Mikä on tasavirtakaarivika?
Kaarivika on sähköenergian virtaus ilmarakon läpi ionisoitujen kaasumolekyylien kautta. Vaikka ilmaa pidetään normaalisti ei-johtavana väliaineena, suuri potentiaaliero (jännite) kahden lähellä olevan johtimen välillä voi aiheuttaa ilmamolekyylien hajoamisen ionisoituneiksi ainesosiksi (kutsutaan‘plasma’), joka voi sitten kuljettaa varauksen yhdestä elektrodista toiseen.
Sähkökaaren lämpötila riippuu useista tekijöistä, kuten virran virtaustasosta, mutta tyypillisestä PV-järjestelmästä se on tarpeeksi kuuma sulattaa lasin, kuparin ja alumiinin ja käynnistämään ympäröivien materiaalien palamisen.
Tasokaarivikoja esiintyy aurinkosähköjärjestelmien tasavirtakaapeleissa.
Kaaviokuva– String invertterin aurinkokunta suojaamattomalla DC-kaapeloinnilla. DC-valokaarivirheille altistuvat kaapeloinnit, liitokset ja sähkölaitteet näkyvät punaisina
Onko ongelma vaihtovirtajärjestelmissä? EI
Valokaaria ei pidetä yleisenä vaarana tavallisissa vaihtovirtajärjestelmissä. Tämä johtuu osittain siitä, että sähköteollisuuden standardit, käytännöt ja komponenttisuunnitelmat ovat kehittyneet noin 100 viime vuoden aikana pisteeseen, jossa modernit vaihtovirtalaitteistot ovat erittäin turvallisia.
Valokaari on vähemmän ongelma vaihtovirtajärjestelmissä, koska vaihtokaaret sammuvat itsestään, kun jännite vaihtelee ja kulkee 0 voltin läpi sata kertaa sekunnissa tavallisissa verkkotarvikkeissa. Jotta kaari olisi itsestään ylläpitävä, kaaren käynnistämisen edellytysten on oltava läsnä jatkuvasti. Tasavirta pysyy jatkuvalla jännitteellä ja kun kaari on muodostettu, se jatkuu niin kauan kuin tasajännite on
Onko DC-valokaarivirheitä kaikissa aurinkokunnissa? EI
Tasavirtakaarivikoja esiintyy vain merkkijännitemuuntajajärjestelmissä, joissa suojaamattomat tasajännitepiirit ovat yli noin 80 voltin tasavirtaa.
Missä aurinkokunnassa esiintyy tasavirtakaarivikoja?
Vikoja voi esiintyä missä tahansa tasavirtajohdotuksessa, joka kulkee katon aurinkomoduuleista merkkijännitemuuntajaan, joka yleensä asennetaan pääkeskuksen viereen. Pienen kotimaisen aurinkokunnan (2kW) tasavirtapiirissä on noin 26 liitäntää, jotka aurinkosähköasentaja suorittaa paikan päällä, ja noin 50 liitäntää 5 kW: n järjestelmässä. Kaikki nämä aurinkosähköasentajan tekemät liitännät ovat mahdollinen vika.
Aurinkomoduulien, tasavirtaerottimien ja merkkijännitemuuntajan sisällä on myös muita liitäntöjä, jotka ovat mahdollisia vikaantumispaikkoja.
Minkä tyyppisiä DC-kaarevikoja esiintyy aurinkokennojärjestelmissä, joissa käytetään merkkijännitemuuntajia?
DC-kaarevikoja on kolme yleistä tyyppiä:
Sarja– Sarjakaari tapahtuu, kun yhteys katkeaa, kun PV tuottaa virtaa. Mikä tahansa DC-piirin jaksottainen liitäntä voi aiheuttaa DC-valokaaren. Näitä liitäntöjä voivat olla juotetut liitokset moduulissa, puristustyyppiset johdinliitännät, PV-moduuleihin kiinnitetyissä johdinliittimissä käytettävät liittimet, DC-erottimien liitännät, invertterin liitännät, kaikki invertterin DC-piirit tai mikä tahansa DC-kaapelointi merkkijono piiri.
Rinnakkainen– Rinnakkaiskaaria esiintyy, kun eristysjärjestelmässä on vika ja virta kulkee positiivisen ja negatiivisen välillä. Kaksi johdinta, joilla on vastakkainen napaisuus samassa tasavirtapiirissä, ajetaan usein lähellä toisiaan. Kahden johtimen välinen eristys voi tulla tehottomaksi, koska eläimet pureskelevat niitä, UV-hajoamista, haurastumista, halkeilua, kosteuden sisäänpääsyä ja mekaanisia vaurioita. Rinnakkaiskaariviat voivat jatkua johtimia pitkin kohti matriisin polttavia materiaaleja.
Laittaa kotiarestiin– Tämä vika vaatii vain yhden eristysjärjestelmän maadoituksen. Tämä voi olla aurinkomoduulin runko, aurinkopaneelihylly, katto tai mikä tahansa muu maadoitettu pinta.
Usein vika voi alkaa yhden tyyppisenä vikana (esim. Sarjavika), mutta voi kehittyä erityyppiseksi vikaksi (esim. Rinnakkainen vika).
Mikä voi laukaista DC-valokaaren vian?
Johtimen jatkuvuuden hajoaminen johtuu:
·Löysät liitokset huonon asennuksen takia
·Löysät liitokset huonolaatuisten liitosten takia
·Nivelten korroosio ajan myötä
Eristysjärjestelmän hajoaminen:
·Eristeen heikkeneminen ajan myötä UV-altistuksen vuoksi
·Eristys halkeilee ajan myötä lämpötilan muutosten vuoksi (kuuma– kylmä)
·Eristeen heikkeneminen ikääntymisen vuoksi
·Jyrsijöiden, hyönteisten, lintujen vaurioitunut eristys
·Eristeen vauriot asennuksen aikana
·Tulevien rakennustöiden aiheuttama vaurio eristämiselle
·Veden pääsy kaapeleihin, putkiin.
·Huonosta asennuksesta vesi pääsee tasavirtaerottimiin
·Veden tunkeutuminen tasavirtaeristimiin johtuen tiivisteiden hajoamisesta ajan myötä
·Vesi pääsee invertteriin
·Veden pääsy aurinkopaneeliin tai kytkentärasiaan
Ovatko DC-kaarivirheet huolestuttavia?JOO
Tasavirtakaariviat on tunnistettu syy yli 400 kotitalous- ja liikerakennusten tulipaloon Australiassa– rakennusten tulipalot, jotka vaarantavat matkustajien turvallisuuden ja aiheuttavat omaisuusvahinkoja. Tasavirtakaariviat aiheuttavat myös merkittäviä vahinkoja aurinkolaitteille.
Laadukkaimmat DC-kaapelointikomponentit voidaan valita ja asentaa erittäin huolellisesti. Kaapelin eristys ja johtimen heikkeneminen tapahtuvat kuitenkin ajan myötä, mikä voi aiheuttaa DC-valokaaren vian.
Jos näet tai kuulet tasavirtakaarivian, voiko invertterin sammuttaminen pysäyttää valokaaren?EI
DC-valokaarivirheitä esiintyy aurinkopaneelin alla olevassa DC-kaapeloinnissa, missä tahansa tasavirtajohdotuksessa katon aurinkopaneelista merkkijonoinvertteriin ja jopa merkkijännitemuuntajaan. Taajuusmuuttajan sammuttaminen ei sammuta tasavirtajohtoa. DC-johdot aurinkopaneelista invertteriin ovat jännitteisiä aina, kun aurinko paistaa eikä ole mitään tapaa eristää tätä johdotusta. Taajuusmuuttajan sammuttaminen ei siis sammuta DC-valokaarivikaa. Vian sijainnista riippuen katon DC-eristimen käyttö voi eristää vian ja sammuttaa valokaaren, mutta tämä edellyttää katolle pääsyä ja sopivan DC-eristimen sijoittamista. Tasavirtakaarivian keskeyttäminen eristimellä ei ole omia vaaroja, ja sitä pidetään vain viimeisenä keinona.
Ovatko sisäänrakennetulla valokaarisuojalla varustetut merkkijännitemuuntajat suojaa kaikentyyppisille tasavirtakaarivioille?EI
Joitakin merkkijännitemuuntajia on nyt saatavana sisäänrakennetulla kaarivian tunnistuksella. Nämä ÄLÄ kuitenkaan havaitse ja eristä kaikkia edellä lueteltuja tasavirtakaarivikoja.
Taajuusmuuttajat, joilla on sisäänrakennettu kaarentunnistustunnus, tasajännitekaarivika käyttämällä kohinaa kaaren tuottamassa tasavirtakaapeloinnissa. Kun kaari on havaittu, vaihtosuuntaajan DC-piiri eristetään. Tämä sammuttaa a‘sarja’ valokaari, mutta EI sammuta a‘rinnakkain’ tai‘maahan’ vikakaari. DC-kaapelointi aurinkopaneelin alla ja alas invertteriin pysyy jännitteisenä, kun DC-piiri eristetään invertterissä. Rinnakkais- tai maasulku jatkuu kaaren muodostumista aurinkokennojärjestelmissä, joissa käytetään DC-kaarivirtasuojattuja vaihtosuuntaajia.
Onko DC-kaarivikoja vain DC-eristimissä?EI
Joidenkin aurinkoasentajien keskuudessa uskotaan, että tasavirtakaarivikoja esiintyy vain tasavirtaerottimissa. Tämä ei ole oikein. DC-kaariviat esiintyvät missä tahansa DC-kaapeleiden liitoksissa, kaapelin jatkuvuuden tai eristeen rikkoutumisessa. Tämä tapahtuu aurinkomoduuleilla, DC-liittimillä, DC-kaapeleilla, DC-erottimien liitoksissa tai invertterin sisällä.
Onko katon tasavirtaerottimien poistaminen vaihtoehto tasakaarivikojen vähentämiseksi?EI
Katon DC-erottimien asentamatta jättäminen eliminoi varmasti mahdollisuuden, että ne epäonnistuvat tulevaisuudessa. Perusteellinen sähköteoria sanelee kuitenkin, että on välttämätöntä pystyä eristämään sähköntuottaja mahdollisimman lähelle lähdettä. Esimerkiksi, jos DC-kaapeloinnissa esiintyy vika kattoontelossa tai missä tahansa aurinkomoduulien ja merkkijännitemuuntajan välissä, järjestelmässä on oltava tapa katkaista virransyöttö vian eristämiseksi. Jos henkilöllä ei ollut tarpeeksi onnea joutua kosketuksiin tasavirtajohtojen kanssa, tavallinen turvallinen pelastusmenettely on eristää syöttö ennen pelastusyritystä.
Joten vaikka katto-DC-eristimen irrottaminen saattaa tuntua helpolta keinolta estää niiden vikaantuminen, ei ole käytännöllistä jättää järjestelmää ilman keinoja eristää aurinkopaneelia vian tai onnettomuuden sattuessa.
Estääkö DC-erottimien poistaminen tasakaariviat?EI
DC-kaariviat esiintyvät missä tahansa DC-kaapeleiden liitoksissa, kaapelin jatkuvuuden tai kaapelin eristeen rikkoutumisessa. Jos tasavirtaeristin korvattiin kytkentärasialla tai tasavirtajohdon liitäntäkotelolla, vikoja esiintyy edelleen tässä ja muissa tasavirtapiirin kohdissa.
Tehokkain tapa estää tasakaariviat on poistaa vaarallisten tasajännitteiden läsnäolo mikroinvertterien avulla tai joidenkin tasavirtaan optimoitujen järjestelmien käyttö turvallisella tasavirralla.
Onko DC-valokaarien todennäköisyys lisääntynyt, kun aurinkokennot, joissa on merkkijännitemuuntajat, ikääntyvät?JOO
Tasokaarivian todennäköisyys kasvaa aurinkokunnan ikääntyessä. Tämä johtuu siitä, että DC-johdotuksen nivelet syövyttävät ajan mittaan lisäämällä impedanssia, aiheuttaen lämpöä ja nivelen jatkuvuuden hajoamisen, mikä johtaa DC-valokaareen. Myös eristimet, putket jne.
Jyrsijät, hyönteiset, linnut voivat vahingoittaa eristystä, tulevat työt voivat vahingoittaa eristystä tai eristys voi yksinkertaisesti heikentyä ajan myötä.
Onko totta, että niin kauan kuin DC-aurinkokunta asennetaan Australian standardien (AS5033) mukaisesti ja käytetään laadukkaita laitteita ja asennuskäytäntöjä, järjestelmä on‘turvallinen’?EI
Huomioon otettujen laitteiden vuoksi on ollut lukuisia tulipalotapauksia‘korkealaatuinen’ asennuksen yhteydessä, jonka valmistaja oli palannut vuosia myöhemmin valmistus- tai suunnitteluvirheiden takia. Usein nämä viat ilmenevät vasta, kun järjestelmä on ollut toiminnassa useita vuosia.
Aurinkokunnan asentaminen katoille on vaikea ja toisinaan vaarallinen tehtävä, erityisesti usein kuumissa ja epämukavissa olosuhteissa. Nämä olosuhteet eivät edistä täydellistä ammattitaitoa, ja tarvitaan vain hetkellinen keskittymisaika, jotta kytkentärasiaa tai tasavirtaeristintä ei kiristetä oikeaan momenttiin– joka lopulta epäonnistuu veden tunkeutumisen vuoksi. Käytännön kokemus on, että jopa paras kauppias voi tehdä virheitä toisinaan ja tasavirtajärjestelmissä näillä virheillä voi olla katastrofaalisia seurauksia.
Australian standardit (erityisesti AS5033) yrittävät pitkälti yrittää poistaa kaikki DC-kaarevikojen todennäköiset syyt aurinkokunnassa. On olemassa tiukkoja tarkastusjärjestelmiä (paljon enemmän kuin mikään muu säännöllinen sähköasennus), ja silti on olemassa lukuisia esimerkkejä katastrofaalisista tasavirtakaarivioista, joita esiintyy tasavirta-aurinkokunnissa päivittäin Australiassa. Pelkästään tämän pitäisi vastata kysymykseen siitä, riittääkö nykyisten Australian standardien noudattaminen tasakaarivikojen poistamiseksi.
Ainoa tapa poistaa tasakaarivikojen riski on poistaa vaarallinen tasajännite itse järjestelmästä tai käyttää tekniikkaa, joka on erityisesti suunniteltu vähentämään järjestelmän jännite turvalliselle tasolle vikatilanteessa.
Voiko säännöllinen huolto estää tasajännitekaariviat aurinkosähköjärjestelmissä, joissa on merkkijännitemuuntajat ja suojaamaton tasajohdotus?EI
Yleisesti uskotaan, että jos DC-aurinkokunta, jossa on suojaamaton keskijännitekaapeli, asennetaan Australian standardien AS5033 mukaisesti ja sitä ylläpidetään säännöllisesti, on täysin turvallista. Tämä ei ole totta. Aurinkosähköasentaja voi ylläpitää aurinkojärjestelmää säännöllisesti. Jopa sinä yönä tarkastuksen jälkeen tai milloin tahansa yönä tarkastuksen jälkeen jyrsijä, possu jne. Voi purra DC-kaapeloinnin eristeen läpi. Kun aurinko nousee, aurinkopaneelit alkavat tuottaa virtaa, paljaat johtimet elävät, aiheuttaen tasavirtakaarivian ja rakennuspalon. Aurinkosähköasentajan on käytännössä mahdotonta tarkistaa, että kaikki tiivisteet ovat vedenpitäviä ja estävät veden sisäänpääsyn.
Yksinkertaisesti ei ole mitään huolto-ohjelmaa, joka voisi estää tasajännitekaarivian aurinkosähköjärjestelmissä, joissa on merkkijännitemuuntajat ja suojaamaton tasajohdotus.
Tapahtuuko tämä vain Australiassa?EI
Yhdysvallat johtaa Australiaa tämän ongelman ratkaisemisessa. Vuonna 2014 he esittivät kansallisen sähkökoodin (NEC) kautta aurinkopaneelien nopean sammuttamisen vaatimukset. Tämä irrottaa tasavirtajohdon katosta invertteriin, kun järjestelmä kytketään pois päältä. Vaikka tämä on auttanut, tasavirtakaarivikoja aurinkojärjestelmän kanssa on jatkettu. Joten he suunnittelevat nyt NEC2017: n mukaisia toimenpiteitä aurinkopaneelitason nopeasta sammuttamisesta, jotta matriisien maksimijännitejännite rajoitettaisiin 80 V DC: een tai alle, kun järjestelmä sammutetaan. Aurinkopaneelitason nopea sammutus parantaa turvallisuutta hätäpalveluille ja kaikille, jotka saattavat joutua kosketuksiin aurinkokunnan kanssa.
Yhdistynyt kuningaskunta on tunnustanut ongelman ja tutkinut yksityiskohtaisesti tasavirtakaarivikojen aiheuttamat aurinkopalot.
(Viite osoitteesta https://www.acsolarwarehouse.com/)
