Peran penting perangkat pelindung lonjakan (SPD) dalam kotak kombiner PV: Panduan Seleksi dan Praktik Terbaik

Pendahuluan: Inti rentan array PV

Kotak Combiner PV berfungsi sebagai sistem saraf pembangkit listrik tenaga surya, mengumpulkan beberapa output string DC sebelum memasukkannya ke inverter. Node kritis ini terus -menerus terpapar ancaman dari sambaran petir dan lonjakan listrik yang dapat melumpuhkan seluruh sistem PV. Perangkat Pelindung Lonjakan Berkualitas Tinggi (SPD) bertindak sebagai lini pertahanan pertama, melindungi peralatan senilai ratusan ribu dolar.

Bab 1: Mengapa SPD sangat penting untuk sistem PV

1.1 Kerentanan unik dari array PV

Eksposur konstan: Sistem atap dan yang dipasang di tanah secara alami terpapar dengan pelepasan atmosfer.

Risiko Sirkuit DC: Tidak seperti sistem AC, busur DC tidak memiliki titik pelindung nol alami, membuat peristiwa lonjakan lebih berbahaya.

Elektronik Sensitif: Komponen dalam inverter modern dapat rusak dengan tegangan hanya 20% di atas nilai pengenal.

1.2 Konsekuensi perlindungan yang tidak memadai

Kerusakan Langsung: 72% dari kegagalan inverter dapat ditelusuri kembali ke lonjakan tegangan (laporan Solaredge 2023).

Degradasi Tersembunyi: Lonjakan kecil yang berulang dapat mengurangi umur modul hingga 30%.

Risiko Kebakaran: Kesalahan DC ARC menyumbang 43% dari kebakaran terkait surya (data NFPA 2022).

Bab 2: Pertimbangan Utama untuk Pemilihan SPD dalam Aplikasi PV

2.1 Parameter Kinerja Kritis

Tegangan Dinilai: ≥1.2 kali tegangan maksimum sistem (per IEC 61643-31).

Arus pelepasan nominal (dalam): ≥20ka untuk SPD tipe 1 (per UL 1449, edisi ke -4).

Arus pelepasan maksimum (IMAX): ≥40ka (per IEC 61643-11).

Waktu respons: <25 nanoseconds (per EN 50539-11).

Suhu operasi: -40 ° C hingga +85 ° C (per ul 96a).

2.2 Jenis SPD untuk aplikasi yang berbeda

Tipe 1 (Kelas I): Untuk lokasi dengan risiko serangan petir langsung (mis., Sistem atap).

Tipe 2 (Kelas II): Untuk perlindungan sekunder (mis., Sistem yang dipasang di tanah komersial).

Gabungan Tipe 1+2: Ideal untuk pabrik skala utilitas besar.

Model khusus DC: Dirancang untuk aplikasi PV dengan tanda polaritas.

Bab 3: Praktik Terbaik untuk Instalasi

3.1 Penempatan Strategis

Titik instalasi wajib:

Terminal Input Kotak Combiner (per string).

Hulu dari DC terputus.

Inverter DC Input Terminal.

Direkomendasikan Poin Perlindungan Tambahan:

Sub-array Combiners.

Sepanjang berjalan kabel panjang (> 30 meter).

3.2 Standar Pengkabelan

Ukuran konduktor: Tembaga minimum 6 mm² (untuk 20KA SPD).

Panjang jalur: Pertahankan koneksi SPD <0,5 meter.

Persyaratan pentanahan: Gunakan konduktor pembumian khusus (≥10 mm²).

Topologi Koneksi: Konfigurasi Bintang untuk menghindari loop ground.

Bab 4: Kriteria Pemeliharaan dan Penggantian

4.1 Perawatan Pencegahan

Pemeriksaan Triwulan:

Periksa indikator status windows (hijau/merah).

Lakukan termografi inframerah (kenaikan suhu <15k).

Rekam Lightning Strike Counter (jika dilengkapi).

Tes Tahunan:

Tes resistensi isolasi (> 1 MΩ).

Pengukuran resistensi tanah (<10 Ω).

Tes tegangan residual oleh para profesional.

4.2 Pedoman Penggantian

Pemicu penggantian segera:

Kerusakan fisik yang terlihat (retakan, bekas luka bakar).

Indikator status berubah merah.

Jumlah pemogokan petir melebihi nilai pengenal.

Tes kinerja yang gagal.

Interval pengganti yang disarankan:

Area pesisir: 5 tahun.

Zona Pencahayaan Tinggi: 7 tahun.

Standard regions: 10 years.

Bab 5: Kesalahpahaman umum dan rekomendasi ahli

5.1 Kesalahpahaman yang khas

Mitos: "Lightning Rods menghilangkan kebutuhan akan SPD."

Fakta: Lightning Rods hanya melindungi terhadap serangan langsung, bukan lonjakan yang diinduksi.

Perangkap Biaya: Menggunakan AC SPDs non-PV.

Konsekuensi: Ketidakmampuan untuk mengganggu DC mengikuti arus.

5.2 Saran ahli

Mengadopsi arsitektur perlindungan tiga tingkat: SPD di Array, Kotak Combiner, dan tingkat inverter.

Pilih model dengan kontak pensinyalan jarak jauh untuk integrasi dengan sistem pemantauan.

Untuk sistem 1500V, verifikasi kapasitas pemecahan DC SPD.

Evaluasi ulang kapasitas SPD yang ada selama ekspansi sistem.

Ketika tegangan sistem PV meningkat menjadi 1500V, teknologi SPD generasi berikutnya berkembang dengan tiga tren utama: penyerapan energi yang lebih tinggi (hingga 100KA), fitur peringatan yang lebih cerdas (pemantauan yang mendukung IoT), dan desain modular yang lebih kompak. Memilih produk yang disertifikasi oleh TUV Rheinland untuk aplikasi PV dan mengikuti standar IEC 62305 untuk perlindungan tingkat sistem memastikan pabrik PV dapat menahan lonjakan petir sepanjang umur 25 tahun mereka. Ingat: Dalam keselamatan PV, perlindungan lonjakan berkualitas tinggi bukanlah biaya-ini adalah investasi mitigasi risiko yang paling hemat biaya.