Мълнията е често срещана причина за повреди във фотоволтаични (PV) и вятърни електрически системи.Вреден удар може да възникне от мълния, която удря на голямо разстояние от системата или дори между облаци.Но повечето щети от мълния могат да бъдат предотвратени.Ето някои от най-рентабилните техники, които са общоприети от инсталаторите на енергийни системи, базирани на десетилетия опит.Следвайте този съвет и имате много добър шанс да избегнете повреда от мълния във вашата система за възобновяема енергия (ВЕ).
Заземете се
Заземяването е най-основната техника за защита срещу повреда от мълния.Не можете да спрете мълния, но можете да му дадете директен път към земята, който да заобиколи ценното ви оборудване и безопасно да разреди вълната в земята.Електрическият път към земята постоянно ще освобождава статично електричество, което се натрупва в надземна структура.Често това предотвратява привличането на мълния на първо място.
Мълниеотводите и предпазителите от пренапрежение са предназначени да предпазват електронно оборудване чрез абсорбиране на електрически удари.Тези устройства обаче не са заместител на доброто заземяване.Те функционират само във връзка с ефективно заземяване.Заземителната система е важна част от вашата кабелна инфраструктура.Инсталирайте го преди или докато е инсталирано захранващото окабеляване.В противен случай, след като системата заработи, този важен компонент може никога да не бъде отметнат в списъка със задачи.
Първата стъпка в заземяването е да се изгради път на разреждане към земята чрез свързване (взаимосвързване) на всички метални структурни компоненти и електрически кутии, като рамки на фотоволтаични модули, монтажни стелажи и кули на вятърни генератори.Националният електрически кодекс (NEC), член 250 и член 690.41 до 690.47 определят съответстващи на кода размери, материали и техники на проводници.Избягвайте остри завои на заземяващите проводници - високите токови удари не обичат да завиват в тесни ъгли и могат лесно да прескочат до близкото окабеляване.Обърнете специално внимание на закрепванията на меден проводник към алуминиеви структурни елементи (особено рамки на фотоволтаични модули).Използвайте съединители с надпис „AL/CU“ и крепежни елементи от неръждаема стомана, които намаляват потенциала за корозия.Заземяващите проводници на DC и AC вериги също ще бъдат свързани към тази заземителна система.(Вижте статиите на Code Corner за заземяване на фотоволтаични масиви в HP102 и HP103 за повече съвети.)
Заземителни пръти
Най-слабият аспект на много инсталации е връзката със самата земя.В края на краищата, не можете просто да завинтите проводник към планетата!Вместо това трябва да заровите или забиете прът от проводим, некорозиращ метал (обикновено мед) в земята и да се уверите, че по-голямата част от повърхността му влиза в контакт с проводяща (това означава влажна) почва.По този начин, когато по линията се появи статично електричество или пренапрежение, електроните могат да се отцедят в земята с минимално съпротивление.
По подобен начин на начина, по който дренажното поле разсейва водата, заземяването действа за разсейване на електрони.Ако дренажната тръба не се изпразни адекватно в земята, възникват резервни копия.Когато електроните се връщат обратно, те прескачат празнината (образувайки електрическа дъга) към вашето захранващо окабеляване, през вашето оборудване и едва след това към земята.
За да предотвратите това, монтирайте един или повече заземителни пръти с медно покритие с дължина 8 фута (2,4 м), 5/8 инча (16 мм), за предпочитане във влажна земя.Обикновено една пръчка не е достатъчна, особено при суха земя.В райони, където земята става изключително суха, монтирайте няколко пръта, като ги разположите на разстояние най-малко 6 фута (3 м) една от друга и ги свържете заедно с гол меден проводник, заровен.Алтернативен подход е да заровите #6 (13 mm2), двоен #8 (8 mm2) или по-голям гол меден проводник в изкоп с дължина най-малко 100 фута (30 m).(Голият меден заземяващ проводник също може да бъде прекаран по дъното на изкоп, който пренася водопроводни или канализационни тръби или други електрически проводници.) Или срежете заземяващия проводник наполовина и го разпръснете в две посоки.Свържете единия край на всеки заровен проводник към заземителната система.
Опитайте се да насочите част от системата към по-влажни зони, като например там, където се оттича покрив или където трябва да се поливат растения.Ако наблизо има стоманен корпус на кладенец, можете да го използвате като заземителен прът (направете здрава, болтова връзка към корпуса).
При влажен климат бетонните долни краища на монтиран на земята или стълб масив, или кула на вятърен генератор, или заземителни пръти, обвити в бетон, няма да осигурят идеално заземяване.На тези места бетонът обикновено ще бъде по-малко проводим от влажната почва около основите.Ако случаят е такъв, монтирайте заземителен прът в земята до бетона в основата на масива или в основата на кулата на вашия ветрогенератор и при всяка котва на опъваща жица, след което ги свържете всички заедно с оголен, заровен проводник.
В сух или сух климат често е вярно обратното – бетонните основи може да имат по-високо съдържание на влага от околната почва и предлагат икономична възможност за заземяване.Ако арматура с дължина 20 фута (или повече) трябва да бъде вградена в бетон, самата арматура може да служи като заземяващ прът.(Забележка: Това трябва да се планира преди изливането на бетона.) Този метод на заземяване е често срещан на сухи места и е описан в NEC, член 250.52 (A3), „Електрод, обвит в бетон“.
Ако не сте сигурни кой е най-добрият метод за заземяване за вашето местоположение, говорете с вашия електрически инспектор по време на фазата на проектиране на вашата система.Не можете да имате твърде много заземяване.На сухо място използвайте всяка възможност за инсталиране на излишни заземителни пръти, заровени проводници и т.н. За да избегнете корозия, използвайте само одобрен хардуер за свързване към заземителни пръти.Използвайте медни болтове, за да снаждате надеждно заземяващите проводници.
Заземяване на електрически вериги
За окабеляване на сгради, NEC изисква едната страна на DC захранваща система да бъде свързана или „свързана“ към земята.AC частта на такава система също трябва да бъде заземена по конвенционалния начин на всяка свързана към мрежата система.(Това е вярно в Съединените щати. В други страни незаземените електрически вериги са норма.) Заземяването на захранващата система е необходимо за модерна домашна система в Съединените щати.От съществено значение е постояннотоковият минус и променливотоковото неутрално полюсване да са свързани към земята само в една точка в съответните си системи и двете към една и съща точка в заземителната система.Това се прави на централното захранващо табло.
Производителите на някои самостоятелни системи с едно предназначение (като соларни водни помпи и радиоретранслатори) препоръчват да не се заземява захранващата верига.Обърнете се към инструкциите на производителя за конкретни препоръки.
Масивно окабеляване и техника "усукана двойка".
Окабеляването на масива трябва да използва минимална дължина на телта, пъхната в металната рамка.Положителните и отрицателните проводници трябва да са с еднаква дължина и да се движат заедно, когато е възможно.Това ще сведе до минимум индукцията на прекомерно напрежение между проводниците.Метален тръбопровод (заземен) също добавя слой защита.Погребете дълги проводници на открито, вместо да ги пускате над главата.Кабел от 100 фута (30 м) или повече е като антена - ще получи вълни дори от светкавици в облаците.Подобни пренапрежения все още могат да възникнат, дори ако проводниците са заровени, но повечето монтажници са съгласни, че заровеното предавателно окабеляване допълнително ограничава възможността от повреда от мълния.
Проста стратегия за намаляване на чувствителността към пренапрежения е техниката на "усуканата двойка", която помага за изравняване и премахване на всички индуцирани напрежения между два или повече проводника.Може да е трудно да се намери подходящ захранващ кабел, който вече е усукан, така че ето какво да направите: Поставете чифт захранващи проводници по земята.Поставете пръчка между жиците и ги завъртете заедно.На всеки 30 фута (10 м) редувайте посоката.(Това е много по-лесно, отколкото да се опитвате да усуквате цялото разстояние в една посока.) Електрическа бормашина понякога може да се използва и за усукване на кабели, в зависимост от размера на проводника.Просто закрепете краищата на окабеляването в патронника на бормашината и оставете действието на бормашината да усуче кабелите заедно.Уверете се, че работите с бормашината на възможно най-ниската скорост, ако опитате тази техника.
Не е необходимо заземяващият проводник да се усуква със захранващите проводници.За погребение използвайте гола медна жица;ако използвате тръбопровод, прекарайте заземяващия проводник извън тръбопровода.Допълнителният земен контакт ще подобри заземяването на системата.
Използвайте кабел с усукана двойка за всякакви комуникационни или контролни кабели (например кабел с поплавъчен превключвател за изключване при пълен резервоар на соларна водна помпа).Този проводник с по-малък габарит е лесно достъпен в предварително усукани, многократни или единични кабели.Можете също така да закупите екраниран кабел с усукана двойка, който има метално фолио, заобикалящо усуканите проводници, и обикновено отделен, гол проводник за „източване“.Заземете екранировката на кабела и дренажния проводник само в единия край, за да елиминирате възможността за създаване на заземяващ контур (по-малко директен път към земята) в окабеляването.
Допълнителна мълниезащита
В допълнение към обширните мерки за заземяване се препоръчват специализирани устройства за защита от пренапрежение и (евентуално) гръмоотводи за обекти с някое от следните условия:
• Изолирано място на високо място в зона със силна мълния
• Суха, камениста или по друг начин слабо проводима почва
• Телът е по-дълъг от 100 фута (30 м)
Гръмоотводи
Защитите от мълнии (пренапрежение) са проектирани да абсорбират пикове на напрежението, причинени от електрически бури (или извън спецификациите електрозахранване) и ефективно позволяват на пренапрежението да заобиколи захранващите кабели и вашето оборудване.Защитите от пренапрежение трябва да се инсталират в двата края на всеки дълъг проводник, който е свързан към която и да е част от вашата система, включително AC линии от инвертор.Разрядниците се произвеждат за различни напрежения както за AC, така и за DC.Уверете се, че използвате подходящите предпазители за вашето приложение.Много системни инсталатори рутинно използват ограничители на пренапрежение Delta, които са евтини и предлагат известна защита, когато заплахата от мълния е умерена, но тези устройства вече не са в списъка на UL.
Отводителите PolyPhaser и Transtector са висококачествени продукти за предразположени към мълнии обекти и по-големи инсталации.Тези издръжливи модули предлагат стабилна защита и съвместимост с голямо разнообразие от системни напрежения.Някои устройства имат индикатори за показване на режими на повреда.
Гръмоотводи
„Гръмоотводи“ са устройства за статично разреждане, които се поставят над сгради и слънчеви електрически масиви и се свързват към земята.Те са предназначени да предотвратят натрупването на статичен заряд и евентуалната йонизация на околната атмосфера.Те могат да помогнат за предотвратяване на удар и могат да осигурят път за много висок ток към земята, ако се случи удар.Съвременните устройства са с форма на шип, често с множество точки.
Осветителните пръти обикновено се използват само на места, които изпитват екстремни електрически бури.Ако смятате, че вашият сайт попада в тази категория, наемете изпълнител с опит в мълниезащитата.Ако инсталаторът на вашата система не е толкова квалифициран, помислете за консултация със специалист по мълниезащита, преди системата да бъде инсталирана.Ако е възможно, изберете сертифициран инсталатор от Северноамериканския съвет на сертифицираните енергийни специалисти (NABCEP) (вижте Access).Въпреки че този сертификат не е специфичен за мълниезащита, той може да бъде индикация за нивото на цялостна компетентност на монтажника.
Извън полезрението, не от ума
Голяма част от работата по мълниезащитата е заровена и извън полезрението.За да сте сигурни, че ще бъде направено правилно, запишете го в договора(ите) си с вашия инсталатор на системата, електротехник, багерист, водопроводчик, сондаж на кладенци или всеки, който извършва земни работи, които ще включват вашата заземителна система.
Време на публикуване: 10 август 2020 г