Молния является частой причиной сбоев в фотоэлектрических (PV) и ветроэлектрических системах.Разрушительный выброс может возникнуть из-за удара молнии на большом расстоянии от системы или даже между облаками.Но большинство повреждений от молнии можно предотвратить.Вот некоторые из наиболее экономичных методов, которые обычно используются установщиками энергосистем, основанные на многолетнем опыте.Следуйте этому совету, и у вас будет очень хороший шанс избежать повреждения молнией вашей системы возобновляемой энергии (ВИЭ).
Получите заземление
Заземление является наиболее фундаментальным методом защиты от повреждения молнией.Вы не можете остановить разряд молнии, но вы можете дать ему прямой путь к земле, минуя ваше ценное оборудование и безопасно отводя разряд в землю.Электрический путь к земле будет постоянно разряжать статическое электричество, которое накапливается в надземной конструкции.Часто это в первую очередь предотвращает притяжение молнии.
Грозозащитные разрядники и устройства защиты от перенапряжения предназначены для защиты электронного оборудования путем поглощения электрических скачков.Однако эти устройства не заменяют хорошее заземление.Они функционируют только в сочетании с эффективным заземлением.Система заземления является важной частью вашей электропроводки.Установите его до или во время монтажа силовой проводки.В противном случае, как только система заработает, этот важный компонент никогда не будет отмечен в списке «что нужно сделать».
Первый шаг в заземлении заключается в создании пути разряда к земле путем соединения (соединения) всех металлических структурных компонентов и электрических корпусов, таких как рамы фотоэлектрических модулей, монтажные стойки и башни ветряных генераторов.В статье 250 и статьях с 690.41 по 690.47 Национального электротехнического кодекса (NEC) указаны размеры проводов, материалы и методы, соответствующие нормам.Избегайте резких изгибов заземляющих проводов — броски сильного тока не любят закручивать узкие углы и могут легко перескочить на близлежащую проводку.Обратите особое внимание на крепление медной проволоки к алюминиевым элементам конструкции (в частности, к рамам фотоэлектрических модулей).Используйте соединители с маркировкой «AL/CU» и крепеж из нержавеющей стали, которые снижают вероятность коррозии.Заземляющие провода цепей постоянного и переменного тока также будут подключены к этой системе заземления.(Дополнительные советы см. в статьях Code Corner о заземлении фотоэлектрических батарей в HP102 и HP103.)
Заземляющие стержни
Самым слабым местом многих установок является подключение к самой земле.В конце концов, вы не можете просто прикрутить провод к планете!Вместо этого вы должны закопать или забить в землю стержень из проводящего неагрессивного металла (обычно из меди) и убедиться, что большая часть его поверхности соприкасается с проводящей (то есть влажной) почвой.Таким образом, когда по линии возникает статическое электричество или скачок напряжения, электроны могут стекать в землю с минимальным сопротивлением.
Подобно тому, как дренажное поле рассеивает воду, заземление рассеивает электроны.Если водосточная труба не выходит в землю должным образом, возникают резервы.Когда электроны возвращаются назад, они перескакивают через разрыв (образуя электрическую дугу) к вашей силовой проводке, через ваше оборудование и только затем к земле.
Чтобы предотвратить это, установите один или несколько медных заземляющих стержней длиной 8 футов (2,4 м) и диаметром 5/8 дюйма (16 мм), желательно во влажной земле.Одного стержня обычно недостаточно, особенно на сухой почве.В районах, где земля становится очень сухой, установите несколько стержней, разместив их на расстоянии не менее 6 футов (3 м) друг от друга и соединив их оголенным медным проводом, закопанным в землю.Альтернативный подход заключается в том, чтобы закопать оголенный медный провод № 6 (13 мм2), двойной № 8 (8 мм2) или более крупный в траншее длиной не менее 100 футов (30 м).(Неизолированный медный заземляющий провод также можно проложить по дну траншеи, по которой проходят водопроводные или канализационные трубы или другие электрические провода.) Или разрежьте заземляющий провод пополам и распределите его в двух направлениях.Подключите один конец каждого подземного провода к системе заземления.
Попробуйте направить часть системы в более влажные места, например, туда, где стекает крыша или где нужно поливать растения.Если поблизости есть стальная обсадная труба, ее можно использовать в качестве заземляющего стержня (сделать прочное болтовое соединение с обсадной трубой).
Во влажном климате бетонные основания массива, установленного на земле или на столбе, или башни ветрогенератора, или заземляющие стержни, залитые бетоном, не обеспечат идеального заземления.В этих местах бетон обычно будет менее проводящим, чем влажная почва, окружающая фундаменты.Если это так, установите заземляющий стержень в землю рядом с бетоном у основания массива или у основания башни ветряного генератора и у каждого анкера оттяжки, затем соедините их все вместе оголенным, закопанным проводом.
В сухом или засушливом климате часто верно обратное — бетонные основания могут иметь более высокое содержание влаги, чем окружающая почва, и это дает экономичную возможность для заземления.Если арматурный стержень длиной 20 футов (или более) должен быть встроен в бетон, сам арматурный стержень может служить заземляющим стержнем.(Примечание: это необходимо спланировать до заливки бетона.) Этот метод заземления распространен в сухих местах и описан в NEC, статья 250.52 (A3), «Электрод в бетонном корпусе».
Если вы не уверены в том, какой метод заземления лучше всего подходит для вашего местоположения, поговорите со своим электриком на этапе проектирования вашей системы.У вас не может быть слишком много заземления.В сухом месте используйте любую возможность для установки избыточных заземляющих стержней, подземных проводов и т. д. Во избежание коррозии используйте только одобренное оборудование для соединения с заземляющими стержнями.Используйте медные разъемные болты для надежного соединения заземляющих проводов.
Заземление силовых цепей
Для проводки здания NEC требует, чтобы одна сторона системы питания постоянного тока была подключена — или «связана» — к земле.Часть переменного тока такой системы также должна быть заземлена обычным способом любой системы, подключенной к сети.(Это верно для Соединенных Штатов. В других странах незаземленные цепи питания являются нормой.) Заземление системы питания требуется для современной домашней системы в Соединенных Штатах.Очень важно, чтобы минус постоянного тока и нейтраль переменного тока были соединены с землей только в одной точке в соответствующих системах, и оба в одной и той же точке в системе заземления.Это делается на центральном электрощите.
Производители некоторых одноцелевых, автономных систем (таких как солнечные водяные насосы и радиоретрансляторы) рекомендуют не заземлять цепь питания.Конкретные рекомендации см. в инструкциях производителя.
Массивная разводка и метод «витой пары»
Для разводки массива следует использовать провода минимальной длины, уложенные в металлический каркас.Положительный и отрицательный провода должны быть одинаковой длины и по возможности проложены вместе.Это сведет к минимуму индукцию чрезмерного напряжения между проводниками.Металлический кабелепровод (заземленный) также добавляет уровень защиты.Закопайте длинные наружные провода вместо того, чтобы прокладывать их над головой.Провод длиной 100 футов (30 м) и более похож на антенну — он будет принимать скачки напряжения даже от молнии в облаках.Подобные перенапряжения все еще могут возникать, даже если провода находятся под землей, но большинство монтажников согласны с тем, что подземная проводка передачи еще больше ограничивает возможность повреждения молнией.
Простая стратегия снижения восприимчивости к перенапряжениям — это метод «витой пары», который помогает выравнивать и компенсировать любые наведенные напряжения между двумя или более проводниками.Может быть сложно найти подходящий силовой кабель, который уже скручен, поэтому вот что нужно сделать: Проложите пару силовых проводов вдоль земли.Вставьте палку между проводами и скрутите их вместе.Через каждые 30 футов (10 м) меняйте направление.(Это намного проще, чем пытаться скрутить все расстояние в одном направлении.) Иногда для скручивания проводов также можно использовать дрель, в зависимости от размера провода.Просто закрепите концы проводов в патроне дрели и дайте сверлу скрутить кабели вместе.Обязательно запускайте дрель на минимально возможной скорости, если вы пробуете эту технику.
Провод заземления не нужно скручивать с проводами питания.Для засыпки используйте оголенный медный провод;если вы используете кабелепровод, проложите заземляющий провод снаружи кабелепровода.Дополнительный заземляющий контакт улучшит заземление системы.
Используйте витую пару для любых коммуникационных или управляющих кабелей (например, кабель поплавкового выключателя для отключения полного бака водяного насоса солнечной батареи).Этот провод меньшего сечения легко доступен в предварительно скрученных, многопарных или однопарных кабелях.Вы также можете приобрести экранированную витую пару с металлической фольгой вокруг витых проводов, а также, как правило, отдельный оголенный «дренажный» провод.Заземлите экран кабеля и заземляющий провод только с одного конца, чтобы исключить возможность образования контура заземления (менее прямой путь к земле) в проводке.
Дополнительная молниезащита
В дополнение к обширным мерам по заземлению, специализированные устройства защиты от перенапряжения и (возможно) громоотводы рекомендуются для объектов с любым из следующих условий:
• Изолированное расположение на возвышенности в зоне сильного удара молнии.
• Сухая, каменистая или иная плохо проводящая почва.
• Провод длиннее 100 футов (30 м)
Молниезащитные разрядники
Грозозащитные разрядники (перенапряжения) предназначены для поглощения скачков напряжения, вызванных электрическими бурями (или несоответствующей спецификации электросети), и эффективно позволяют перенапряжениям обходить силовую проводку и ваше оборудование.Устройства защиты от перенапряжения должны быть установлены на обоих концах любого длинного провода, подключенного к любой части вашей системы, включая линии переменного тока от инвертора.Разрядники изготавливаются на различные напряжения как переменного, так и постоянного тока.Обязательно используйте разрядники, подходящие для вашего применения.Многие установщики систем обычно используют ограничители перенапряжений Delta, которые недороги и обеспечивают некоторую защиту при умеренной угрозе удара молнии, но эти устройства больше не входят в список UL.
Разрядники PolyPhaser и Transtector — это высококачественная продукция для объектов, подверженных грозовым разрядам, и более крупных установок.Эти прочные блоки обеспечивают надежную защиту и совместимость с широким диапазоном напряжения сети.Некоторые устройства имеют индикаторы для отображения режимов отказа.
Громоотводы
«Громоотводы» — это устройства для разряда статического электричества, которые размещаются над зданиями и солнечными батареями и подключаются к земле.Они предназначены для предотвращения накопления статического заряда и возможной ионизации окружающей атмосферы.Они могут помочь предотвратить удар и могут обеспечить путь для очень сильного тока на землю, если удар все же произойдет.Современные устройства имеют форму шипа, часто с несколькими точками.
Молниеотводы обычно используются только в местах, где случаются сильные электрические бури.Если вы считаете, что ваш объект подпадает под эту категорию, наймите подрядчика, имеющего опыт в области молниезащиты.Если ваш системный установщик не имеет такой квалификации, рассмотрите возможность консультации со специалистом по молниезащите перед установкой системы.Если возможно, выберите установщика фотоэлектрических систем, сертифицированного Североамериканским советом сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP) (см. Доступ).Хотя эта сертификация не относится к молниезащите, она может свидетельствовать об общем уровне компетентности установщика.
С глаз долой, а не из сердца вон
Многие работы по молниезащите скрыты и вне поля зрения.Чтобы гарантировать, что это будет сделано правильно, запишите это в свой контракт с установщиком системы, электриком, экскаваторщиком, сантехником, бурильщиком скважин или любым другим лицом, выполняющим земляные работы, в которых будет задействована ваша система заземления.
Время публикации: 10 августа 2020 г.