Семінар Solis * 11 Як спроєктувати ефективніший блискавковідвід на електростанціях для побутових потреб?

Обґрунтування
Електростанції для побутових потреб, як правило, встановлюють на покрівлі житлових будівель з великою металевою поверхнею, значною висотою від землі і незахищеному місці. Отже, електростанції легко стають ціллю блискавок під час грози. Якщо електростанції не забезпечить надійну систему блискавковідводу та заземлення, ймовірність потрапляння блискавки вкрай висока і це може спричинити пожежу, проблеми з безпекою електроенергії і майнові втрати та шкоду життю.
Індустрія сонячних електростанцій удосконалилась, а проєктування і спорудження системи стали більш стандартизованими. Проте, досі існують сумніви щодо вимог до блискавковідводу. Повне проєктування і спорудження системи у цьому документі відповідає вимогам до компонентів, кронштейнів, інверторів, розподільчих щитків і кабелів заземлення.
Чому ж руйнування через блискавку досі так часто трапляються? Щоб відповісти на це запитання, ми поділимося з вами інформацією для вирішення проблем, яких легко запобігти під час монтажу, а також способами поліпшення ефективності захисту системи.
ЧАСТИНА 1. Загальні рішення блискавковідводу

Діаграма 1. Стандартний план блискавковідводу (похилий дах зліва і плоский дах справа) 

На територіях з відносно меншою частотністю появи блискавок зазвичай використовують методи заземлення, зображені на Діаграмі 1, без встановлення додаткових штанг блискавковідводу. Якщо система встановлена на плоскому даху, то заземлення відбувається через покриття інвертора або з’єднується з існуючою системою блискавковідводу. Така система блискавковідводу ймовірно є неефективною для територій з високою частотністю появи блискавок.

ЧАСТИНА 2. Удосконалене рішення блискавковідводу

Перед прийняттям рішення щодо ефективного блискавковідводу системи сонячної електроенергії, нам потрібно ознайомитися з основними типами ударів блискавки. 

Класифікація ударів блискавки

Тип І: потрапляє безпосередньо в масив сонячних панелей, через петлю постійного струму в інвертор, має назву прямий удар блискавки
Тип ІІ: електростатична реакція (або електромагнітна індукція), що виникає біля квадратної матриці, має назву індукований удар блискавки
Тип ІІІ: потрапляє в допоміжний направляючий блискавку пристрій, захоплює інвертор серією зустрічних ударів заземленої мережі блискавковідводу, має назву віддзеркалений удар блискавки
Найпоширеніші типи блискавок, що потрапляють в електростанції для побутових потреб, це тип І і тип ІІ: прямі блискавки та індуковані удари блискавки. Якщо майно знаходиться на території, схильній до появи блискавок, або на даху є інші високі металеві об’єкти, наприклад, сонячні термонагрівачі, водяні баки або супутникові антени, ймовірність потрапляння цих двох типів блискавок є вищою. На етапі проєктування слід удосконалити і підсилити блискавковідвід.

Металеве обладнання на даху

З метою покращення ефективності блискавковідводу в електростанціях для побутових потреб, окрім втілення стандартних заходів блискавковідводу, слід взяти до уваги наступні пункти:
1) Якщо система має високу потужність або розташовується на території з високою частотністю появи блискавок, необхідно встановлювати штангу блискавковідводу поряд з масивом сонячних панелей;
2) Якщо на даху є інші металеві установки, сторона постійного струму фотоелектричної системи повинна знаходитися якомога далі від цих конструкцій. Переконайтесь, що опора фотоелектричної системи не торкається до цих конструкцій. Також рекомендовано встановити на даху штангу блискавковідводу.
3) Зменшити загальну територію пересічення електропроводки фотоелектричної системи, щоб зменшити силу індукованого удару блискавки.
4) Рекомендовано застосовувати різні рішення блискавковідводу для фотоелектричної системи та уникати простого з’єднання з початковою системою блискавковідводу будівлі.

Удосконалене рішення блискавковідводу (похилий дах/рівний дах)

ЧАСТИНА 3. Практичні приклади застосування
Даний проєкт знаходиться у м. Фенхуа, Китай. Відповідно до статистичних даних, виходячи з середньої щорічної кількості днів появи блискавки, що налічує понад 75 разів, ця територія вважається схильною до появи блискавок. Місцеві житлові будівлі мають переважно плоскі дахи, а загальна встановлена потужність складає 28кВт, з інвертором GCI-25K-5G, отже була встановлена система блискавковідводу, показана на рисунку далі.

Місцеве рішення блискавковідводу фотоелектричної системи

Окрім блискавковідводу будівлі для сонячних масивів, кронштейнів, інверторів та розподільчих щитків, система блискавковідводу проєкту підсилює безпеку на основі вищевказаного плану:
1) Переконайтесь, що обидва заземлення, електричне (внутрішнє) і покривне (зовнішнє), відповідно з’єднані, особливо для найбільш вразливих ділянок системи.

Захисне заземлення інвертора

1) Додані чотири сталеві стержневі блискавковідводи довжиною 1,5м і діаметром 10мм у чотирьох кутах масиву, приварені до власних блискавковідводів будівлі для зменшення впливу прямих ударів блискавки на систему.

Додаткова штанга блискавковідводу

Окреме заземлення сонячних електростанцій для побутових потреб: вибрати локацію, де ґрунт товстий і достатньо вологий, викопати отвір глибиною 1,5м, далі за допомогою круглої сталі діаметром Φ8 зробити окреме заземлення. (40*4мм листову сталь теж можна використати або круглу сталь Φ10). Опір заземлення – 2,68Ω, що відповідає вимогам не перевищувати 4Ω.

ЧАСТИНА 4. Підсумок
Блискавковідвід і заземлення сонячних електростанцій для побутових потреб неможна ігнорувати. Тому, під час установки системи ми повинні не лише брати до уваги науково-обґрунтовані технології блискавковідводу і заземлення, але і підсилювати блискавковідвід системи відповідно до місцевих умов. Декількома словами, слід уважно ознайомитися зі способами захисту вашої сонячної електростанції від блискавок, оскільки ретельно продумана турбота і прискіпливе ставлення на етапі проєктування і встановлення може сприяти уникненню багатьох проблем згодом. Безпечна та стабільна система блискавковідводу і заземлення може уникнути руйнування системи і навіть особистих чи майнових втрат.