií pro svodiče přepětí typu 1(+2+3) Citel DS 250VG Patentovaná technologie Svodiče na bázi jiskřiště Plynem plněné jiskřiště Vysokovýkonný varistor Jiskřiště Spouštění Vnitřní tepelný odpojovač tº F 39
Princip funkce kombinovaného svodiče přepětí CITEL technologie VG Sériové zapojení uzavřeného plynem plněného jiskřiště a varistoru 1: V normálním provozu zajišťuje plynem plněné jiskřiště díky svému vysokému odporu v porovnání s varistorem napěťovou ochrannou hladinu Up, neboť na něm je prakticky celé napětí. 2:Jakmile dojde k přepětí, klesá napětí na plynem plněném jiskřišti a napětí na celém svodiči přepětí se prakticky rovná napětí na varistoru. Zbytkové napětí je rovno napěťovému úbytku na varistoru. 3:Jakmile poklesne přepětí, zajistí varistor bezpečné zhasnutí plynem plněného jiskřiště. Nevznikají žádné následné proudy, které je nutno zhášet! 40
CITEL Technologie VG Výhody technologie VG ŘEŠENÍ t Technologie VG Jiskřiště Varistory žádný následný proud ANO NE ANO žádný provozní proud ANO ANO NE konstantní a nízká napěťová ochranná hladina ANO??? NE bezpečné odpojení ANO NE pouze zapalování NE kvůli TOV splňuje požadavky krátkodobého provozního přepětí TOV ANO ANO??? indikace poruchy ANO NE pouze zapalování vysoká životnost ANO NE citlivé zapalování ANO NE pasivní stárnutí 41
CITEL VG-Technologie Výhody technologie VG u svodičů přepětí ŘEŠENÍ Plynem plněné jiskřiště Vysokovýkonné varistory Výhody Nevýhody Výhody Nevýhody - vysoká zatížitelnost - zapaluje při nízké hodnotě napětí - v trvalém provozu má dobré izolační vlastnosti -> žádné propustné proudy Obtížné zhášení a nežádoucí následné proudy a deformace napěťové křivky - žádný následný proud, žádný zkrat v obvodu - Krátká doba odezvy (ns) Propustný proud Stárnutí DS250VG první kombinovaný svodič přepětí certifikovaný VDE typu 1+2+3 žádný propustný ani následný proud Splňuje požadavky na instalaci před elektroměr CITEL VG-Technologie 42
Konec přednášky Děkujeme za Vaši pozornost www.citel.cz citel@citel.cz 43