Çift Pilli Fotovoltaik Sistem: Dış Mekan Güneş Enerjili Sokak Lambalarının Merkezi Yapılandırması ve Arıza Analizi
Dış mekan güneş enerjili sokak lambaları genellikle güç kaynağının stabilitesini sağlar ve pillerin ömrünü uzatmak için seri veya paralel saatlerde çalışan çift pilli fotovoltaik sistemi kullanır. Ancak ikili pillerin ortak çalışması, pillerden herhangi bir zamanda meydana gelebilecek bir arızanın tüm sistemin güçleneceğini belirtir gelir. Aşağıdaki çift akülü sistemlerin ortak sorunları olgusu, esas olarak, sebep ve çözüm ayrıntılarıyla verilmiştir.
I. Arıza Olayları: Anormal Çift Akü Sistemlerinin Tipik Belirtileri
1. Kısa Devre Arızası (Herhangi Bir Akünün Pozitif ve Negatif Kutupları Arasında Doğrudan Bağlantı)
- Sokak lambası aniden kapanıyor ve güneş ışığına maruz kaldıktan sonra bile çalışmaya devam edemiyor;
- Pil bölmesi veya bağlantı hatları alanında, muhtemelen yalıtım katmanından gelen yanık kokusuyla birlikte anormal derecede yüksek bir sıcaklık görülüyor;
- Arızalı akü şişiyor, sızıntı yapıyor (kurşun-asit akülerde) veya kasası çatlamış (lityum akülerde); seri sistemlerde diğer akü aynı anda ısıtılabilir;
- Denetleyici gösterge ışığı kapalı veya aşırı yük koruma kodu görüntüleniyor ve normal şekilde başlatılamıyor.
2. Açık Devre Arızası (Herhangi Bir Akü Devresinin Bağlantısının Kesilmesi)
- Sokak lambası tam olarak çalışmıyor, yeterli güneş ışığı altında bile güç kaynağı yanıt vermiyor;
- Pilin belirgin bir dış hasarı, ısısı veya sızıntısı yok;
- Seri sistemlerde basit ar voltaj tespit aracıyla ölçülen toplam voltaj 0'dır; Paralel sistemlerde toplam gerilim tek akü birimleri düşer ve yükü sürdüremez;
- Denetleyici "Pil Bağlantısı Kırık" veya "Düşük Gerilim" gibi mesajlar görüntüleyebilir.
II. Çift Akülerin Bağlantı Prensipleri ve Arıza Etkileri
Çift akü sisteminin seri ve paralel modları, arıza yayılımının yolunu ve kapsamını belirler:
1. Seri Bağlantı (Voltaj Örtüşmesi, örneğin 24V Sistem Oluşturan İki 12V Pil)
- Akülerden birinde açık devre varsa: Tüm devre kesilir, sistemin voltaj çıkışı olmaz ve sokak lambası durur ancak diğer akü zarar görmeden kalır;
- Pilde kısa devre varsa: hatta hasara neden olur. Toplam sistem anında tek bir pilin birikmesi düşer ve şarjı sürmez;
- Uzun vadeli etki: Bir pilin performansı düşerse (kapasite %30'dan fazla düşerse), bu durum diğer pilin sık sık aşırı şarj edilip boşaltılmasına neden olur ve kullanım ömrü %50'den fazla kısalır.
2. Paralel Bağlantı (Kapasite Örtüşmesi, örneğin 200Ah Sistem Oluşturan İki 100Ah Akü)
- Pillerden biri açık devre ise: Sistemin toplam kapasitesi yarı yarıya azalır, güneş enerjili sokak lambası çalışabilir ancak pil ömrü %50 kısalır, diğer pil tek başına zarar görmeden çalışır;
- Pillerden biri kısa devre yaparsa: Kısa devre döngüsü sistem voltajını neredeyse 0V'a çekerek diğer pilin anında aşırı deşarj olmasına, plakalarının yanmasına veya hücrelerinin atılmasına ve sistemin tamamen felç olmasına neden olur;
- Uzun vadeli etki: Performansı düşen bir pil, akımı yönlendirerek diğer pilin uzun süreli yüksek yük altında çalışmasına neden olarak kapasite zayıflamasını hızlandırır.
III. Çift Akü Sistemlerinde Yaygın Arıza Nedenleri
Karmaşık dış ortam, ikili akü arızasının ana nedenidir:
1. Kısa Devrelerin Nedenleri
- Yağmur suyu akü bölmesine sızarak terminaller arasında (özellikle su birikmesine yatkın olan paralel sistemlerin ortak bağlantı noktalarında) su köprüsü oluşmasına neden olur;
- Hattın yalıtım katmanı, ışık direğinin içindeki metal bileşenler tarafından aşınarak pozitif ve negatif kablolar arasında doğrudan temasa yol açar;
- Pilin yaşlanması, iç diyaframın (lityum piller) hasar görmesine veya dökülmesine ve plaka birikmesine (kurşun asitli piller) neden olur;
- Yıldırımın anlık yüksek voltajı yalıtım katmanını kırarak ikili akünün bağlantı noktasında kısa devreye neden olur.
2. Açık Devrelerin Nedenleri
- Bağlantı terminallerinin oksidasyonu ve korozyonu (şiddetli yağmur veya yüksek nemli ortamlarda), zayıf temasa ve hatta kırılmaya neden olur;
- Pil tırnağının lehim noktalarının gevşemesi (rüzgarlı bölgelerdeki sokak lambaları gibi uzun vadeli titreşim senaryolarında);
- Düşük sıcaklıklar akülerdeki (kurşun asitli aküler) elektrolitin katılaşmasına neden olarak dahili açık devrelere neden olur;
- Hattın kopmasına veya akü kutusunun hasar görmesine neden olan harici hasarlar (inşaat sahasındaki çarpışmalar gibi).
IV. Çift Akü Sistemlerine Yönelik Koruma ve Çözümler
Çift akülerin işbirlikçi özelliklerine dayanarak üç açıdan önlem alınmalıdır: seçim, koruma ve bakım:
1. Sistem Seçimi Optimizasyonu
- Bireysel pillerin durumunu otomatik olarak tespit etmek ve aşırı şarjı ve aşırı deşarjı önlemek için "çift pil dengesi koruması" olan denetleyiciyi benimseyin;
- Çift pillerin markası, modeli ve kapasitesi aynı olmalıdır (hata ≤%5); eski ve yeni pillerin karıştırılması yasaktır;
- Seri sistemler yüksek oranlı toleranslı hücrelere öncelik verir ve paralel sistemler her akü için ayrı sigortalar ekler.
2. Geliştirilmiş Dış Mekan Koruması
- Pil bölmesi IP67 su geçirmez tasarımı benimser; terminaller nikel kaplı oksidasyon önleyici malzemeler kullanır; Yalıtım koruyucuları ortak paralel bağlantı noktalarına monte edilir;
- Hatlar, metal bileşenlerle doğrudan teması önlemek için boruların içinden geçirilir ve tampon uzunlukları kıvrımlarda ayrılır;
- Aşırı gerilim koruma cihazları (SPD), gökten sağanak yağışlara maruz kalan alanlara kurulur ve maddenin toprak direnci ≤4Ω'dur.
3. Düzenli Bakım Noktaları
- Çift akü bağlantı terminallerinin gevşeklik ve korozyon açısından aylık muayenesi; sorun bulunursa hemen temizleyin ve yeniden sıkın;
- Her bir pilin kapasitesinin üç ayda bir tespiti (deşarj testi); Fark %10'u aştığında lütfen eşleştirilmiş pilleri zamanında değiştirin;
- Yeni ve eski piller arasındaki farklardan kaynaklanan zincir arızalarını önlemek için, 3 yıllık (kurşun-asit) veya 5 yıllık (lityum) kullanım ömrüne ulaştıktan sonra pil setinin tamamını değiştirin.
Özet
Çift akülü fotovoltaik sistem, dış mekan güneş enerjili sokak lambalarının temel konfigürasyonudur ve seri ve paralel özellikleri, arızaların zincirleme belirlenmesini belirler. Tipik olarak kısa devre ve açık devre olaylarını tanımlayarak, hata yayılımında hastalığın seyrinin rolünü anlayarak ve hedeflenen koruma ve destek güçlendirerek sistem arıza oranı önemli ölçüde azaltılabilir ve sokak ışıklarının uzun süreli çalışma çalışması sağlandı.