Ochrana proti přepětím pro solární pouliční osvětlení: Nejprve zemnění, poté zařízení na ochranu proti přepětím (SPD – Surge Protection Devices)

Zdroje přepětí

Téměř veškeré poškození je způsobeno čtyřmi hlavními zdroji:

• Přímými údery blesku na sloupek, solární panel nebo blízké konstrukce.
• Indukovaným bleskem – elektromagnetický impuls vzniklý při úderu blesku v blízkosti se přenáší na solární panely a kabely.
• Operacemi v elektrické síti – přechodné výkyvy v síti se mohou přenést na všechna zařízení připojená k síti.
• Vnitřními přepínacími procesy v samotném systému; ty jsou obvykle menší, ale po letech mohou vést k celkovému poškození.

Jediné solární pouliční světlo typu „vše v jednom“ je galvanicky izolováno od elektrické sítě, což eliminuje jeden z čtyř možných způsobů komunikace mezi solární deskou a řadičem. Zbývající tři způsoby komunikace jsou důvodem, proč je spojení mezi solární deskou a řadičem nejvíce náchylným na poruchy v celém systému.

První vrstva: Zemnění a propojení Tato vrstva určuje, zda vůbec něco dalšího bude fungovat správně. Každá kovová součást, která může být zasažena elektrickým proudem – montážní konstrukce solární desky, sloupy, kryty zařízení – musí být spolehlivě připojena k zemnícímu zařízení. Odpor tohoto spojení musí být nízký, aby elektromagnetické vlny měly možnost snadného odchodu z systému. Mnoho místních předpisů požaduje odpor zemnění ve výši 10 Ω nebo nižší; ověřte tuto hodnotu podle předpisů vaší oblasti, nikoli ji pouze předpokládejte.

Zemnění je také procesem, který se časem může zhoršit – spoje mohou korodovat. Hodnota odporu zemnění měřená při uvedení systému do provozu nemusí odpovídat hodnotě po pěti letech. Pravidelné testování odporu zemnění je jediný způsob, jak ověřit, zda ochrana stále funguje.

Druhá vrstva: Řádnost instalace kabelů Způsob, jakým jsou kabely instalovány, je stejně důležitý jako to, kde končí.

– Udržujte vodivé linie a signálová kabely oddělené a vyhýbejte se dlouhým, paralelním úsecím, které mohou vést k vzniku indukovaných přepětí. – Pro kritické úseky kabeláže provlékejte kabely skrz uzemněné kovové vodiče – takové vodiče poskytují ochranu proti přepětím. – Pokud to konstrukce dovoluje, používejte kabelové sestavy vybavené ochranou proti přepětím na místech, kde jsou kabely vystaveny vnějším vlivům (např. na panely a ovladačích).

Třetí úroveň ochrany: Ochranné prvky proti přepětím (SPD – Surge Protection Devices) na správných místech Pro instalace s vysokou hodnotou a oblasti náchylné k bleskům je použití specializovaných ochranných prvků proti přepětím nezbytnou investicí. Strategie ochrany je hierarchická: instalujte tyto prvky na každém kritickém místě – na výstupních svazcích solárních panelů, v rozváděcích skříních pro stejnosměrný proud, na vstupních svazcích invertorů a na výstupních svazcích střídavého proudu – aby se energie přepětí rozptýlila postupně a nedosáhla ovladače v plné síle. Ujistěte se, že maximální kontinuální provozní napětí a úroveň ochrany každého ochranného prvku odpovídají charakteristikám obvodu, který chrání.

Pravidla výběru a umístění těchto ochranných prvků určují, zda skutečně fungují, nebo pouze zabírají místo.

Typ 1 SPD

(testované proti částečným bleskovým proudům) se instalují na straně solárních panelů; Typ 2 SPD (testované proti indukovaným přepětím) jsou vhodné pro ochranu zařízení nacházejících se níže v elektrickém obvodu. Jedná se o testovací třídy podle normy IEC 61643-11 – tato klasifikace udává, jakému přepětí dané zařízení vydrželo během testů, nikoli však jeho značku.

SPD je nutno instalovat co nejblíže chráněnému zařízení

s co nejkratším a nejrovnějším zemněním. Každý další metr vodivého vedení mezi SPD a zemí představuje indukci, která je pro přepětí považována za odpor. SPD s nedostatečně kvalitním zemněním je v podstatě k ničemu.

Všechny prvky musí být propojeny do jediného elektrického systému. Zemnění všech zařízení – solárních panelů, ovladačů, invertorů, kovových vodičů a vodičů SPD – musí být spojeno do jediného equipotenciálního systému. Tím se eliminují nebezpečné rozdíly v elektrickém potenciálu, které mohou způsobit další poškození, pokud přepětí najde více možností, jak se dostat k zemi.

Vestavěná ochrana proti přepětím v moderních ovladačích a invertorech je sice užitečná, ale slouží pouze jako první linie obrany. Je třeba ji považovat za doplněk k dalším ochranným opatřením, nikoli za jejich náhradu.

Co ve skutečnosti po bouři selže?

Z jednotek, které se k nám vrátí po sezónách bouří, je patrný jednotný vzorec: poškozením je většinou vstupní část napájení ovladače nebo řadič LED diod, nikoli samotný solární panel – a jen zřídka baterie. Panely přežijí údery blesku, které zničí jejich ovladače, protože samotné panely neobsahují žádné elektronické komponenty. Proto doporučujeme kupujícím v oblastech s častými bouřemi, aby na ochranu solárních panelů vynaložili nejvíce prostředků a měli v zásobě náhradní ovladače.

Údržba: část, kterou všichni přehlížejí

Ochrana solárních panelů je systém, který se postupem času zhoršuje, nikoli produkt, který si koupíte jednou provždy.

Pravidelná kontrola odporu v zemi a po každé velké bouři: Provádějte pravidelné měření odporu v zemi a po každé závažné bouři.

Kontrola indikátorů poruch zařízení na ochranu proti přepětím (SPD – Surge Protection Devices): Prohlídejte indikátory poruch zařízení na ochranu proti přepětím a okamžitě vyměňte aktivované nebo poškozené moduly – poškozené zařízení na ochranu proti přepětím způsobuje otevřený obvod.

Zkontrola kabeláže: Zkontrolujte, zda není kabeláž poškozena, zejména na místech spojení u základny sloupů, kde se může shromažďovat vlhkost a docházet k pohybu.

Během sezóny bouří: Sledujte meteorologické předpovědi a mějte plán na odpojení nezbytných elektrických zařízení před silnými bouřemi. U kritických zařízení pomáhají záznamníky událostí spojených s přepětí přeměnit informace typu „Světlo zhaslo loni na jaře“ na data, na základě kterých můžete podniknout odpovídající kroky.

Co tato stránka nezahrnuje: Tato stránka se věnuje pouze ochraně osvětlovacích zařízení a jejich stejnosměrných elektrických obvodů před přepětími. Nezahrnuje návrhy systémů proti bouřím v budovách (podle normy IEC 62305), ochranu na úrovni elektrárenských stanic ani požadavky na vzájemné propojení elektrických sítí. Pro informace o komponentách používejte naši stránku Komponenty pro solární pouliční osvětlení; pro výpočet potřebného rozsahu zařízení na ochranu proti přepětím použijte náš Kalkulačku pro výběr řadičů a baterií.