Ochrana PV instalace proti přepětí
Přepěťové ochrany pro ochranu fotovoltaických elektráren
Protože součástí fotovoltaické elektrárny jsou citlivé elektronické přístroje, jako jsou střídače apod., je nutné při návrhu a realizaci FVE myslet i na ochranu proti přepětí. Tento fakt je umocněn tím, že fotovoltaické panely jsou z valné části instalací umísťovány na střechu objektu a tím pádem tvoří další možnost, kudy lze do objektu zavléct přepětí způsobené atmosférickými jevy. Ochrana PV instalace proti přepětí se realizuje prostřednictvím svodičů přepětí (SPD – surge protective device)
Vybrané pojmy související s přepěťovými ochranami
Třídy svodičů přepětí
Energie přepěťové vlny vstupující do instalace budovy musí být účinně snížena, aby nedošlo k průrazům izolace a k poškození citlivých elektrických zařízení. Ochrana proti přepětí funguje jako řada stále jemnějších „tlumičů energie“ (třidy svodičů I až III). Destruktivní síla přepětí se postupně snižuje, až na neškodnou úroveň. V praxi se používá tzv. třístupňová ochrana.
Svodiče přepětí třídy I
Svodiče přepětí třídy I, dle starších německých norem též označovaných jako třídy B, mají za cíl snížit potenciál mezi vodiči na úroveň 4 kV a jedná se o nejhrubší ochranu. Proto musí být nainstalovány co nejblíže místa vstupu instalace do budovy, na rozhraní zón LPZ0 a LPZ1. Používají se pro ochranu elektroinstalace proti působení atmosférického přepětí při přímém úderu blesku do objektu s hromosvodem nebo při úderu blesku do venkovního vedení.
U PV instalací se volí svodič přepětí třídy I pro ochranu střídače v případě, kdy není dodržena dostatečná vzdálenost s mezi prvky PV systému a vnější jímací soustavou nebo svody.
Svodiče přepětí třídy II
Úkolem SPD třídy II (dříve C) je snížení potenciálu mezi vodiči na úroveň 2 kV. Obdobně jako svodiče přepětí třídy I slouží k ochraně elektrické instalace a spotřebičů před přepětím způsobeným atmosférickým přepětím, ale i k ochraně před spínacími procesy a představují střední úroveň ochrany.
U PV instalací se volí SPD třídy II pro ochranu střídače v těch případech, kdy je dodržena dostatečná vzdálenost s mezi prvky PV systému a vnější jímací soustavou nebo v případech, kdy objekt není vybaven vnější jímací soustavou.
Nejvyšší trvalé provozní napětí UC
Jedná se o nejvyšší přípustnou efektivní hodnotu střídavého nebo stejnosměrného provozního napětí, které smí být trvale na svorkách svodiče. Toto napětí je rovno jmenovitému napětí svodiče.
Napětí Uc musí být vyšší nebo rovno UOC MAX vypočítanému podle vzorce UOC MAX = 1,2 x UOC STC, pokud nebyl proveden upřesňující výpočet zohledňující teplotní činitel PV modulů a minimální teplotu v místě instalace.
Impulsní proud Iimp
Stanovuje nejvyšší možnou velikost proudu, kterou je svodič schopen opakovaně bez změny svých vlastností svést. Definuje se pro zkušební proudovou vlnu s tvarem 10/350 µs, to znamená pro svodiče přepětí třídy I.
Pokud je nutné pro ochranu měniče použít SPD třídy I, pak je nutné provést výpočet Iimp použitého svodiče přepětí dle ČSN EN 62305-2. Pokud tato hodnota nemůže být z nějakého důvodu vypočtena nebo není k dispozici, Iimp zvoleného SPD nesmí být menší než 12,5 kA (platí pro hladinu ochrany před bleskem LPL III).
Jmenovitý výbojový proud In
Vrcholová hodnota proudu s tvarem vlny 8/20 µs, kterou je schopen svodič svést opakovaně. Používá se při zkoušce svodičů přepětí třídy II.
V případě, že jsou pro ochranu PV instalace použity SPD třídy II, musí být hodnota In SPD alespoň 5 kA.
Dostatečná vzdálenost s
Vzdálenost mezi jímací soustavou nebo jejími svody a součástmi PV instalace, při které je elektrická izolace okolních materiálů natolik velká, že nehrozí přeskok bleskového proudu mezi těmito dvěma částmi. Výpočet bezpečné vzdálenosti s se provádí dle ČSN EN 62035-3, článek 6.3.
Výběr typu svodiče přepětí v závislosti na uspořádání instalace
Situace | SPD v místě 1 | SPD v místě 2 | SPD v místě 3 | SPD v místě 4 | Průřez vodiče mezi PV SPD a svorkou ochranného pospojení |
Objekt bez vnější jímací soustavy | SPD třídy II | SPD třídy II* | SPD třídy II nebo I+II | SPD třídy II** | 6 mm2 Cu |
Objekt s vnější jímací soustavou, vzdálenost s je dodržena | SPD třídy II | SPD třídy II* | SPD třídy II nebo I+II | SPD třídy II** | 6 mm2 Cu |
Objekt s vnější jímací soustavou, vzdálenost s není dodržena | SPD třídy I | SPD třídy I* | SPD třídy I | SPD třídy I** | 16 mm2 Cu |
* - je-li vzdálenost mezi hlavním rozváděčem s instalovaným SPD a měničem menší než 10 m, nevyužije se | |||||
**- je-li vzdálenost mezi panely a měničem menší než 10 m, nevyužije se |