Uchaguzi wa Vifaa vya Ulinzi wa Kuongezeka kwa Mifumo ya PV - Aina za SPD

Uzalishaji wa umeme wa photovoltaic (PV) ni chanzo muhimu cha nishati mbadala na una ushindani mkubwa kiuchumi ikilinganishwa na uzalishaji wa umeme wa jadi. Mifumo midogo ya PV iliyosambazwa, kama vile paneli za jua za paa, inazidi kuwa maarufu. Mifumo ya PV ya paa huhusisha usambazaji wa AC na DC huku volteji zikifikia hadi 1500V. Upande wa DC, hasa paneli za PV, zinaweza kuathiriwa moja kwa moja na mipigo ya radi katika maeneo yenye hatari kubwa, na kuzifanya ziwe katika hatari ya kuathiriwa na radi.

Ulinzi wa umeme kwa majengo umegawanywa katika ulinzi wa nje (Mfumo wa Ulinzi wa Umeme, LPS) na ulinzi wa ndani (Vipimo vya Ulinzi wa Upepo, SPM), kulingana na hatari ya umeme. Vifaa vya Ulinzi wa Upepo (SPD), kama sehemu ya ulinzi wa ndani, hulinda dhidi ya volteji za muda mfupi zinazosababishwa na umeme wa angahewa au shughuli za kubadili. SPD huwekwa nje ya vifaa vilivyolindwa na hufanya kazi kama ifuatavyo: wakati hakuna ongezeko la umeme katika mfumo wa umeme, SPD haiathiri sana uendeshaji wa kawaida wa mfumo unaolinda. Wakati ongezeko la umeme linapotokea, SPD hutoa impedance ya chini, ikielekeza mkondo wa kuongezeka kupitia yenyewe na kupunguza volteji hadi kiwango salama. Baada ya ongezeko kupita na mkondo wowote uliobaki kuisha, SPD hurudi katika hali ya juu ya impedance.

1. Mahali pa Ufungaji wa Vifaa vya Kulinda vya Surge (SPD)

Mahali pa usakinishaji wa SPD huamuliwa kulingana na kiwango cha tishio la umeme na kulingana na dhana ya Maeneo ya Ulinzi wa Umeme (LPZ) katika IEC 62305. Volti za muda mfupi hupunguzwa hatua kwa hatua hadi kiwango salama, ambacho lazima kiwe chini ya voltage ya kuhimili ya vifaa vilivyolindwa. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro, SPD huwekwa kwenye mipaka ya maeneo haya, na kusababisha dhana ya ulinzi wa mawimbi ya ngazi nyingi unaotumika katika mifumo ya volteji ya chini. Kwa mifumo ya PV, lengo ni kuzuia mawimbi ya umeme kuingia kupitia pande za AC na DC, na hivyo kulinda vipengele muhimu kama vile vibadilishaji umeme.

2. Madarasa ya Mtihani wa Vifaa vya Kulinda Upepo (SPD)

Kulingana na IEC 61643-11, SPD zimegawanywa katika kategoria tatu za majaribio kulingana na aina ya msukumo wa mkondo wa umeme ambao wameundwa kuhimili. Majaribio ya Aina ya I (yaliyowekwa alama kama T1) yanakusudiwa kuiga mikondo ya umeme isiyo kamili ambayo inaweza kufanywa ndani ya jengo. Hizi hutumia umbo la wimbi la 10/350 µs, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa pigo, na kwa kawaida hutumika kwenye mpaka kati ya LPZ0 na LPZ1—kama vile kwenye bodi kuu za usambazaji au viingilio vya transfoma vya volteji ya chini. SPD za kiwango hiki kwa kawaida huwa za aina ya kubadili volteji, zenye vipengele kama vile mirija ya kutoa gesi au mapengo ya cheche (km, mapengo ya pembe au mapengo ya grafiti).

Vipimo vya Aina ya II (T2) na Aina ya III (T3) hutumia msukumo wa muda mfupi. SPD za Aina ya II kwa kawaida ni vifaa vya kupunguza volteji vinavyotumia vipengele kama vile varistori za oksidi za metali (MOVs). Hujaribiwa kwa mkondo wa kawaida wa kutokwa kwa kutumia umbo la wimbi la mkondo wa 8/20 µs (tazama Mchoro wa pigo), na vina jukumu la kupunguza zaidi volteji ya mawimbi iliyobaki inayotoka kwenye kifaa cha ulinzi cha mkondo wa juu. Vipimo vya Aina ya III hutumia jenereta ya wimbi mchanganyiko yenye volteji ya 1.2/50 µs na msukumo wa mkondo wa 8/20 µs (tazama Mchoro hapa chini), ikiiga mawimbi karibu na vifaa vya matumizi ya mwisho.

3. Aina ya Muunganisho wa Kifaa cha Kulinda Kinachopasuka (SPD)

Kuna njia mbili kuu za ulinzi dhidi ya volteji za muda mfupi. Ya kwanza ni ulinzi wa hali ya kawaida (CT1), ambayo imeundwa kulinda dhidi ya mawimbi kati ya kondakta hai na PE (dunia inayolinda). Kwa mfano, mipigo ya umeme inaweza kuingiza volteji nyingi ikilinganishwa na ardhi kwenye mfumo. Ulinzi wa hali ya kawaida husaidia kupunguza athari za usumbufu kama huo wa nje, kama vile radi, kama inavyoonyeshwa hapa chini.

Ya pili ni ulinzi wa hali tofauti (CT2), ambayo hulinda dhidi ya mawimbi kati ya kondakta wa mstari (L) na kondakta wa upande wowote (N). Aina hii ya ulinzi ni muhimu sana kwa kushughulikia usumbufu wa ndani, kama vile kelele za umeme au mwingiliano unaotokana ndani ya mfumo wenyewe, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.

Kwa kutekeleza mojawapo ya njia hizi za ulinzi au zote mbili, mifumo ya umeme inaweza kulindwa vyema kutokana na vyanzo vinavyoweza kutokea vya mawimbi, na hatimaye kuongeza muda mrefu na uaminifu wa vifaa vilivyounganishwa.

Ni muhimu kutambua kwamba uteuzi wa modi za ulinzi za SPD unapaswa kuendana na mfumo wa kutuliza uliopo. Kwa mifumo ya TN, modi zote mbili za ulinzi za CT1 na CT2 zinaweza kutumika. Hata hivyo, katika mifumo ya TT, CT1 inaweza kutumika tu chini ya RCD. Katika mifumo ya TEHAMA—hasa zile zisizo na kondakta wa upande wowote—ulinzi wa CT2 hautumiki. Hili ni jambo muhimu kuzingatia katika mifumo ya usambazaji wa DC inayotumia usanidi wa kutuliza wa TEHAMA. Maelezo yanaweza kupatikana katika jedwali lililo hapa chini.

4. Vigezo Muhimu vya Vifaa vya Kulinda vya Surge (SPD)

Kulingana na kiwango cha kimataifa cha IEC 61643-11, sifa na majaribio ya SPD zilizounganishwa na mifumo ya usambazaji wa nguvu ya volteji ya chini yamefafanuliwa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7.

(1) Kiwango cha Ulinzi wa Volti (Juu)

Kipengele muhimu zaidi katika kuchagua SPD ni kiwango chake cha ulinzi wa volteji (Juu), ambacho huainisha utendaji wa SPD katika kupunguza volteji kati ya vituo. Thamani hii inapaswa kuwa ya juu kuliko volteji ya juu zaidi ya kubana. Inafikiwa wakati mkondo unaopita kupitia SPD unalingana na mkondo wa kawaida wa kutokwa. Kiwango cha ulinzi wa volteji kilichochaguliwa lazima kiwe chini kuliko volteji ya kuhimili msukumo Uw ya mzigo. Katika hali ya mipigo ya radi, volteji katika vituo vya SPD kwa ujumla huwekwa chini ya Juu. Kwa mifumo ya PV DC, mzigo kwa kawaida hurejelea moduli za PV na vibadilishaji.

(2) Volti ya Juu ya Uendeshaji Endelevu (Uc)

Uc ni volteji ya juu zaidi ya DC ambayo inaweza kutumika kwa kuendelea kwenye hali ya ulinzi wa SPD. Huchaguliwa kulingana na volteji iliyokadiriwa na usanidi wa kutuliza wa mfumo na hutumika kama kizingiti cha uanzishaji cha SPD. Kwa upande wa DC wa mifumo ya PV, Uc inapaswa kuwa kubwa kuliko au sawa na Uoc Max ya safu ya PV. Uoc Max inarejelea volteji ya juu zaidi ya saketi wazi kati ya vituo vya moja kwa moja na kati ya kituo cha moja kwa moja na ardhi katika sehemu iliyoteuliwa ya safu ya PV.

(3) Mkondo wa Utoaji wa Maji kwa Nomino (Ndani)

Hii ni thamani ya kilele cha mkondo wa wimbi wa 8/20 μs unaopita kupitia SPD, unaotumika kwa majaribio ya Aina ya II na kwa majaribio ya awali katika Aina ya I na Aina ya II. IEC inahitaji kwamba SPD iweze kuhimili angalau milipuko 19 ya mkondo wa wimbi wa 8/20 μs. Kadiri thamani ya In inavyokuwa juu, ndivyo muda wa maisha wa SPD unavyoongezeka, lakini gharama pia huongezeka.

(4) Mkondo wa Msukumo (Iimp)

Imefafanuliwa na vigezo vitatu: kilele cha mkondo (Ipeak), chaji (Q), na nishati maalum (W/R), mkondo huu hutumika katika Aina ya I vipimo. Umbo la wimbi la kawaida ni 10/350 μs.