قواطع الدائرة وواقيات التيار الكهربائي: حراس السلامة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية

مقدمة

في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية، بالإضافة إلى "معدات النجوم" مثل الألواح الشمسية والمحولات، هناك بطلان "مجهلون" يحميان سلامة النظام بهدوء - قواطع الدوائر وواقيات التيار (SPDS). هي مثل "الفيوزات" و"قضبان الصواعق" في نظام الطاقة، تحمي النظام الكهروضوئي بالكامل باستمرار من الأعطال الكهربائية وضربات الصواعق. ستأخذك هذه المقالة في استعرض الأدوار المهمة لهذين الجهازين الوقائيين الرئيسيين في الأنظمة الكهروضوئية.

1. قاطع الدائرة: "مفتاح الأمان" في أنظمة الطاقة الكهروضوئية

وظيفة قاطع الدائرة

تعد قواطع الدائرة أهم أجهزة الحماية من التيار الزائد في الأنظمة الكهروضوئية وتؤدي بشكل رئيسي ثلاث مهام رئيسية:

الحماية من التحميل الزائد: يتم قطع الدائرة تلقائيا عندما يتجاوز التيار قيمة التصميم

الحماية من الدائرة القصيرة: قم بفصل التوصيل بسرعة في حال حدوث عطل في الدائرة القصيرة

الفصل اليدوي: يوفر نقطة فصل آمنة لصيانة النظام

2. متطلبات خاصة لقواطع الدائرة المخصصة للطاقة الكهروضوئية

على عكس قواطع التيار المتردد العادية، تتطلب قواطع الدائرة الكهربائية الكهروضوئية التيار المستمر تصميما خاصا:

قدرة إطفاء قوس التيار المستمر: أقواس التيار المستمر أصعب في الإطفاء وتتطلب تصميم غرفة إطفاء قوس أقوى

مستوى الجهد العالي: يمكن أن يصل جهد العمل للنظام الكهروضوئي إلى أكثر من 1000 فولت

مقاومة الطقس: يطلب التركيب الخارجي مقاومة للغبار والماء (على الأقل درجة IP65)

3. مواقع التطبيق النموذجية

محطة إخراج سلسلة لوحات البطارية

طرف الإدخال المستمر للعاكس

الاتصال والشبكة

II. واقي التيار الكهربائي: خط الدفاع ضد "الارتفاعات الكهربائية"

التهديد المتزايد الذي تواجهه أنظمة الطاقة الشمسية

الأنظمة الكهروضوئية، بسبب مساحة توزيعها الكبيرة وموقعها المعرض، معرضة بشكل خاص ل:

ضربة برق مباشرة (احتمالية منخفضة لكنها شديدة التدمير)

البرق الناتج عن البرق (التهديد الأكثر شيوعا)

جهد زائد تشغيل المفتاح (يولد داخليا بواسطة النظام)

2. مبدأ عمل واقيات التيار

SPD يشبه "مفيض كهربائي"، خلال وقت نانوثانية:

اكتشاف الجهد غير الطبيعي

حدد مسارا منخفض المقاومة

توجيه الطاقة الخطرة إلى الأرض

3. خصوصية SPD في الأنظمة الكهروضوئية

DC SPD: يجب تصميمه خصيصا لأنظمة التيار المستمر

الحماية من اضطراب ثنائي القطب: تحمي الدوائر الموجبة والسالبة في نفس الوقت

جهد التشغيل المستمر: يجب تكييفها مع الجهد العالي للنظام الكهروضوئي

ثالثا. الحماية التآزرية: 1 1>2 تأثير الأمان

في الأنظمة الفعلية، يجب استخدام قواطع الدائرة وSPDS معا:

نظام الحماية الهرمي

الحماية من المستوى الأول (نهاية الخط الداخل): تيار تضخيم التفريغ

الحماية الثانوية (نهاية التوزيع): تحد إضافية من الضغط المتبقي

بالتنسيق مع قواطع الدائرة: وفر حماية احتياطية عند فشل SPD

مخطط الأسلاك النموذجي

يتم توصيل SPD بالتوازي مع الخط ومحميا بواسطة قاطع دائرة متسلسلة

IV. نقاط رئيسية للاختيار والصيانة

اختيار قاطع الدائرة

الجهد المصنف أكبر أو يساوي أقصى جهد للنظام

سعة الكسر أكبر أو تساوي التيار المتوقع للدائرة القصيرة

اختيار SPD

أقصى جهد تشغيل مستمر للوحدة المعتمدة هو ≥1.2 ضعف جهد النظام

تيار Inrush Iimp≥12.5kA (حماية من الدرجة الأولى)

اقتراحات للصيانة

تحقق قبل موسم العواصف الرعدية كل عام

انتبه إلى نافذة مؤشر حالة SPD

سجل عدد مرات عمل قاطع الدائرة

الخاتمة

في الأنظمة الكهروضوئية، تمثل قواطع الدائرة وواقيات التيار الكهربائي شريكين متناسقين جيدا في السلامة: قواطع الدائرة مسؤولة عن التعامل مع أعطال التيار الزائد داخل النظام، بينما SPDS تدافع ضد هجمات التيار الخارجي. يضمن عملهما التعاوني التشغيل الآمن لمحطة الطاقة الكهروضوئية لأكثر من 25 عاما. بالنسبة لمالكي محطات الطاقة، يعد اختيار أجهزة الحماية عالية الجودة وصيانتها بانتظام جزءا مهما لضمان عائد الاستثمار.