Фотоволтаичната система стои на най-високото и най-откритото място в имота – покрива. Това я прави и една от най-изложените на атмосферни въздействия електрически инсталации в дома или предприятието. Гръмотевиците не е нужно да ударят директно в панелите, за да причинят щети: близкият удар индуцира пренапрежения в дългите кабели, които могат да повредят инвертора, батериите, системата за мониторинг и дори уредите в сградата. В тази статия обясняваме какво представлява защитата от мълнии и пренапрежения при фотоволтаична система и на какво да обърнете внимание още при проектирането.

Директен удар и индуцирано пренапрежение – каква е разликата

При директен удар мълнията попада в сградата или в самата конструкция с панелите. Токът е огромен и, ако няма правилно изградена мълниезащита, може да предизвика пожар и сериозни механични повреди.

Много по-честият случай е индуцираното пренапрежение. Мълния, ударила на стотици метри от вас – в дърво, стълб или съседна сграда, създава силно електромагнитно поле. То индуцира кратки, но високи импулси на напрежението в проводниците. Кабелите на фотоволтаичната система от панелите до инвертора често са дълги и образуват големи контури, затова са особено податливи. Подобни импулси могат да дойдат и откъм електроразпределителната мрежа.

Затова защитата има две части: външна мълниезащита (която поема директния удар) и вътрешна защита от пренапрежения (която пази електрониката).

Външна мълниезащита: нужна ли е на моя покрив?

Не всяка сграда задължително има или изисква мълниезащитна инсталация. Нуждата се определя от оценка на риска според стандарта БДС EN 62305 и зависи от местоположението, височината и предназначението на сградата, околния терен и други фактори. За промишлени сгради, обществени обекти и големи покривни централи тази оценка е особено важна.

Ако сградата вече има мълниеприемници и токоотводи, монтажът на панели трябва да се съобрази с тях:

• Разделително разстояние. Панелите и конструкцията трябва да са на определено разстояние от елементите на мълниезащитата, за да не прескочи искра към тях. Разстоянието се изчислява от проектанта за конкретната сграда.
• Зона на защита. Панелите трябва да попадат в защитената зона на мълниеприемниците, а не да стърчат над нея.
• Без сенки. Мълниеприемниците се разполагат така, че да не засенчват модулите, защото дори малка сянка намалява производството на цял стринг.

Когато разделителното разстояние не може да се спази, конструкцията се свързва към мълниезащитата, но тогава изискванията към защитата от пренапрежения стават по-строги. Това е решение, което се взема при проектирането, а не на място по време на монтажа.

Защита от пренапрежения (SPD) на DC и AC страната

Устройствата за защита от пренапрежения (на английски SPD, наричани още отводители на пренапрежение) отвеждат опасния импулс към земята, преди той да стигне до чувствителната електроника. При фотоволтаичната система те са нужни на няколко места:

• На постояннотоковата (DC) страна – между панелите и инвертора. Тук се използват специализирани SPD за фотоволтаици, предназначени за постоянно напрежение и съобразени с максималното напрежение на стринга. Обикновен AC отводител не бива да се монтира на DC верига.
• На променливотоковата (AC) страна – между инвертора и главното табло на сградата, както и на входа на захранването откъм мрежата.
• По комуникационните линии – Ethernet, RS485 и други кабели за мониторинг, особено ако са дълги или излизат извън сградата.

Отводителите се делят на тип 1 (за обекти с външна мълниезащита или въздушно захранване, където е възможен частичен ток от директен удар), тип 2 (срещу индуцирани пренапрежения – най-честият случай при жилищни системи) и тип 3 (фина защита непосредствено до чувствителни уреди). Съществуват и комбинирани устройства тип 1+2. Кой тип и къде е нужен, зависи от това дали има външна мълниезащита, от дължината на кабелите и от разположението на инвертора.

Някои инвертори имат вградена защита от пренапрежения, но тя обикновено е от по-нисък клас и не заменя винаги външните отводители. Проверете техническия лист на конкретния модел.

Заземяване и изравняване на потенциалите

Отводителят е полезен само ако има къде да отведе енергията. Затова основата на всяка защита е добре изпълненото заземяване и изравняването на потенциалите:

• металните конструкции и рамките на модулите се свързват към системата за изравняване на потенциалите с проводник с подходящо сечение;
• заземителните връзки на отводителите са възможно най-къси и прави, защото всеки излишен сантиметър проводник увеличава остатъчното напрежение към уреда;
• съпротивлението на заземителя се измерва и се документира в протокол.

Правилно полагане на кабелите

Голяма част от защитата се постига без допълнителни устройства – само с добро полагане на кабелите. Плюсовият и минусовият проводник на всеки стринг трябва да вървят плътно един до друг, за да се намали площта на контура, в който се индуцира напрежение. Кабелите се полагат по възможност в метални кабелни канали, свързани към изравняването на потенциалите, и не се прекарват успоредно на токоотводите на мълниезащитата.

Поддръжка след гръмотевичен сезон

Отводителите се износват: всеки поет импулс ги натоварва. Повечето модули имат визуален индикатор (обикновено зелено/червено прозорче), който показва дали са в изправност. Препоръчваме:

• да проглеждате индикаторите след силни бури и поне веднъж годишно при профилактиката;
• да подменяте сменяемите модули, щом индикаторът покаже повреда – отводителят често „жертва“ себе си, за да спаси инвертора;
• да следите в мониторинга за внезапни грешки за изолация или спиране на инвертора след буря;
• периодично да се проверяват заземителните връзки и съпротивлението на заземителя.

Ако домът ви е застрахован, попитайте застрахователя какви са условията за щети от мълния и пренапрежение – някои полици изискват документирана защита.

Безопасността започва от проекта

Защитата от мълнии и пренапрежения струва малка част от цената на цялата система, а може да спести подмяната на инвертор или батерия. Тя е най-ефективна и най-евтина, когато е предвидена от самото начало – в проекта, а не добавена след първата повреда.

Екипът на 3К Солар от Варна извършва проектиране, монтаж, поддръжка и профилактика на фотоволтаични системи, включително оценка на защитата от пренапрежения при съществуващи инсталации. Независимо дали планирате фотоволтаична система за къща, хибридна система с батерии или система за бизнеса, ще ви помогнем да изберете правилната защита. А ако се интересувате от правилата за безопасна работа с електрически уредби, разгледайте нашите курсове по електробезопасност.

Свържете се с 3К Солар за консултация или профилактичен оглед на вашата система.