Circuiters y protectores de sobretensiones: los guardianes de seguridad de los sistemas fotovoltaicos

Introducción

En los sistemas de generación de energía fotovoltaica, aparte de los "equipos de estrella", como paneles solares e inversores, hay dos "héroes no reconocidos" que salvaguardan silenciosamente los interruptores de seguridad del sistema y los protectores de sobretensión (SPDS). Son como los "fusibles" y "pararrayos" del sistema de energía, protegiendo constantemente todo el sistema fotovoltaico de fallas eléctricas y rayos. Este artículo lo llevará a través de los roles significativos de estos dos dispositivos de protección clave en los sistemas fotovoltaicos.

I. Rompedor de circuitos: el "interruptor de seguridad" de los sistemas fotovoltaicos

La función de un interruptor de circuito

Los interruptores de circuitos son los dispositivos de protección contra sobrecorriente más importantes en los sistemas fotovoltaicos y realizan principalmente tres tareas clave:

Protección de sobrecarga: corte automáticamente el circuito cuando la corriente excede el valor de diseño

Protección de cortocircuito: desconecte rápidamente en caso de falla de cortocircuito

Desconexión manual: proporciona un punto de desconexión seguro para el mantenimiento del sistema

2. Requisitos especiales para disyuntores dedicados fotovoltaicos

A diferencia de los interruptores de circuitos de CA ordinarios, los interruptores de circuitos de CC fotovoltaicos requieren un diseño especial:

Capacidad de extinción de arco de DC: los arcos de CC son más difíciles de extinguir y requieren un diseño de cámara de extinción de arco más fuerte

Nivel de alto voltaje: el voltaje de trabajo del sistema fotovoltaico puede alcanzar más de 1000V

Resistencia a la intemperie: es necesario a prueba de polvo y a prueba de agua (al menos de grado IP65) para la instalación al aire libre

3. Ubicaciones de aplicaciones típicas

Terminal de salida de la serie de paneles de batería

Terminal de entrada de DC del inversor

Comunicación y red

II. Protector de sobretensiones: la línea de defensa contra las "oleadas eléctricas"

La amenaza de aumento que enfrenta los sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos, debido a su gran área de distribución y ubicación expuesta, son particularmente vulnerables a:

Huelga directa de rayos (baja probabilidad pero altamente destructiva)

Lightning inducido (la amenaza más común)

Overvoltaje de operación del interruptor (generado internamente por el sistema)

2. El principio de funcionamiento de los protectores de sobretensiones

SPD es como un "vertedero eléctrico", dentro del tiempo de nanosegundos:

Detectar voltaje anormal

Establecer un camino de baja impedancia

Canalizar energía peligrosa en la tierra

3. La particularidad de SPD en sistemas fotovoltaicos

DC SPD: necesita estar especialmente diseñado para sistemas DC

Protección bipolar: protege los circuitos positivos y negativos simultáneamente

Voltaje de funcionamiento continuo: debe adaptarse al alto voltaje del sistema fotovoltaico

Iii. Protección sinérgica: 1+1> 2 Efecto de seguridad

En los sistemas reales, los interruptores de circuitos y los SPD deben usarse en conjunto:

Sistema de protección jerárquica

Protección de primer nivel (extremo de línea entrante): corriente de amplificación de descarga

Protección secundaria (extremo de distribución): límite adicional de presión residual

En coordinación con los interruptores de circuitos: proporcione protección de respaldo cuando falle el SPD

Esquema de cableado típico

SPD está conectado en paralelo a la línea y está protegido por un disyuntor de la serie

IV. Puntos clave para la selección y mantenimiento

Selección de interruptores de circuito

El voltaje nominal es mayor o igual al máximo de voltaje del sistema

La capacidad de ruptura es mayor o igual a la corriente de cortocircuito esperado

Selección de SPD

El voltaje de funcionamiento continuo máximo UC es ≥1.2 veces el voltaje del sistema

Inrush corriente IIMP≥12.5ka (protección de primera clase)

Sugerencias de mantenimiento

Verifique antes de la temporada de tormentas eléctricas cada año

Presta atención a la ventana indicadora de estado de SPD

Registre el número de veces que opera el interruptor de circuito

Conclusión

En los sistemas fotovoltaicos, los interruptores de circuitos y los protectores de sobretensión son como dos "socios de seguridad" bien coordinados: los interruptores de circuitos son responsables de manejar fallas de sobrecorriente dentro del sistema, mientras que SPDS se defiende contra ataques de sobretensión externos. Su trabajo de colaboración garantiza el funcionamiento seguro de la estación de energía fotovoltaica durante más de 25 años. Para los propietarios de centrales eléctricas, elegir dispositivos de protección de alta calidad y mantenerlos regularmente es una parte importante para garantizar un retorno de la inversión.