Kaj je napaka enosmernega loka?
Obločna krivda je pretok električne energije skozi zračno režo prek molekul ioniziranega plina. Medtem ko se zrak običajno šteje za neprevodni medij, lahko velika potencialna razlika (napetost) med dvema vodnikoma v neposredni bližini povzroči, da se molekule zraka razgradijo v svoje ionizirane sestavine (imenovane‘plazme’), ki lahko nato prenese naboj z ene elektrode na drugo.
Temperatura električnega loka je odvisna od številnih dejavnikov, na primer od ravni pretoka toka, vendar je pri tipičnem PV sistemu dovolj vroča, da lahko stopi steklo, baker in aluminij ter sproži zgorevanje okoliških materialov.
Napake enosmernega loka se pojavijo na enosmernih kablih PV sončnih sistemov.
Shematski diagram– Strunski pretvornik sončnega sistema z nezaščitenim enosmernim kablom. Kabli, spoji in električna oprema, ki so izpostavljeni napakam enosmernega loka, so prikazani rdeče
Je težava z lokom na električnih sistemih izmeničnega toka? ŠT
Obloka v običajnih električnih sistemih z izmeničnim tokom ni običajna nevarnost. To je deloma zato, ker so se standardi, prakse in zasnove komponent v elektroindustriji v zadnjih 100 letih razvili do točke, ko so sodobne instalacije izmeničnega toka zelo varne.
V sistemih izmeničnega toka je oblok manj težaven, saj se obloki z izmeničnim tokom samodejno ugasnejo, ko se napetost spreminja in pri standardnih napajalnih omrežjih stokrat na sekundo prehaja skozi 0 voltov. Da se lok lahko vzdržuje, morajo biti pogoji za zagon loka stalno prisotni. DC ostane na neprekinjeni napetosti in po vzpostavitvi loka se bo nadaljeval, dokler je enosmerna napetost
Ali se napake enosmernega loka pojavljajo na vseh sončnih sistemih? ŠT
Napake enosmernega loka se pojavijo samo na sistemih pretvornikov nizov, ki imajo nezaščitena enosmerna napetostna vezja nad približno 80 voltov enosmernega toka.
Kje se v sončnem sistemu pojavljajo napake enosmernega loka?
Napake se lahko pojavijo kjer koli na enosmernem kablu, ki poteka od solarnih modulov na strehi do pretvornika strune, ki je običajno nameščen ob glavni stikalni plošči. V enosmernem tokokrogu majhnega domačega sončnega sistema (2kW) je približno 26 priključkov, ki jih na mestu izvede solarni inštalater, in približno 50 priključkov v 5kW sistemu. Vse te povezave, ki jih izvede solarni monter, so potencialna točka okvare.
Obstajajo tudi dodatni priključki znotraj solarnih modulov, enosmernih izolatorjev in pretvornika nizov, ki so potencialne točke okvare.
Kakšne so vrste napak enosmernega loka, ki se pojavljajo na sončnih sistemih z uporabo pretvornikov nizov?
Obstajajo tri pogoste vrste napak DC-loka:
Serije– Serijski lok se pojavi, ko je povezava prekinjena, medtem ko PV proizvaja tok. Vsaka prekinitvena povezava v enosmernem tokokrogu lahko povzroči napako enosmernega loka. Ti priključki lahko vključujejo spajkane spoje znotraj modula, kompresijske žične povezave, konektorje, ki se uporabljajo na vodnikih žic, pritrjenih na PV module, povezave v enosmernih izolatorjih, povezave v pretvorniku, katero koli enosmerno vezje v pretvorniku ali katero koli enosmerno napeljavo v niz vezja.
Vzporedno– Vzporedni loki se pojavijo, ko pride do okvare izolacijskega sistema in tok teče med pozitivnim in negativnim. Dva vodnika nasprotne polarnosti v istem enosmernem tokokrogu se pogosto vodita v neposredni bližini. Izolacija med obema žicama lahko postane neučinkovita zaradi živali, ki jih žvečijo, UV razpada, krhkosti, razpok, vdora vlage in mehanskih poškodb. Vzporedne ločne napake se lahko nadaljujejo vzdolž vodnikov do materialov, ki gorijo na poti.
Na zemljo– Ta napaka zahteva le okvaro enega izolacijskega sistema na tla. To je lahko okvir solarnega modula, nosilci solarnih sklopov, streha ali katera koli druga ozemljena površina.
Pogosto se napaka lahko začne kot ena vrsta napake (npr. Zaporedna napaka), vendar se razvije v drugo vrsto napake (npr. Vzporedna napaka).
Kaj lahko sproži napako enosmernega loka?
Okvara kontinuitete vodnika zaradi:
·Odvečni sklepi zaradi slabe namestitve
·Ohlapni sklepi zaradi nekakovostnih povezav
·Korozija spojev skozi čas
Razčlenitev izolacijskega sistema:
·Razgradnja izolacije skozi čas zaradi izpostavljenosti UV-žarkom
·Razpoka izolacije skozi čas zaradi temperaturnih sprememb (vroče– hladno)
·Razgradnja izolacije zaradi staranja
·Poškodbe izolacije glodalcev, žuželk, ptic
·Poškodba izolacije med namestitvijo
·Poškodbe izolacije zaradi prihodnjih gradbenih del
·Vdor vode v kable, kanale.
·Vdor vode v enosmerne izolatorje zaradi slabe namestitve
·Vdor vode v enosmerne izolatorje zaradi razgradnje tesnil skozi čas
·Vdor vode v pretvornik
·Vdor vode v solarni modul ali razdelilno omarico
Ali je treba zaradi napak DC-loka skrbeti?DA
Napake enosmernega loka so bile ugotovljene kot glavni vzrok za več kot 400 požarov v gospodinjstvih in komercialnih stavbah v Avstraliji– kurjenje požarov, ki ogrožajo varnost potnikov in povzročajo materialno škodo. Napake enosmernega loka povzročajo tudi znatno škodo na sončni opremi.
Najbolj kakovostne komponente kablov za enosmerni tok lahko izberete in namestite z največjo skrbnostjo. Vendar pa bo sčasoma prišlo do izolacije kablov in razgradnje vodnikov, kar lahko povzroči napako enosmernega loka.
Če vidite ali slišite napako enosmernega loka, lahko izklop pretvornika zaustavi oblok?ŠT
Napake enosmernega loka se pojavljajo na enosmernem kablu pod solarnim nizom, kjer koli vzdolž enosmernega kabla od solarnega polja na strehi do pretvornika strune in celo znotraj pretvornika nizov. Izklop pretvornika ne izklopi enosmernega ožičenja. Enosmerna napeljava od sončne celice do pretvornika deluje pod napetostjo, kadar sije sonce in te napeljave ni mogoče ločiti. Izklop pretvornika torej ne bo odpravil napake enosmernega loka. Odvisno od lokacije napake lahko z uporabo strešnega enosmernega izolatorja napako izolirate in ugasnete oblok, vendar bo to zahtevalo dostop do strehe in iskanje ustreznega enosmernega izolatorja. Prekinitev napake enosmernega loka z izolatorjem ni brez lastnih nevarnosti in bi se štela le za skrajno možnost.
Ali pretvorniki nizov z vgrajeno zaščito pred ločnimi zaščitami zagotavljajo zaščito za vse vrste napak enosmernega loka?ŠT
Zdaj je na voljo nekaj pretvornikov nizov z vgrajenim odkrivanjem napak obloka. Vendar ti NE zaznajo in izolirajo vseh vrst napak enosmernega loka, naštetih zgoraj.
Pretvorniki z vgrajeno identiteto zaznavanja loka enosmerna napaka obloka z uporabo šuma na enosmernem kablu, ki ga proizvaja lok. Ko je lok zaznan, bo enosmerni tokokrog na pretvorniku izoliran. To bo ugasnilo a‘serije’ oblok, vendar NE bo ugasnil a‘vzporedno’ ali‘tla’ lok napake. Enosmerni kabli pod solarno mrežo in do razsmernika ostanejo vklopljeni, ko je enosmerni tokokrog na pretvorniku izoliran. Vzporedna ali zemeljska napaka se bo še naprej obločila na sončnih sistemih z uporabo pretvornikov nizov z zaščito pred enosmernim tokom.
Ali se napake enosmernega loka pojavljajo samo na enosmernih izolatorjih?ŠT
Nekateri solarni inštalaterji imajo splošno prepričanje, da se napake enosmernega loka pojavljajo samo pri enosmernih izolatorjih. To ni pravilno. Napake enosmernega loka se pojavijo povsod, kjer so na enosmernih kablih spoji, okvara kontinuitete kabla ali okvara izolacije. To se dogaja na solarnih modulih, enosmernih konektorjih, enosmernih kablih, spojih v enosmernih izolatorjih ali znotraj pretvornika.
Ali je odstranjevanje enosmernih izolatorjev na strehi možnost za zmanjšanje napak enosmernega loka?ŠT
Če ne namestite strešnih enosmernih izolatorjev, boste zagotovo odpravili možnost, da v prihodnosti ne bodo uspeli. Vendar osnovna električna teorija narekuje, da je treba izolirati generator električne energije čim bližje viru. Če na primer pride do napake na enosmernem kablu v strešni votlini ali kjer koli med solarnimi moduli in pretvornikom strune, mora biti sistem opremljen z načinom za izklop napajanja za izolacijo napake. Če je bila oseba dovolj nesrečna, da je stopila v stik z enosmernim kablom, je običajni postopek varnega reševanja izolacijo oskrbe pred poskusom reševanja.
Torej, čeprav se zdi, da je odstranitev strešnega enosmernega izolatorja enostaven način preprečevanja njihove okvare, ni praktično, da sistem v primeru okvare ali nesreče zapusti sistem brez možnosti izolacije sončnega polja.
Bo odstranitev enosmernih izolatorjev preprečila napake enosmernega loka?ŠT
Napake enosmernega loka se pojavijo povsod, kjer so na enosmernih kablih spoji, okvara kontinuitete kabla ali okvara izolacije kabla. Če je bil enosmerni izolator zamenjan z razdelilno omarico ali razdelilno omarico enosmernega konektorja, se bodo napake še naprej pojavljale na tej točki kot tudi na drugih točkah enosmernega tokokroga.
Najučinkovitejši pristop k preprečevanju napak enosmernega loka je odprava prisotnosti nevarnih enosmernih napetosti z uporabo mikroinverterjev ali uporaba nekaterih enosmerno optimiziranih sistemov z varnim enosmernim tokom.
Ali se verjetnost napak enosmernega loka povečuje, ko se sončni sistemi z pretvorniki nizov starajo?DA
Verjetnost napake enosmernega loka se povečuje s staranjem sončnih sistemov. To je zato, ker spoji v enosmernem ožičenju sčasoma korodirajo, povečujejo impedanco, kar povzroča toploto in okvaro kontinuitete spoja, kar povzroči enosmerno ločno napako. Tudi tesnila na izolatorjih, ceveh itd. Se sčasoma razgradijo, kar omogoča povečanje vode, kar lahko povzroči napako enosmernega loka.
Glodalci, žuželke, ptice lahko poškodujejo izolacijo, bodoča dela lahko poškodujejo izolacijo ali pa se izolacija sčasoma preprosto poslabša.
Ali je res, da dokler je nameščen enosmerni sončni sistem v skladu z avstralskimi standardi (AS5033) in se uporabljajo kakovostna oprema in postopki namestitve, potem sistem‘varno’?ŠT
Številni so primeri požarov, ki so se začeli zaradi obravnavane opreme‘visoka kvaliteta’ v času namestitve, le da ga je proizvajalec leta pozneje odpoklical zaradi proizvodnih ali konstrukcijskih napak. Te napake se pogosto pojavijo šele, ko sistem deluje že nekaj let.
Namestitev sončnih sistemov na roove je težka in včasih nevarna naloga, zlasti v pogosto vročih in neprijetnih razmerah. Ti pogoji niso ugodni za popolno izdelavo in potreben je le trenutni zamik koncentracije, da razdelilne omarice ali enosmernega izolatorja ne zategnete s pravilnim navorom– ki sčasoma propadejo zaradi vdora vode. Praktične izkušnje so, da lahko tudi najboljši trgovec občasno naredi napake, pri sistemih enosmernega toka pa imajo lahko te katastrofalne posledice.
Avstralski standardi (zlasti AS5033) se zelo trudijo, da bi poskušali odpraviti vse verjetne vzroke napak enosmernega loka znotraj sončnega sistema. Vzpostavljeni so strogi režimi pregledov (veliko bolj kot katera koli običajna električna napeljava), kljub temu pa se v Avstraliji vsak dan pojavljajo številni primeri katastrofalnih napak enosmernega loka, ki se na sončnih sistemih enosmernega toka pojavljajo vsak dan. Že to bi moralo odgovoriti na vprašanje, ali upoštevanje obstoječih avstralskih standardov zadostuje za odpravo napak enosmernega loka.
Edini način za odpravo nevarnosti napak enosmernega loka je odprava same nevarne enosmerne napetosti iz sistema ali uporaba tehnologije, posebej zasnovane za zmanjšanje napetosti sistema na varno raven v primeru okvare.
Ali lahko redno vzdrževanje prepreči napake enosmernega loka na solarnih sistemih z pretvorniki niza in nezaščitenimi enosmernimi kabli?ŠT
Obstaja splošno prepričanje, da če je enosmerni sončni sistem z nezaščitenim srednjenapetostnim enosmernim kablom nameščen v skladu z avstralskimi standardi AS5033 in ga redno vzdržuje, je popolnoma varen. To ni res. Sončni monter lahko redno vzdržuje sončni sistem. Vendar pa lahko tudi tisto noč po pregledu ali katero koli noč po pregledu glodalec, oposum itd. Ugrizne skozi izolacijo enosmernega kabla. Ko sonce vzhaja, sončne celice začnejo proizvajati električno energijo, goli vodniki postanejo pod napetostjo, kar povzroči napako enosmernega loka in požar v stavbi. Solarni inštalater praktično ne more preveriti, ali so vsa tesnila nepremočljiva, kar preprečuje vdor vode, in tudi, da vsi kabelski spoji niso korodirani in izpostavljeni visoki impedanci.
Preprosto ni vzdrževalnega programa, ki bi lahko preprečil napako enosmernega loka na solarnih sistemih z pretvorniki nizov in nezaščitenim enosmernim kablom.
Ali se to zgodi samo v Avstraliji?ŠT
Združene države vodijo Avstralijo pri reševanju tega problema. Leta 2014 so prek nacionalnega električnega zakonika (NEC) uvedli zahteve po hitrem izklopu sončnih žarkov. To izključi enosmerni kabel s strehe na pretvornik, ko je sistem izklopljen. Čeprav je to pomagalo, se incidenti napak enosmernega loka z solarnim nizom nadaljujejo. zato zdaj načrtujejo uvedbo ukrepov v skladu z NEC2017 glede hitrega izklopa ravni sončne celice, da se omeji največja enosmerna napetost v nizih na 80 V enosmernega toka ali manj, ko se sistem izklopi. Hitro zaustavitev nivoja sončne celice bo zagotovila večjo varnost za nujne službe in vse, ki lahko pridejo v stik s sončnim sistemom.
Združeno kraljestvo je problem prepoznalo in izvedlo podrobno preiskavo sončnih požarov, ki so jih povzročile napake DC-loka.
(Referenca s https://www.acsolarwarehouse.com/)
