Блискавка є поширеною причиною збоїв у фотоелектричних (PV) і вітроелектричних системах.Шкідливий сплеск може виникнути через блискавку, яка вдарила на великій відстані від системи або навіть між хмарами.Але більшості пошкоджень блискавкою можна запобігти.Ось деякі з найбільш рентабельних методів, які загальноприйняті інсталяторами енергосистем, засновані на десятиліттях досвіду.Дотримуйтеся цієї поради, і у вас є дуже хороші шанси уникнути пошкодження блискавкою вашої системи відновлюваної енергії (ВДЕ).
Приземліться
Заземлення є найбільш фундаментальним методом захисту від пошкодження блискавкою.Ви не можете зупинити стрибок блискавки, але ви можете дати йому прямий шлях до землі в обхід вашого цінного обладнання та безпечно розрядити стрибок у землю.Електричний шлях до землі постійно розряджатиме статичну електрику, яка накопичується в надземній структурі.Часто це перешкоджає притягненню блискавки.
Блискавкозрядники та пристрої захисту від перенапруг розроблені для захисту електронного обладнання шляхом поглинання електричних перепадів.Однак ці пристрої не можуть замінити хороше заземлення.Вони функціонують тільки в поєднанні з ефективним заземленням.Система заземлення є важливою частиною вашої електропроводки.Встановіть його до або під час встановлення електропроводки.Інакше після того, як система запрацює, цей важливий компонент може ніколи не потрапити в список «необхідних».
Перший крок у заземленні полягає в тому, щоб побудувати шлях розряду до землі шляхом з’єднання (з’єднання) усіх металевих конструкційних компонентів та електричних корпусів, таких як рами фотоелектричних модулів, монтажні стійки та опори вітряних генераторів.Національний електричний кодекс (NEC), стаття 250 і статті 690.41 - 690.47 визначають розміри, матеріали та методи дроту, що відповідають нормам.Уникайте різких вигинів заземлюючих проводів — сильні стрибки струму не люблять повертати вузькі кути та можуть легко перейти на сусідню проводку.Зверніть особливу увагу на кріплення мідного дроту до алюмінієвих конструкційних елементів (зокрема, рам фотоелектричних модулів).Використовуйте з’єднувачі з маркуванням «AL/CU» та кріпильні елементи з нержавіючої сталі, що зменшує ймовірність корозії.Дроти заземлення обох кіл постійного та змінного струму також будуть підключені до цієї системи заземлення.(Зверніться до статей Code Corner щодо заземлення фотоелектричних батарей у HP102 та HP103, щоб отримати додаткові поради.)
Заземлюючі стрижні
Найслабшим аспектом багатьох інсталяцій є саме підключення до землі.Зрештою, ви не можете просто прикрутити дріт до планети!Замість цього ви повинні закопати або забити стрижень із провідного нержавіючого металу (зазвичай міді) у землю та переконатися, що більша частина його поверхні торкається провідного (тобто вологого) ґрунту.Таким чином, коли по лінії виникає статична електрика або стрибок, електрони можуть стікати в землю з мінімальним опором.
Подібно до того, як поле стоку розсіює воду, заземлення розсіює електрони.Якщо дренажна труба не скидається належним чином у землю, виникають резервні копії.Коли електрони повертаються назад, вони переходять через проміжок (утворюючи електричну дугу) до вашої електропроводки, через ваше обладнання, і лише потім до землі.
Щоб запобігти цьому, встановіть один або кілька обміднених заземлюючих стрижнів довжиною 8 футів (2,4 м), 5/8 дюймів (16 мм), бажано у вологу землю.Одного стрижня зазвичай недостатньо, особливо на сухому ґрунті.У місцях, де земля стає надзвичайно сухою, встановіть кілька стрижнів, розташувавши їх на відстані щонайменше 6 футів (3 м) один від одного та з’єднавши їх між собою голим мідним дротом, закопаним у землю.Альтернативним підходом є закопування оголеного мідного дроту №6 (13 мм2), подвійного №8 (8 мм2) або більшого розміру в траншею довжиною щонайменше 100 футів (30 м).(Оголений мідний дріт заземлення також можна протягнути по дну траншеї, через яку проходять водопровідні чи каналізаційні труби чи інші електричні дроти.) Або розріжте дріт заземлення навпіл і розведіть його в двох напрямках.Підключіть один кінець кожного закопаного дроту до системи заземлення.
Спробуйте спрямувати частину системи у вологіші зони, наприклад, де з даху зливається вода або де потрібно поливати рослини.Якщо поблизу є сталева обсадна труба, її можна використовувати як заземлювач (виконайте міцне болтове з’єднання з обсадною трубою).
У вологому кліматі бетонні опори масиву, встановленого на землі чи стовпі, або вежі вітряного генератора, або заземлюючі стрижні, укладені в бетон, не забезпечать ідеального заземлення.У цих місцях бетон, як правило, буде менш електропровідним, ніж вологий ґрунт навколо фундаменту.Якщо це так, встановіть заземлюючий стрижень у землю поруч із бетоном біля основи масиву або біля основи вежі вашого вітрогенератора та біля кожного анкера відтяжного дроту, а потім з’єднайте їх разом оголеним закопаним дротом.
У сухому або посушливому кліматі часто буває навпаки — бетонні основи можуть мати більший вміст вологи, ніж навколишній ґрунт, і пропонують економічну можливість для заземлення.Якщо арматура довжиною 20 футів (або довше) повинна бути вбудована в бетон, сама арматура може служити заземлювальним стрижнем.(Примітка: це необхідно запланувати до заливки бетону.) Цей метод заземлення поширений у сухих місцях і описаний у NEC, стаття 250.52 (A3), «Електрод у бетонній упаковці».
Якщо ви не впевнені щодо найкращого методу заземлення для свого місця розташування, поговоріть зі своїм інспектором з електрики на етапі проектування вашої системи.Ви не можете мати занадто багато заземлення.У сухому місці використовуйте будь-яку можливість для встановлення додаткових заземлюючих стрижнів, закопаного дроту тощо. Щоб уникнути корозії, використовуйте лише схвалене обладнання для підключення до заземлюючих стрижнів.Використовуйте мідні розрізні болти для надійного з’єднання проводів заземлення.
Заземлення силових ланцюгів
Для електропроводки в будівлі NEC вимагає, щоб один бік системи живлення постійного струму був підключений або «приєднаний» до землі.Частина змінного струму такої системи також повинна бути заземлена у звичайний спосіб будь-якої системи, підключеної до мережі.(Це вірно для Сполучених Штатів. В інших країнах незаземлені електромережі є нормою.) Заземлення системи живлення є обов’язковим для сучасної домашньої системи в Сполучених Штатах.Важливо, щоб негативний полюс постійного струму та нейтраль змінного струму були приєднані до землі лише в одній точці у відповідних системах, і обидва – до однієї точки системи заземлення.Це робиться на центральному щитку.
Виробники деяких одноцільових автономних систем (наприклад, сонячних водяних насосів і радіоретрансляторів) рекомендують не заземлювати ланцюг живлення.Конкретні рекомендації дивіться в інструкціях виробника.
Матрична проводка та техніка «вита пара».
Для електропроводки масиву слід використовувати дріт мінімальної довжини, заправлений у металевий каркас.Позитивний і негативний дроти повинні мати однакову довжину і, коли це можливо, прокладатися разом.Це зведе до мінімуму індукцію надмірної напруги між провідниками.Металева труба (заземлена) також додає шар захисту.Закопуйте довгі зовнішні дроти замість того, щоб прокладати їх над головою.Провід довжиною 100 футів (30 м) або більше схожий на антену — вона сприйматиме сплески навіть від блискавки в хмарах.Подібні перенапруги все ще можуть виникати, навіть якщо дроти закопані, але більшість установників погоджуються, що захована проводка передачі ще більше обмежує можливість пошкодження блискавкою.
Простою стратегією зменшення сприйнятливості до стрибків напруги є техніка «вита пара», яка допомагає вирівняти та нівельувати будь-які індуковані напруги між двома чи більше провідниками.Може бути важко знайти відповідний кабель живлення, який уже скручений, тому ось що потрібно зробити: прокладіть пару проводів живлення вздовж землі.Вставте палицю між дротами і скрутіть їх разом.Кожні 30 футів (10 м) змінюйте напрямок.(Це набагато простіше, ніж намагатися скрутити всю відстань в одному напрямку.) Інколи також можна використовувати електродриль, щоб скручувати проводку, залежно від розміру дроту.Просто закріпіть кінці дроту в патроні дрилі та дайте дрилю скрутити кабелі разом.Переконайтеся, що дриль працює на найменшій можливій швидкості, якщо ви випробовуєте цю техніку.
Дріт заземлення не потрібно скручувати з дротами живлення.Для підкопування використовуйте оголений мідний дріт;якщо ви використовуєте трубопровід, протягніть дріт заземлення поза трубопровідом.Додатковий контакт заземлення покращить заземлення системи.
Використовуйте виту пару для будь-яких комунікаційних або контрольних кабелів (наприклад, кабель поплавкового вимикача для відключення сонячного водяного насоса при повному баку).Цей дріт меншого калібру доступний у вигляді попередньо скручених, багатопарних або однопарних кабелів.Ви також можете придбати екрановану виту пару, яка має металеву фольгу, що оточує скручені дроти, а також, як правило, також окремий оголений дріт.Заземліть екран кабелю та дріт дренажу лише на одному кінці, щоб виключити можливість утворення контуру заземлення (менше прямого шляху до землі) у проводці.
Додатковий захист від блискавки
Окрім значних заходів із заземлення, спеціалізовані пристрої захисту від перенапруги та (можливо) блискавковідводи рекомендуються для об’єктів з будь-якою з наступних умов:
• Ізольоване розташування на височині в зоні сильної блискавки
• Сухий, кам'янистий або погано електропровідний ґрунт
• Дріт тягнеться довше 100 футів (30 м)
Блискавкорозрядники
Розрядники блискавки (перенапруги) розроблені для поглинання стрибків напруги, спричинених грозами (або електроживленням, що не відповідає специфікації), і ефективно дозволяють стрибкам обійти електропроводку та ваше обладнання.Захисники від перенапруги повинні бути встановлені на обох кінцях будь-якого довгого дроту, підключеного до будь-якої частини вашої системи, включаючи лінії змінного струму від інвертора.Розрядники виготовляються на різні напруги як для змінного, так і для постійного струму.Обов’язково використовуйте відповідні розрядники для вашого застосування.Багато монтажників систем регулярно використовують розрядники перенапруги Delta, які є недорогими та пропонують певний захист там, де загроза блискавки є помірною, але ці пристрої більше не входять до списку UL.
Розрядники PolyPhaser і Transtector є високоякісними продуктами для грозозахищених місць і великих установок.Ці міцні блоки забезпечують надійний захист і сумісність з різними напругами в системі.Деякі пристрої мають індикатори для відображення режимів збою.
Громовідводи
«Блискавковідводи» — це пристрої для розряду статичної електрики, які розміщуються над будівлями та сонячними електричними батареями та підключаються до землі.Вони призначені для запобігання накопиченню статичного заряду та можливої іонізації навколишньої атмосфери.Вони можуть допомогти запобігти удару та забезпечити шлях для дуже високого струму до землі, якщо удар все-таки станеться.Сучасні пристрої мають шипоподібну форму, часто з кількома вістрями.
Освітлювальні стрижні зазвичай використовуються лише в місцях, які зазнають сильних гроз.Якщо ви вважаєте, що ваш сайт відноситься до цієї категорії, найміть підрядника, який має досвід захисту від блискавки.Якщо інсталятор вашої системи не має такої кваліфікації, подумайте про консультацію зі спеціалістом із захисту від блискавки перед встановленням системи.Якщо можливо, виберіть сертифікованого інсталятора PV від Північноамериканської ради сертифікованих спеціалістів з енергетики (NABCEP) (див. Access).Хоча ця сертифікація не стосується захисту від блискавки, вона може вказувати на рівень загальної компетентності монтажника.
Поза очима, а не з розуму
Багато роботи з блискавкозахисту ховаються та не видно.Щоб переконатися, що це зроблено правильно, запишіть це у свій контракт(и) з установником системи, електриком, екскаватором, сантехніком, бурильником свердловин або будь-ким, хто виконує земляні роботи, які включатимуть вашу систему заземлення.
Час публікації: 10 серпня 2020 р