Surge en sistemas fotovoltaicos: una guía completa de su papel, riesgos y selección

# Surge en sistemas fotovoltaicos: una guía completa de su papel, riesgos y selección

Ya sea que se trate de una pequeña configuración de panel solar residencial o una planta de energía fotovoltaica comercial (PV), "Surge" es un tema clave inevitable, pero muchas personas solo se dan cuenta de su importancia cuando el equipo no funciona mal. Esta nota desglosa el papel central de las oleadas en los sistemas fotovoltaicos y cómo seleccionar un dispositivo de protección (SPD) de aumento que se adapte a su sistema, lo que facilita la comprensión de los principiantes.

## I. Primero, comprenda: ¿Qué es exactamente un aumento en un sistema fotovoltaico?

En pocas palabras, un aumento es una "onda de choque de voltaje/corriente" repentina en un sistema fotovoltaico, con tres fuentes comunes:  

1. ** Impacto externo **: El más típico son los rayos (rayos directos o inducidos). La descarga de las nubes puede generar instantáneamente un alto voltaje de decenas de miles de voltios en las líneas;  

2. ** Inicio/apagado del sistema **: Cuando los inversores fotovoltaicos o las cajas de combinadores se inician o se apagan, cambios repentinos en el desencadenante actual "Surges operacionales";  

3. ** Fluctuaciones de la cuadrícula **: aumentos repentinos en el voltaje de la cuadrícula (por ejemplo, cuando se repara una falla de la cuadrícula) pueden causar impactos inversos en el sistema fotovoltaico conectado a la cuadrícula.  

Estas oleadas se caracterizan por ser "cortas pero intensas": pueden durar solo unos pocos microsegundos, pero el voltaje puede elevarse a más de 10 veces el voltaje nominal del sistema, que los módulos e inversores de PV comunes no pueden resistir.

## II. Papel central de los dispositivos protectores (SPDS): Instalación de una "válvula de seguridad" para sistemas fotovoltaicos

Las versiones en sí mismas no son "útiles"; Lo que realmente funciona es el dispositivo protector ** Surge (SPD, también conocido como Arrestor Lightning) **. Su tarea principal es "bloquear sobretensiones peligrosas", específicamente en tres aspectos:  

1. ** Proteja el equipo central del desglose **  

Los componentes en los inversores fotovoltaicos, las cajas de unión del panel fotovoltaico y las cajas de combinador tienen límites superiores en la capacidad de soporte de voltaje (por ejemplo, el soporte de voltaje del lado de CC de los inversores suele ser 1000V-1500V). Una vez que el voltaje de sobretensión excede este límite, los componentes se agotarán instantáneamente, con costos de mantenimiento que a menudo van desde miles hasta decenas de miles de yuanes. Los SPD pueden realizar electricidad en el abrir y cerrar de ojos (generalmente ≤25 nanosegundos) cuando se produce un aumento, desviando el exceso de voltaje/corriente al suelo, equivalente a "bloquear balas" para el equipo.  

2. ** Evite el cierre repentino del sistema o mal funcionamiento **  

Incluso si un aumento no quema directamente el equipo, puede interferir con el chip de control del inversor, lo que hace que el inversor informe falsamente fallas y se desconecte de la cuadrícula. Por ejemplo, después de una tormenta eléctrica, muchos sistemas fotovoltaicos residenciales de repente dejan de generar electricidad; esto probablemente se deba a las oleadas que afectan al inversor. Instalar el SPD derecho puede reducir tales "problemas injustificados" y garantizar la generación estable de energía del sistema.  

3. ** Extienda la vida útil general del sistema fotovoltaico **  

Pequeñas oleadas frecuentes (por ejemplo, las causadas por las fluctuaciones diarias de la red) pueden dañar los circuitos de módulos e inversores "con el tiempo", como el envejecimiento de los condensadores de aceleración. SPDS puede filtrar estas pequeñas oleadas, extendiendo indirectamente la vida útil de todo el sistema fotovoltaico (generalmente en 3-5 años adicionales).

## iii. Paso clave: ¿Cómo seleccionar un SPD adecuado para su sistema fotovoltaico?

Seleccionar un SPD no se trata de "cuanto más grande, mejor" o "cuanto más barato, más rentable". Requiere centrarse en tres parámetros centrales de su sistema y seguir cuatro pasos:  

### Paso 1: Primero, aclare el "nivel de voltaje" del sistema

Este es el requisito previo más básico: el voltaje nominal del SPD debe coincidir con los voltajes del lado de CC y el lado de CA del sistema fotovoltaico:  

-** PV residencial (generalmente 3-10kW) **: El voltaje del lado de DC es generalmente 300V-800V; Seleccione un SPD con un voltaje de CC nominal (UC) ≥800V. El lado de CA está conectado a una cuadrícula de 220V; Seleccione un SPD con un voltaje de CA nominal (UC) ≥250V.  

-** PV comercial/industrial (generalmente 50kW y superior) **: El voltaje del lado de CC puede alcanzar 1000V-1500V; La UC del SPD debe ser ≥1500V. El lado de CA está conectado a una cuadrícula de potencia trifásica de 380 V; Seleccione un SPD con UC ≥420V.  

*Nota: si el voltaje nominal del SPD es más bajo que el voltaje del sistema, se agotará; Si es demasiado alto, no puede activar la protección de manera oportuna.*

### Paso 2: Seleccione "Capacidad de transporte de corriente" basada en la energía del sistema

La capacidad de transporte de corriente (IIMP o IN) representa la corriente máxima de aumento que un SPD puede soportar. Si es demasiado pequeño, el SPD será desglosado por el aumento; Si es demasiado grande, será una pérdida de dinero:  

- ** Sistemas residenciales (3-10kW) **: Si no hay edificios altos cerca y la probabilidad de golpe de rayo es baja, un SPD con in = 20ka (forma de onda de 8/20 μs) es suficiente; Si se encuentra en áreas montañosas o regiones propensas a tormentas eléctricas, un SPD con in = 40ka es más confiable.  

- ** Sistemas comerciales/industriales (50kW y más) **: Para SPDS en el extremo frontal de las cajas e inversores de combinadores, se recomienda seleccionar aquellos con IN = 40KA-60Ka; Para las centrales eléctricas a gran escala (nivel MW), se requiere una SPD primaria adicional con IN≥100KA en el lado de alto voltaje.  

*Dato curioso: 8/20 μs es la forma de onda de sobretensión más común en los sistemas fotovoltaicos, lo que significa que se necesitan 8 microsegundos para que la corriente de aumento se eleve de 0 a su pico y 20 microsegundos para caer a la mitad del pico.

### Paso 3: verifique el "nivel de protección" y coincida con la ubicación de instalación

Los SPD en los sistemas fotovoltaicos requieren "protección jerárquica", y se deben seleccionar diferentes niveles de SPDS para diferentes ubicaciones:  

- ** Protección primaria (entrada del sistema) **: Por ejemplo, el cuadro de distribución principal de la matriz fotovoltaica y el extremo frontal del gabinete conectado a la cuadrícula. Seleccione un SPD "Clase B" (capaz de resistir grandes corrientes de rayos directos) con una gran capacidad de transporte de corriente (por encima de 40ka).  

- ** Protección secundaria (delantero del equipo) **: Por ejemplo, los extremos de entrada de inversores y cajas de combinadores. Seleccione un SPD "Clase C" (protege contra rayos inducidos y sobretensiones operativas) con una capacidad de transporte de corriente de 20KA-40Ka.  

- ** Protección terciaria (extremo frontal componente) **: Por ejemplo, las placas de circuitos internos de los inversores y el equipo de monitoreo. Seleccione un SPD "Clase D" (protege contra pequeñas oleadas) con una capacidad de transporte de corriente de 10KA-20Ka.  

*Los sistemas residenciales deben tener al menos protección secundaria (delantero del inversor + gabinete conectado a la cuadrícula), mientras que los sistemas comerciales deben estar equipados con los tres niveles de protección.*

### Paso 4: No pase por alto "certificación y compatibilidad"

- ** Certificación **: Asegúrese de seleccionar SPDS con certificaciones internacionales o nacionales, como la certificación CE de la UE y la certificación CQC de China. Evite comprar "productos de tres no" (muchos SPD de baja calidad fallan después de unos meses de uso).  

- ** Compatibilidad **: Preste atención a si el tipo de interfaz de SPD (por ejemplo, bloque o enchufe de terminal) coincide con los cables PV. Al mismo tiempo, confirme que el tamaño de instalación del SPD puede caber en el cuadro de distribución (las cajas de distribución residencial tienen espacio limitado, por lo que no compre de gran tamaño).

## IV. Recordatorio final: la instalación correcta es tan importante como la selección correcta

1. ** Instale cerca del equipo protegido **: El SPD debe instalarse lo más cerca posible del equipo protegido (por ejemplo, dentro de 1 metro de la parte delantera del inversor). Cuanto más corto sea el cable, mejor será el efecto de protección;  

2. ** Grounding confiable **: La resistencia a tierra del cable de conexión a tierra del SPD debe ser ≤4Ω. La mala conexión a tierra evitará que se desvíe la corriente de aumento, lo que hace que el SPD sea inútil;  

3. ** Inspección regular **: Antes de la temporada de tormentas eléctricas cada año, verifique la luz indicadora del SPD (debe ser verde en condiciones normales; si se vuelve rojo o sale, se requiere reemplazo). Se recomienda reemplazar los SPD residenciales cada 3-5 años y comerciales cada 2-3 años.

Si su sistema fotovoltaico tiene parámetros específicos (como potencia o ubicación de instalación), puede agregarlos en los comentarios y puedo ayudarlo a refinar las sugerencias de selección. También puede compartir cualquier problema relacionado con la sobretensión que haya encontrado, ¡para que podamos evitar trampas juntos!