Важные моменты по молниезащите и заземлению солнечных электростанций

Заземление солнечных электростанций в рамках стандарта IEC 62305-5 является обязательным условием для предотвращения повреждений фотоэлектрических систем вследствие внезапных перенапряжений и ударов молнии. Для того чтобы системы, запланированные как долгосрочные инвестиции, могли вырабатывать энергию с ожидаемой эффективностью, необходимо принять все требуемые меры защиты — при этом данный аспект зачастую игнорируется инвесторами. В этом контексте ниже приведены основные моменты, на которые следует обратить внимание при защите PV-систем от молнии и при их заземлении.

Общие положения по защите солнечных электростанций

В рамках соответствующего стандарта подчеркивается важность четырехуровневой системы защиты. Для предотвращения повреждений PV-установок, вызванных молнией и перенапряжениями, необходимо обеспечить интеграцию следующих четырех систем.

1-Внешняя система молниезащиты: В соответствии со стандартом, на основе пассивных систем должны быть сформированы соответствующие углы защиты по методу катящейся сферы. Система, проектируемая по результатам расчета риска, должна обеспечивать защиту как территории, так и оборудования PV-систем от прямого воздействия удара молнии.

2-Внутренняя система молниезащиты: Использование внутренних систем молниезащиты на линиях AC, DC и коаксиальных линиях предотвращает выгорание системы и её выход из строя при ударах молнии и внезапных перенапряжениях.

3-Система уравнивания потенциалов: Обеспечение уравнивания потенциалов по всей территории объекта устраняет разницу сопротивлений и предотвращает связанные с этим эффекты электромагнитной связи.

4-Система заземления: Фундаментные и функциональные системы заземления, создаваемые на территории и вокруг объекта, обеспечивают долгосрочную защиту станции от неблагоприятных электрических воздействий.

Заземление солнечных электростанций требует профессионализма и опыта.

Для подбора используемых изделий, а также для проектирования и инженерных расчетов системы крайне важно проведение анализа рисков.

В первую очередь необходимо рассчитать молниевую активность защищаемого объекта «E». На основании полученного значения коэффициента «E» следует определить уровень защиты по соответствующей таблице.

Как при крышных, так и при наземных установках, интеграция вышеуказанных четырех систем имеет решающее значение. В соответствии со стандартом TSE EN 62305 все PV-установки должны обеспечивать защиту зон размещения панелей и прилегающей территории с точки зрения безопасности людей и надежности электрических систем. В зависимости от результатов анализа рисков, с учетом вероятности прямых ударов молнии, должна быть спроектирована соответствующая система молниеприемников. Особое внимание следует уделять тому, чтобы молниеотводы, проходящие вблизи оборудования станции, были выполнены из изолированных (испытанных на воздействие молниевого тока) проводников. В противном случае возможны повреждения системы вследствие эффектов электромагнитной связи. Все элементы внешней системы молниезащиты должны успешно пройти испытания на воздействие молниевого тока величиной до 100 кА.

Сооружение системы заземления

Для обеспечения электрической безопасности оборудования станции необходимо выполнение заземления. Проектирование системы заземления и её элементов должно осуществляться в соответствии с Положением о заземлении Министерства энергетики, стандартами TS HD 60364-5-54 и TSE EN 50164.

При устройстве фундаментного заземления, а также функционального и эксплуатационного заземления, основное внимание должно уделяться качеству применяемых материалов и их долговечности с точки зрения коррозионной стойкости. Например, для заземляющей полосы размером 30×3,5 мм стандарт TSE EN 50164 предусматривает минимальную толщину покрытия 70 микрон. Проект заземления должен разрабатываться квалифицированным инженером с учетом характеристик грунта. Использование антикоррозионной ленты и обеспечение биметаллической совместимости имеют большое значение. Инверторы, установленные на объекте, а также AC-части системы подлежат обязательному заземлению. Для оборудования, смонтированного на конструкциях, необходимо предусматривать дополнительные меры заземления.

При наземных установках, в зависимости от условий, под панелями следует формировать сетки с ячейками не более 20×20 м и объединять их с кольцевым контуром, проложенным по периметру. Каждая конструкция и элемент оборудования должны быть подключены к этому универсальному заземлению через шины уравнивания потенциалов. Все расчеты должны выполняться квалифицированным инженером.

Проводник уравнивания потенциалов

Соединение уравнивания потенциалов является мерой защиты, применяемой для предотвращения ситуации, при которой электрическая установка в аварийном режиме может иметь более высокий потенциал относительно земли. При реализации данной меры разность потенциалов между землей и другими частями устраняется, что сводит риск поражения электрическим током к минимуму. Соответствующие части установки классифицируются как открытые проводящие части или посторонние проводящие части.

Во многих PV-системах отсутствуют элементы, относящиеся к открытым или посторонним проводящим частям, поэтому уравнивание потенциалов зачастую не требуется. В случае необходимости его выполнения следует использовать соответствующее дерево принятия решений. На DC-стороне PV-установки на этапе проектирования должна быть предусмотрена двойная или усиленная изоляция. В этом случае компоненты системы изолированы, и дополнительное защитное уравнивание потенциалов не требуется.

Изолированный спусковой проводник является неотъемлемой частью надежной и безопасной системы.

Все элементы оборудования на объекте должны быть соединены с локальными шинами уравнивания потенциалов посредством проводника уравнивания потенциалов. Внешняя система молниезащиты также должна быть подключена к данному проводнику. Однако подключения к шинам уравнивания потенциалов внутри объекта должны выполняться через ограничители перенапряжения со spark gap, что обеспечивает мгновенное подавление возможных импульсов.