كيفية حماية الألواح الشمسية من البرق؟
أصبحت الأنظمة الكهروضوئية شائعة جدًا في بلدنا بفضل الجهود الأخيرة. حجم القطاع ينمو يوما بعد يوم. وتضاف عشرات الشركات والمستثمرين الجدد إلى الدورة الاقتصادية.
يُنظر إلى النمو في أنظمة الطاقة الشمسية على أنه تطور إيجابي للغاية لبلدنا ومستقبلنا. في هذه المرحلة، يجب أن نشير إلى أنه، بالتوازي مع التطورات في هذا المجال، لم يتم بعد وضع المعايير الحالية بشأن القضايا الأساسية مثل تصميم المشروع وتنفيذه والتكليف واختيار المواد بشكل كامل في بلدنا. ومن أجل التغلب على هذا الوضع، علينا أن نبحث باستمرار وأن نكون منفتحين على الابتكارات من أجل إنشاء أنظمة صحيحة وممكنة.
وبالنظر إلى الأبعاد الاستثمارية للأنظمة الكهروضوئية، ينبغي ضمان استمرارية النظام لسنوات عديدة. ولهذا السبب، في كل مرحلة من مرحلة تخطيط المشروع إلى قبول النظام، يجب اختيار المنتج الصحيح تقنيًا والمتوافق مع المعايير ويجب ضمان أمان النظام.
أصبحت الأنظمة الكهروضوئية شائعة جدًا في بلدنا بفضل الجهود الأخيرة. حجم القطاع ينمو يوما بعد يوم. وتضاف عشرات الشركات والمستثمرين الجدد إلى الدورة الاقتصادية.
يُنظر إلى النمو في أنظمة الطاقة الشمسية على أنه تطور إيجابي للغاية لبلدنا ومستقبلنا. في هذه المرحلة، يجب أن نشير إلى أنه، بالتوازي مع التطورات في هذا المجال، لم يتم بعد وضع المعايير الحالية بشأن القضايا الأساسية مثل تصميم المشروع وتنفيذه والتكليف واختيار المواد بشكل كامل في بلدنا. ومن أجل التغلب على هذا الوضع، علينا أن نبحث باستمرار وأن نكون منفتحين على الابتكارات من أجل إنشاء أنظمة صحيحة وممكنة.
وبالنظر إلى الأبعاد الاستثمارية للأنظمة الكهروضوئية، ينبغي ضمان استمرارية النظام لسنوات عديدة. ولهذا السبب، في كل مرحلة من مرحلة تخطيط المشروع إلى قبول النظام، يجب اختيار المنتج الصحيح تقنيًا والمتوافق مع المعايير ويجب ضمان أمان النظام.
وبالنظر إلى الأبعاد الاستثمارية للأنظمة الكهروضوئية، يجب ضمان استمرارية النظام لسنوات عديدة. ولهذا السبب، في كل مرحلة من مرحلة تخطيط المشروع إلى قبول النظام، يجب اختيار المنتج الصحيح تقنيًا والمتوافق مع المعايير ويجب ضمان أمان النظام.
الأراضي التي تجري فيها استثمارات الطاقة الشمسية هي بشكل عام مناطق مفتوحة يمكن أن تصل إليها ضربات البرق بسهولة. ويصل الخطر إلى مستويات أكثر خطورة في المؤسسات الجامعة. تشكل ضربة البرق في مكان قريب أيضًا خطرًا على منشأتنا.
تغيرات الجهد المفاجئة الناجمة عن ارتدادات الشبكة بخلاف البرق تلحق الضرر بالخلايا الكهروضوئية والمحولات. نظرًا لأن الألواح وجميع العناصر الأخرى للنظام قريبة جدًا من بعضها البعض في مشاريع الطاقة الشمسية، فإن ضربة البرق للمنشأة يمكن أن تنتشر بسرعة كبيرة إلى النظام بأكمله بسبب اختلافات المقاومة الصغيرة. وفي ضوء المعلومات التي اكتسبناها من تجاربنا الميدانية، فإن استثماراً بملايين الليرات يمكن أن يصبح فجأة معطلاً ومتضرراً بالكامل.
تعتبر ضربة البرق كارثة طبيعية يمكن أن تصل قيمتها القصوى إلى 200 كيلو أمبير، وتنتقل عبر النظام في أجزاء من الثانية، وتصل إلى درجات حرارة تصل إلى 28000 درجة مئوية. وعلينا أن نحمي مشروعنا الذي أنشأناه باستثمار ملايين الليرات من أضرار مثل هذا الانقلاب. ولهذا السبب، يجب تصميم أنظمة الحماية ضد البرق والجهد الزائد المفاجئ في محطات الطاقة الشمسية بشكل صحيح؛ مع الاختيار الصحيح للمنتج والنظام، يجب تحقيق الحماية على أقصى مستوى في ضوء معايير VDE IEC 62305 -5 وDIN VDE 0100 Part 712/E وDIN IEC 64/1123/CD.
في خطوط التيار المتردد والتيار المستمر قبل وبعد العاكس؛ إن تركيب نظام مانع الصواعق في لوحة التوزيع الرئيسية وخطوط البيانات وقبل كل لوحة سيضمن استمرارية وموثوقية المنشأة. يمكننا استخدام منتج D عند مدخل العاكس ومنتج AC عند مخرجات العاكس للوحات المتصلة بشكل تسلسلي.
كيف ينبغي علينا إنشاء مشروع "الحماية من الصواعق والجهد الزائد المفاجئ" في الألواح الشمسية؟
تعتبر مرحلة تخطيط مشروع محطات الطاقة الشمسية ذات أهمية كبيرة من حيث الحماية من الجهد الزائد والصواعق. يجب اعتبار النظام ككل ويجب تصميم "نظام التأريض وتكافؤ الجهد ونظام البرق الخارجي ونظام البرق الداخلي" بطريقة متكاملة. في هذه المقالة، سنقدم بشكل أساسي النتائج المتعلقة بتصميم أنظمة البرق الداخلية وأنظمة البرق الخارجية.
إذا أردنا حماية مشروعنا من الصواعق وتأثيرات الجهد الزائد المفاجئ، علينا استخدام نظام مانع الصواعق الداخلي في خطوط الطاقة والبيانات دون استثناء. إن تركيب نظام مانع الصواعق في منافذ إدخال وإخراج الطاقة العاكسة (مخرج التيار المتردد ومدخل التيار المستمر) ولوحة التوزيع الرئيسية وخطوط البيانات وحتى قبل كل لوحة سيضمن استمرارية المنشأة وسلامتها.
أول أهم النقاط التي يجب أن ننتبه إليها عند اختيار أنظمة الإضاءة الداخلية هي فئة الحماية للمنتج. بينما توفر الفئة B الحماية ضد ضربات الصواعق في أنظمة مانعة الصواعق، فإن منتجات الفئة C توفر فقط الحماية ضد ضربات التيار الكهربائي. لهذا السبب، من المهم اختيار منتجات فئة B+C لكل من خطوط AC وDC. يجب استخدام منتج التيار المستمر عند مدخل العاكس للألواح المتصلة بشكل تسلسلي ويجب استخدام منتج التيار المتردد عند مخرجات العاكس.
الشيء الثاني الذي يجب أن ننتبه إليه هو الحد الأقصى للجهد المستمر الذي يمكن للمنتج تحمله. في التيار المستمر، يمكن أن يصل الجهد المستمر للألواح إلى 1000 فولت. إذا تم استخدام منتج تم اختباره بجهد 600 فولت في نظام بقيمة جهد 1000 فولت، فسنقوم بإتلاف مانع الصواعق في هذه المرحلة.
لذلك، فإن جهد الاختبار المستمر مهم. هناك مشكلة أخرى نحتاج إلى التركيز عليها وهي قيمة الحماية لمانع الصواعق. على الرغم من أن هذا يختلف عمومًا على المستوى الإقليمي ويعتمد على الحالة المادية للمنشأة، إلا أن المنتج الذي يتمتع بمستوى حماية يبلغ 50 كيلو أمبير في المتوسط يكون مناسبًا قبل وبعد استخدام العاكس. إن استخدام منتجات الفئة ب مع تقنية فجوة الشرارة، بقيمة حماية تبلغ 150 كيلو أمبير، في اللوحة الرئيسية عند نقطة نقل الطاقة إلى النظام، يزيد من أمان النظام إلى أقصى حد.
الأراضي التي تجري فيها استثمارات الطاقة الشمسية هي بشكل عام مناطق مفتوحة يمكن أن تصل إليها ضربات الصواعق بسهولة، ويصل الخطر إلى مستويات أكثر خطورة في أنظمة الأسطح.
إذا تمت مراقبة الطاقة المنتجة في المنشأة عن بعد وتم استخدام وحدات الاتصال، فيمكن استخدام منتجات الفئة D في هذه المرحلة. يمكن اختيار وسائل حماية وحدة الاتصال التي تتراوح بين 24 فولت و48 فولت و120 فولت بواسطة مهندسين خبراء وفقًا لخصائص النظام. يتم تركيب مانعات الصواعق في فئات B + C، بالتوازي مع النظام، بكابل ذو مقطع عرضي يبلغ 16 ملم مربع.
بالنسبة للفئات D، يكون الاتصال التسلسلي مناسبًا. التثبيت مهم لاستمرارية النظام مثل اختيار المنتج. من خلال تصميم أنظمة الإضاءة الداخلية، نقوم بامتصاص أي صدمات تتعرض لها محطات الطاقة الشمسية ومعداتنا قبل وصولها إلى النظام.
وفقا لمعايير التصميم؛ يجب أن تكون هناك زاوية معينة بين قضيب التجميع والألواح الشمسية، ويجب حساب الزاوية حسب المعايير المناسبة.
من أجل الأمن المادي للمنشأة، نحتاج إلى أنظمة صواعق خارجية للتحكم في ضربات البرق الموجهة إلى مشروع محطة الطاقة الشمسية لدينا ولضمان السلامة البشرية والبيئية. ينبغي تفضيل استخدام أنظمة الحماية من الصواعق السلبية في الأنظمة التي سيتم تصميمها بناءً على طريقة الكرة المتدحرجة ضمن نطاق المواصفة القياسية IEC 62305.
ستجذب أنظمة مانعة الصواعق أيضًا البرق الذي قد يضرب منشأتنا إلى موقعنا. ولهذا السبب، فإن الحماية عن طريق إنشاء زاوية حماية باستخدام قضبان التقاط سلبية يتم تنشيطها فقط في حالة ضرب البرق للمنشأة لها أهمية كبيرة.
بهذه الطريقة يمكننا إنشاء 3 أنواع مختلفة من الحماية:
1-) طريقة قفص فاراداي عن طريق إنشاء زاوية حماية ذات نهايات صيد طويلة خلف اللوحة: يتم إنشاء طريقة شبكية على سطح المنشأة.
2-) إنشاء زاوية حماية مع وصلات صيد قصيرة على اللوحة: في هذه الطريقة، يجب تضمين كل لوحة في نظام تساوي الجهد.
3-) حماية مساحة المجال: تعتبر حماية المجال باستخدام أعمدة مانعة الصواعق الطويلة المعزولة - الخط الدائري ونظام تكافؤ الجهد ذات أهمية كبيرة.
من خلال المسح المناسب بناءً على حجم المنشأة وحالتها المادية، يمكن اختيار نظام الحماية وفقًا لخصائص المنشأة. هدفنا هو ضمان سقوط ضربة البرق على النظام المصمم من خلال حساب الزوايا وعدم وصول أي تأثير إلى اللوحة. لتجنب مشاكل الظل في النظامين الأول والثاني، يجب أن تكون المسافة بين الألواح ضعف طول اللوحة على الأقل. ويتم ذلك أيضًا في الأنظمة الكلاسيكية لأنه يوفر عملية أكثر راحة.
ومن المهم أيضًا عزل موصلات الصواعق والتخميد الأرضي. وإلا فإن المجال المغناطيسي الناتج عن ضربة البرق قد يتسبب في تلف الجهاز. ولهذا السبب يجب استخدام أنظمة البرق الداخلية. إذا لم يتم استخدام موصل معزول للتوصيلات بين الألواح وضربات البرق والتأريض، فيجب مراعاة مسافة فجوة الحماية "s". وفي هذا السياق، يتم حساب مسافة الموصل من الجهاز بالمعادلة التالية في ضوء المواصفة القياسية IEC 62305:
يجب أن يتم تصميم وتنفيذ النظام المناسب لخصائص المنشأة من قبل مهندسين خبراء. يجب أن يكون عمر كل منتج يتم اختياره 25 عامًا على الأقل، ويجب اتخاذ جميع الاحتياطات اللازمة ضد خطر التآكل.
في الأنظمة التي سيتم فيها توفير حماية للمنطقة، يتم تضمين محطات التقاط البرق التي يصل طولها إلى 8 أمتار في نظام تكافؤ الجهد مع الخطوط والألواح الحلقية، ولا ينعكس أي صاعقة تضرب البيئة إلى المنشأة مع الدفاع عن المنطقة. كل نظام له حججه الخاصة.
يتم تجاهل مسألة الحماية من الصواعق في محطات الطاقة الشمسية في بلادنا (وخاصة استخدام أنظمة الصواعق الداخلية). يتم تعطيل استثمارات بملايين الليرات لهذا السبب فقط ويحدث ضرر جسيم. مع زيادة استثمارات الطاقة المتجددة في بلدنا، ليس لدينا شك في أن جميع الأنظمة ستصل إلى هيكل مثالي في أقصر وقت نتيجة للعمل المتفوق الذي قامت به TEDAŞ في هذا الموضوع.