הגנה מפני גלי וולטת חשמליים לאורות רחוב סולאריות: ראשית, יישום חיבורי הקרקע; לאחר מכן, התקנת מכשירי הגנה מפני גלי וולטת (SPDs – Surge Protection Devices)

מקורות גלי הוולטה החשמלית

ארבעה מקורות אחראים כמעט לכל הנזקים שאנו רואים:

• התפרצויות ברק ישירות על העמוד, הפנל או מבנים סמוכים.
• ברק מתורגם – פולס חשמלי הנוצר בעקבות התפרצות ברק סמוכה ומועבר לפנלים ולכבלים.
• פעילויות ברשת החשמל – תנועות חשמליות פתאיות הנוצרות במהלך הפעולה הרגילה של הרשת יכולות לפגוע בכל מה שמחובר לרשת.
• הפעלות פנימיות בתוך המערכת עצמה – בדרך כלל מדובר בנזקים קטנים, אך הם יכולים להצטבר עם הזמן.

אור חוץ חשמלי אחד, המשלב בתוכו את כל המרכיבים הנדרשים, מופרד גלבנית (חשמלית) מרשת החשמל הרגילה, מה שמסילוק אחת מארבע המגבלות הקיימות בשימוש בטכנולוגיה זו. שלושת האורות הנותרים הם אלו שגורמים לכך שמסלול הקשר בין הפאנל הסולרי למחשב השליט הופך למסלול החשמלי הצפוי ביותר להיפגע במערכת.

שכב ראשון: הגשת לקרקע וחיבורים

שכב זה מכריע האם כל השאר יפעלו כפי שתוכנן. כל חלק מתכתי שעלול להיפגע מהלם חשמלי – כמו מוטות התקנת הפאנלים, הגדרות המכשירים וכו’ – חייב להיות מחובר באופן אמין למכשיר ההגשה לקרקע, ומסלול ההגשה לקרקע חייב להיות בעל מתנגדות נמוכה כדי שהאנרגיה הנוצרת בהלם תוכל לצאת מהמערכת בצורה מיידית. רבים מהתקנות המקומיות מחייבות מתנגדות של 10 Ω או פחות לחיבורי הגשה לקרקע; יש לבדוק זאת בהתאם לתקנות המקומיות שנקבעו באזורכם, ולא להניח זאת כמובן מאליו. חיבורי ההגשה לקרקע עלולים להתפורר עם הזמן, והמתנגדות שנמדדה בזמן ההתקנה אינה בהכרח עדיין זהה לאחר חמש שנים. בדיקה תקופית של מתנגדות ההגשה לקרקע היא הדרך היחידה להבטיח שההגנה עדיין קיימת.

שכב שני: סדר החיבורים החשמליים

האופן בו מתבצעים החיבורים החשמליים חשוב באותה מידה כמו המקום שבו הם מסתיימים.

שמרו על הבדלה בין כבלי חשמל לכבלי 신호 (signal cables), והימנעו מהכנסתם במסלולים ארוכים ומקבילים אשר עלולים לגרום לפליטת גלי חשמל חזקים (surges). במקרים חשובים, עברו את הכבלים דרך צינורות מתכתיים מוחשמים – ההגנה האמיתית מגיעה מהצינורות האלה. כאשר התכנון מאפשר זאת, שתמשו במجموعות כבלים מוגנות מפני גלי חשמל בקטעים החשופים בין הפאנלים למחשבים (controllers).

שלב שלישי: מגנים מפני גלי חשמל (Surge Protection Devices – SPDs) בנקודות הנכונות בהתקנות בעלות ערך גבוה ובאזורים רגישים לברקים, התקנת מגנים מפני גלי חשמל היא השקעה חיונית. הגישה היא היררכית: התקינו מגנים מפני גלי חשמל בכל נקודה חשובה – בפלט הפאנלים הסולריים, בארון החלוקה של זרם חשמל ישר (DC), בכניסה למנועים, ובצד הפלט של זרם חשמל חילופי (AC) – כך שהאנרגיה של גלי החשמל תתפזר בשלבים, ולא תגיע למחשב או למנוע בכוח מלא. התאימו את הגבולות המרביות של כל מגן מפני גלי חשמל לגבולות המתח ורמת ההגנה של המסלול שהוא מגן עליו.

חוקים לבחירה והתקנה שמקבעים האם המגן מפני גלי חשמל יעבוד באופן יעיל או ישמש רק כמקום זמין…

SPDים מסוג 1 (נבחנו בפני זרמי ברק חלקיים) מותקנים בצד הפנלים הסולריים; SPDים מסוג 2 (נבחנו בפני גלי חשמליים חזקים שנוצרים באופן מלאכותי) מתאימים להגנה על המכשירים שנמצאים במסלול הזרימה של החשמל. זו הכללת הבדיקה של IEC 61643-11 – הסיומים הללו מרמזים על סוג הגל החשמלי שהמכשיר התגבר עליו במהלך הבדיקות, ולא על מותגו. התקינו את ה-SPD כמה שיותר קרוב למכשירים שאתם רוצים להגן עליהם , ווודאו שמסלול החיבור לקרקע הוא הקצר והישר ביותר. כל מטר נוסף של כבל בין ה-SPD לקרקע מהווה מקור להתנגדות חשמלית בזמן גלי חשמליים חזקים. SPD שכבל החיבור שלו לקרקע לא איכותי הוא בעל תועלת מועטה בלבד. חברו את כל המכשירים לאותה מערכת חיבור לקרקע. חברו את נקודות החיבור לקרקע של כל המכשירים – פנלים סולריים, מתגלים, מנועי המרהה (אינברטרים), צינורות מתכתיים, וכבלי ה-SPD – למערכת אחידה. זה מונע את ההבדלות במתח החשמלי המסוכנות שעלולות לגרום לנזקים נוספים כאשר גל חשמלי מוצא שתי דרכים לקרקע. הגנה מפני גלי חשמליים מובנית במתגלים ומנועי המרהה מודרניים היא חשובה, אך היא מהווה רק שרת חירום ראשונה; עליכם להשתמש בה כתוספה לאמצעים האחרים להגנה, ולא כחלופה להם.

מה בעצם נשבר או נפגע לאחר סופה?

מהיחידות שחוזרות אלינו לאחר עונות הברקים, ניתן לראות שהמוטיב קבוע: החלק שנפגע הוא שלב הכניסה לזרם המתמשך (DC input) של מכשיר השליטה או המנוע של הדיודים הנורתיים (LED driver), ולעתים רחוקות הסוללה. הסוללות עומדות בפני התקפות הברקים שמחוסמות את מכשירי השליטה, מכיוון שהסוללות אינן מכילות אלקטרוניקה. לכן אנו ממליצים לקונים באזורים תלולי ברקים להעריך בצורה חמורה את מערכת ההגנה שנמצאת מצד הסוללה (SPD – Surge Protection Device) כאחד הרכיבים החשובים ביותר בתקציב ההגנה, ולהחזיק מכשיר שליטה חלופי במלאי לצורך תיקון.

תחזוקה: השלב שכולם מזניחים

מערכת ההגנה דורשת תחזוקה תדירה, ואינה מוצר שנקנה פעם אחת ונשאר בלתי מוגבל בשימוש.

בדקו את התנגדות הקרקע לחשמל באופן קבוע, וגם לאחר כל סופה חמורה. בדקו את מؤشרי תקלות במערכות הגנה מפני גלי חשמל (SPD – Surge Protection Devices) והחליפו מודולים שנפגעו או שאיבדו את כשירותם מיידית – מערכת SPD שנפגעת יכולה לגרום לקטעי חשמל פתוחים במעגל. בדקו את הכבלים על פגיעות, ושימו תשומת לב מיוחדת לחיבורים בבסיס העמודים, היכן שהלחות והתנועה עלולות לגרום לנזק. במהלך עונת הברקים, עקבו אחר החדשות המטאורולוגיות והכינו תוכנית לניתוק מטענים שאינם חיוניים לפני סופות חמורות. במתקנים קריטיים, מכשירי הקלטת נתונים מפני גלי חשמל יכולים להפוך את המידע (כמו “הנורה כבר לא עובדת מאז האביב האחרון”) לנתונים שניתן להשתמש בהם לצורך פעולה מתאימה.

מה לא מכוסה בדף זה: דף זה מכסה את הגנה מפני גלי חשמל עבור יחידות התאורה ומעגלי הזרם המתמשך (DC) שלהן. הוא אינו מכסה את עיצובי הגנה מפני ברקים בבניינים (לפי התקן IEC 62305), את מערכות ההגנה של תחנות חשמל, או את הדרישות לחיבורים בין ספקי שירותי חשמל. לגבי אספקת חלקים, הדף שלנו חלקי תאורות רחוב סולאריות מספק מידע לגבי הרכיבים המשתמשים בכל יחידה; לגבי בחירת גודל השליט והסוללה שמגן מערכת ה-SPD, נצלו את מחשבון בחירת הגודל.