Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП или SPD - Surge Protective Devices) для цепей переменного тока, AXIOMA energy

Представленные на рынке устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) очень часто имеют неприемлемые для солнечной энергетики параметры. Это касается в первую очередь дешевых решений уровня Т3. Существуют и решения, способные защитить оборудование, однако для таких устройств цена сопоставима со стоимостью защищаемого оборудования.

Следует отметить, что существует три уровня грозозащит, первый уровень – Т1 представляет собой всем известные молниеприемники (громоотводы) и предназначен для защиты от прямого попадания молнии. Второй уровень – Т2 осуществляет защиту сети от вторичных проявлений молнии, иначе называемых перенапряжениями. И, наконец, третий уровень – Т3, который обеспечивает защиту интерфейсов от воздействия перенапряжений путем отключения.

Как видим, требования и задачи грозозащит зависят от их уровня. Можно сразу с уверенностью сказать, что защиты Т1 игнорировать нельзя. Защиты других уровней не в состоянии справиться с задачами, возложенными на Т1 и отвести энергию молнии, обеспечив при этом приемлемые для защищаемого оборудования параметры. Говоря простыми словами – при отсутствии молниеприемников нельзя говорить о наличии грозозащиты, это будет частичное решение, только защита от импульсных перенапряжений.

Защиты Т2 монтируются на протяженных линиях для снижения уровня перенапряжения в линиях и облегчения режима работы защит третьего уровня. На стороне электросети эти защиты смонтированы (по крайней мере – этого требуют стандарты), а линии солнечного поля и нагрузок протяженными назвать нельзя. В промышленных СЭС возможно наличие протяженных линий на солнечном поле и часто используются устройства уровня Т2, как правило – на напряжение 1000 В.

Устройства уровня Т3 используются для защиты каждого конкретного входа в оборудование, более того – очень часто рассматривается защита каждого провода. Эти устройства располагают за приборами защиты и в случае возникновения перенапряжения происходит пробой (с самовосстановлением или без) устройства Т3, ток через него возрастает и это приводит к отключению сегмента сети или стринга солнечного поля от защищаемого оборудования.

Существует оборудование для защиты от перенапряжений известных брендов, но при этом возникает множество проблем. Обратите внимание на выделенные поля на рисунке.

Таблица из каталога ETI. УЗИП для защиты бытовых сетей.

Как видим – защита на уровне 1300 В для 230-вольтовых сетей, не многовато ли? Выдержат ли транзисторы инвертора такие перенапряжения? Можно с уверенностью сказать – нет. А в чем тогда смысл установки таких УЗИП?

На схеме выделен термопредохранитель, который отключает УЗИП при перегреве варистора и тем самым пропускает импульс в защищаемые цепи. Ну в этом случае можно сказать, что Узип защищен от перегрузок, но будет ли надежно защищено оборудование?

Кампания SOLAR.BIZ.UA разработала линейку устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП или SPD - Surge Protective Devices) для цепей постоянного и переменного тока. Эти устройства существенно отличаются между собой, но при этом служат одной цели – исключить возникновение перенапряжений на входах в инвертор.

Параметры УЗИП переменного тока сведены в таблицу.

Следует пояснить отличие в УЗИП AXIOMAENERGY. Рассмотрим на примере AE-SPD-AC-1pn-2 и AE-SPD-AC-2p-2. Как ни странно, но в некоторых местах до сих пор используются сети 127/220 В, а иногда напряжение нейтрали выходит далеко за пределы 50 В. Это плохо, так быть не должно, но так бывает. В этих случаях используются AE-SPD-AC-2p-2 с одинаковыми элементами в фазном и нулевом полюсах. В трехфазной сети это явление называется «смещение нейтрали», а в кругах не специалистов «перекос фаз». Если в вашей сети подобные явления не наблюдаются – лучше использовать AE-SPD-AC-1pn-2 и AE-SPD-AC-3pn-2 в случае трехфазной сети, эти устройства обеспечивают более надежную защиту нейтрали и это видно в таблице.

Конструкция УЗИП выполнена на металооксидных пороговых элементах без возможности их отключения. Их особенностью является пробой элемента в случае, если параметры импульса таковы, что ток через пороговый элемент достигает максимального значения раньше, чем успевает перегореть предохранитель. То есть устройство, «ценой своей жизни», спасает инвертор. Для сравнения – у других производителей УЗИП оборудованы термопредохранителями, которые спасают УЗИП, отключая его от импульса перенапряжения, убивая при этом инвертор.

Защита нейтрали осуществляется с помощью элегазовых разрядников на ток до 600 А.

Все УЗИП AXIOMAENERGY состоят из двух полукомплектов собранных в одном корпусе и защищают одновременно вход и выход инвертора. Для сетевых инверторов возможно подключение одной стороны, либо параллельное подключение двух сторон с целью увеличения отключающего тока и повышения надежности защиты.

В зависимости от мощности инвертора УЗИП AXIOMAENERGY имеют разные параметры реактивных элементов, и как следствие – разные размеры. Хочу отметить, что групповая защита инверторов в параллельном включении возможна, но менее эффективна, чем индивидуальная.

Для работы УЗИП требуется выполнение двух условий, во первых – наличие активной или пассивной грозозащиты Т1, во вторых – подключение заземляющей клеммы устройства к контуру заземления.

Схема подключения показана на рисунке.

Так выглядит УЗИП AXIOMA ENERGY (пример)