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

На сегодняшний день на рынке плохо представлены, а в некоторых случаях не представлены вовсе, устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для солнечных систем с полями невысокого напряжения в диапазоне до 1000 В.

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 одного из брендов. УЗИП для защиты PV систем.

Как видим – ни на 85 В, ни на 145 В защит нет. Нет их и на напряжение 910 В, которое лимитируется на этом уровне некоторыми производителями мощных инверторов.

Второе – защита на уровне 700 В для 100-вольтовых систем, не многовато ли? Выдержат ли транзисторы инвертора такие перенапряжения? Можно с уверенностью сказать – нет. А в чем тогда смысл установки таких УЗИП?

Если посмотреть по другим брендам, то ситуация выглядит так же. Причем некоторые бренды выпускают УЗИП малой мощности для ответственных устройств с приемлемыми параметрами по напряжению, но они не пригодны для использования с устройствами мощностью несколько киловатт, которым и является инвертор. Это устройства для защиты комуникационных интерфейсов, маломощных потребителей переменного тока и, пожалуй, всё.

Кампания SOLAR.BIZ.UAразработала 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 постоянного тока сведены в таблицу.

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

Конструкция УЗИП для напряжений до 150 В выполнена на полупроводниковых пороговых элементах. 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.

Конструкция УЗИП на напряжения выше 150 В выполнена на металооксидных пороговых элементах без возможности их отключения.

Схема подключения показана на рисунке.

Так выглядит УЗИП AXIOMA ENERGY (пример)