آشنایی با تابلو برق DC/AC حفاظتی نیروگاه خورشیدی

یکی چالش های پیش رو در احداث نیروگاه خورشیدی، حفاظت الکتریکی از تجهیزات نیروگاه خورشیدی در مقابل اضافه بار، اتصال کوتاه، اضافه ولتاژ و جریان است که بخشی از آن مربوط به شبکه و ساختار سیستم است و بخش بزرگی ناشی از برخورد صاعقه به خطوط قدرت یا اطراف نیروگاه خورشیدی است.

به منظور افزایش ایمنی و جلوگیری از آسیب به قطعات سیستم در مقابل این خطرات به طور معمول در هر نیروگاه خورشیدی حداقل از دو تابلو حفاظتی AC و DC استفاده می شود. تابلو حفاظتی DC قبل اینورتر و بعد از پنل خورشیدی نصب می شود و وظیفه آن حفظت از اینورتر، پنل خورشیدی و خطوط انتقال است و در مقابل تابلو AC از اینورتر و خطوط در سمت AC حفاظت می کند.

همچنین به واسطه این تابلو ها می توان برای عیب یابی سیستم اتصال ها را به صورت موقت قطع نمود. در ادامه این نوشته قصد داریم به برسی هر کدام از این تابلو ها به صورت مجزا بپردازیم پس در ادامه با مجله آموزشی سولارنیرو همراه باشید.

از راست به چپ (تابلو برق DC با چهار استرینگ – تابلو برق AC سه فاز )

 

تابلو DC نیروگاه خورشیدی

این تابلو به طور معمول بعد از پنل خورشیدی و قبل از اینورتر نصب می شود. سیم استرینگ های نیروگاه خورشیدی که از سمت پنل خورشیدی می آید ابتدا وارد این تابلو می شود و از خروجی تابلو حفاظتی DC به سمت اینورتر می رود. به طور معمول در نیروگاه خورشیدی کوچک در ظرفیت های زیر 100 کیلووات به دلیل کم بودن فاصله پنل ها تا اینورتر فقط از یک تابلو برق DC استفاده می شود و در صورت افزایش فاصله بیش از 15 تا 20 متر بر طبق استاندارد توصیه می شود از دو تابلو برق DC یکی در کنار سازه پنل خورشیدی و دیگیری در کنار اینورتر استفاده شود.

هر تابلو برق حداقل از دو قطعه حفاظتی فیوز و سرج ارستر تشکیل شده است.از دیگر قطعات نصب شده در تابلو های حفاظتی DC نیروگاه خورشیدی می توان به کلید های Breaker ولتاژ بالا به منظور قطع سیستم زیر بار، فیوز گچی به منظور حفاظت از سیم ها در مقابل اضافه جریان و چراغ سیگنال استفاده می شود. این قطعات به طور معمول در نیروگاه خورشیدی 100 کیلووات به بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

دو عدد تابلو برق DC نیروگاه 25 کیلووات متصل به شبکه با تجهیزات برند پروجوی

فیوز حفاظتی DC در نیروگاه خورشیدی

فیوز ها از اضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه، اضافه بار و همچنین جریان برگشتی به سمت پنل خورشیدی حفاظت می کنند. در برخی سیستم ها ممکن است بیش از یک استرینگ در مدار وجود داشته باشد که در این حالت جریان برگشتی از اینورتر یا استرینگ های ممکن است به یک استرینگ از پنل خورشیدی آسیب وارد کند.

به طور معمول سر راه هر استرینگ از ورودی به اینورتر یک جفت فیوز سیلندری نوع gPV قرار داده می شود تا در صورت اضافه جریان فیوز بسوزد و از آسیب های احتمالی جلوگیری شود. فیوز های نوع gPV از لحاظ مدت زمان قطع کاملا برای نیروگاه خورشیدی بهینه شده اند و به طور معمول در پایه فیوز های مخصوص خود قرار می گیرند. نمونه این فیوز به همراه پایه فیوز آن در تصویر زیر قابل مشاهده است.

یک نمونه فیوز سیلندری نوع gPV به همراه پایه فیوز برند پروجوی

سرج ارستر DC در نیروگاه خورشیدی

قطعه مهم دیگر در تابلو برق DC نیروگاه خورشیدی، سرج ارستر است. این قطعه حفاظتی مخصوص اضافه ولتاژ ناگهانی ناشی از برخورد صاعقه به خطوط و یا محیط نیروگاه خورشیدی است. پس از برخورد صاعقه یک ولتاژ بالا در خطوط ایجاد شده و این ولتاژ لحظه ای می تواند منجر به آسیب به ورودی اینورتر شود. ارستر به طور معمول بین خطوط انتقال انرژی و سیم ارت قرار می گیرد و در صورت طراحی درست می تواند در این شرایط خطوط را اتصال کوتاه و خطر اضافه ولتاژ را از بین ببرد.

سرج ارستر های مورد استفاده در نیروگاه خورشیدی به طور معمول در کلاس های B و C و B+C هستند که بسته به نوع سیستم ارت و وجود راد حفاظتی یکی از این کلاس ها انتخاب می شود اما کلاس C یا همان تیپ 2 دارای بیشترین استفاده است. لازم به ذکر است برخی از اینورتر ها دارای سرج ارستر داخلی هستند اما توصیه می شود از سرج ارستر خارجی نیز در تابلو حفاظتی استفاده شود.

یک نمونه ارستر DC با ولتاژ ۱۰۰۰ ولت برند پروجوی

 

تابلو AC نیروگاه خورشیدی

این تابلو برق دقیقا بعد از اینورتر و قبل از شبکه برق شهری قرار می گیرد. در نیروگاه های بزرگ تر ممکن است این تابلو نیز به دو قسمت تابلو حفاظتی AC و تابلو ترکیب تقسیم شود که در قسمت ترکیب به طور معمول خروجی تمامی اینورتر ها با یکدیگر موازی می شود و سپس به شبکه یا ترانس افزاینده متصل می شود.

در تابلو برق AC به طور معمول از کلید های حفاظتی مانند کلید مینیاتوری، کلید اتوماتیک یا در نیروگاه های بزرگ از کلید هوایی استفاده می شود. تمامی این کلید ها می توانند در شرایط اضافه بار یا اتصال کوتاه، خروجی را قطع نمایند که به دلیل ساختار آن ها می توان مجددا پس از عیب یابی سیستم را وصل شبکه نمود.

ارستر AC نیز همانند ارستر DC در خروجی اینورتر ها قرار می گیرد تا هرگونه اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه اعمال شده به خطوط قدرت را خنثی و از آسیب رسیدن به اینورتر جلوگیری کند. در تصویر زیر می توانید یک نمونه ارستر تکفاز و سه فاز AC را مشاهده نمایید.

سرج ارستر سه فاز + نول کلاس C برند پروجوی

 

در نیروگاه های توان بالا به طور معمول از چند اینورتر متصل به شبکه استفاده می شود. برای مثال یک نیروگاه 100 کیلووات می تواند از 2 عدد اینورتر 50 کیلووات تشکیل شود که خروجی آن ها با یکدیگر موازی می شود . در این حالت می توان برای هر اینورتر از یک ارستر AC به صورت مجزا در خروجی استفاده نمود. همچنین هر اینورتر باید شامل یک کلید حفاظتی MCB یا MCCB در خروجی باشد و در نهایت پس از ترکیب خروجی ها از یک کلید حفاظتی برای حفاظت و مجزا سازی کل مجموعه از شبکه برق اصلی استفاده می شود.

در تصویر زیر می توانید یک تابلوی AC برای نیروگاه 20 کیلووات و یک تابلو AC برای نیروگاه 200 کیلووات را مشاهده نمایید.

 

تابلو برق AC نیروگاه خورشیدی ۲۰ کیلووات و ۱۰۰ کیلووات

 

از دیگر قطعات مورد استفاده در تابلو برق AC می توان به کلید حفاظت از نشتی جریان RCD، چراغ سیگنال، اندازه گیر جریان و ولتاژ، چراغ سیگنال و کلید های قطع و وصل ساده اشاره نمود.

 

استاندارد های ساخت تابلو برق AC/DC نیروگاه خورشیدی

در حال حاضر استاندارد های مشخصی در مورد ساخت و مونتاژ تابلو برق مخصوص نیروگاه خورشیدی وجود ندارد و ساخت مونتاژ آن در حال حاضر بر اساس قوانین مورد تایید اداره برق و تابلو برق های صنعتی صورت می گیرد. به همین منظور توصیه می شود در هنگام سفارش یا آماده سازی تابلو برق نیروگاه خورشیدی، به نکات مهم زیر توجه شود.

• تابلو برق باید دارای فضای کافی جهت مونتاژ درست تمامی قطعات باشد طوری که محدودیتی در فضا وجود نداشته باشد و در صورت امکان فضایی جهت توسعه و اضافه شدن قطعات در آینده وجود داشته باشد.
• برای فضای بیرونی حتما از تابلو برق با IP65 استفاده شود. برای این منظور می توان از تابلو برق پلی کربنات یا تابلو برق فلزی با پوشش رنگ الکترواستاتیک (کوره ای) و لبه بارانی استفاده شود.
• به منظور اتصال کابل ها و سیم ها از فلکسی و گلند مخصوص و ترجیحا ضد آب استفاده شود
• تمامی سیم ها داخل داکت شیاردار قرار بگیرد و برای اتصال به قطعات و ترمینال از سر سیم مخصوص استفاده شود
• در ورودی و خروجی تابلو از ترمینال تابلویی متناسب با سیم بندی داخل تابلو استفاده شود و جهت اتصال سیم ارت از شین ارت مخصوص و با کیفیت که بر روی سینی تابلو قرار می گیرد استفاده شود. همچنین بدنه تابلو برق فلزی باید به سیستم ارت وصل شود. این قضیه شامل درب تابلو نیز می شود.
• توصیه می شود در تابلو AC از چراغ سیگنال برای اطلاع از وضعیت برق شهر استفاده شود
• در تابلو برق AC نیروگاه توان بالا از شمش مسی و مقره مخصوص جهت اتصال ها استفاده شود و اندازه شمش متناسب با کلید های حفاظتی در نظر گرفته شود
• توصیه می شود به منظور مونتاژ و دمونتاژ بهتر کلید های حفاظتی از پل گالوانیزه برای اتصال کلید حفاظتی به تابلو استفاده شود
• توصیه می شود برای ورودی و خروجی تابلو AC توان بالا از شمش مسی استفاده شود

 

در این نوشته سعی کردیم تا شما عزیزان را به صورت مختصر با تابلو برق AC/DC نیروگاه برق خورشیدی آشنا کنیم. در صورتی که تمایل به مطاله نوشته های مشابه دارید می توانید به مجله آموزشی سولارنیرو مراجعه نمایید.