Aurinkosähköisten sähköntuotantojärjestelmien käyttöönoton jälkeen aurinkosähkövoimaloiden aiheuttamia palo-onnettomuuksia on sattunut ajoittain ympäri maailmaa. Tätä taustaa vasten yhä useammat ihmiset ovat ymmärtäneet ja arvostaneet aurinkosähkömoduulin{1}tason nopeaa sammuttamista...
Aurinkosähköjärjestelmien Solar Rapid Shutdown, kuten nimestä voi päätellä, on katkaista nopeasti yhteys kunkin aurinkosähkömoduulin välillä. Tätä konseptia ehdotti Yhdysvaltain National Electrical Code (NEC). Jo vuonna 2014 julkaistiin NEC2014 690.12 "Module-level Self-Shutdown Solution" -standardi, joka asetti vaatimukset aurinkosähköjärjestelmien nopealle sammutukselle.
NEC690.12:n vuoden 2017 versiossa tälle nopealle sammutukselle - asetettiin tiukat vaatimukset 305 mm:n etäisyydellä aurinkosähkömatriisista rajana, 30 s sisällä pikasammutuslaitteen aktivoitumisesta raja-alueen ulkopuolella oleva jännite laskee alle 30 V:n, ja jännite vaaditaan rajan alle 8 V. "moduuli-tason sammutus". Standardin uusimmassa 2020-versiossa termiä "nopea sammutus" on muutettu ja laajennettu edelleen, ja ehdotetaan "PV-vaaranhallintajärjestelmää". Uusi standardi edellyttää, että aurinkosähköjärjestelmässä on "PV hazard control system", jotta aurinkosähköjärjestelmästä saadaan hallittava tila kriittisissä tilanteissa. Toisin sanoen "PV hazard control system" -järjestelmän avulla voidaan saavuttaa komponenttitason sammutus, ja 30 sekunnin sisällä nopean sammutuksen aloittamisesta raja-alueen jännite laskee alle 80 V:n.
Aurinkosähkömoduulin{0}}tason nopean sammutuksen periaate
Aurinkosähkömoduulin{0}}tason nopea sammutustila
Aurinkosähkömoduulien nopean sammutuksen periaate sisältää pääasiassa kaksi näkökohtaa: sammutusmenetelmän ja sammutusperiaatteen.
On kaksi päätapaa sammuttaa aurinkosähkömoduulin taso nopeasti: mekaaninen sammutus ja sähköinen sammutus.
1. Mekaaninen sammutus: Mekaaninen sammutus tarkoittaa aurinkosähkömoduulin irrottamista piiristä mekaanisen laitteen kautta aurinkopaneelin lähtötehon pysäyttämiseksi. Yleisiä mekaanisia sammutusmenetelmiä ovat kytkimet, veitsikytkimet ja katkaisijat. Mekaanisen sammutuksen etuja ovat yksinkertainen rakenne ja korkea luotettavuus, mutta toiminta on suhteellisen hidasta ja vaatii manuaalista puuttumista.
2. Sähköinen sammutus: Sähköinen sammutus tarkoittaa aurinkosähkömoduulin irrottamista piiristä sähkökomponenttien kautta aurinkopaneelin lähtötehon katkaisemiseksi. Yleisiä sähköisiä sammutusmenetelmiä ovat releet, tyristorit ja tehotransistorit. Sähköisen sammutuksen etuja ovat nopea toimintanopeus ja suuri tarkkuus, mutta tarvitaan ulkoinen virtalähde ja piiriohjaus.SammutusperiaateNopean sammutuksen periaate aurinkosähkömoduulin tasolla sisältää pääasiassa kaksi menetelmää: jännitteen sammutuksen ja virran sammutuksen.
1. Jännitteen sammutus: Jännitteen katkaisu tarkoittaa aurinkosähkömoduulin automaattista irrottamista virtapiiristä mittaamalla aurinkosähkömoduulin lähtöjännite. Kun jännite ylittää asetetun arvon, aurinkosähkömoduuli irrotetaan automaattisesti piiristä. Tämä menetelmä voi tehokkaasti estää aurinkosähkömoduulien vaurioitumisen liiallisesta jännitteestä. Jännitteen sammutuksen avain on valvoa jännitettä ja vertailla sitä asetettuun arvoon. Kun jännite ylittää asetetun arvon, se sammutetaan sähköisesti tai mekaanisesti.
2. Nykyinen sammutus: Nykyinen sammutus mittaa aurinkosähkömoduulin lähtövirtaa. Kun virta ylittää asetetun arvon, aurinkosähkömoduuli irrotetaan automaattisesti piiristä. Tämä menetelmä voi tehokkaasti estää lämpövaurion tai käänteisen virtauksen aurinkosähkömoduuliin liiallisesta virrasta johtuen. Avain nykyiseen sammutukseen on seurata virtaa ja verrata sitä asetettuun arvoon. Kun virta ylittää asetetun arvon, se sammutetaan sähköisesti tai mekaanisesti.
Jännite- ja virrankatkaisun lisäksi nämä kaksi voidaan yhdistää myös vivuston sammuttamista varten. Esimerkiksi kun aurinkosähkömoduulin lähtöjännite ylittää asetetun arvon tai lähtövirta ylittää asetetun arvon, sammutustoiminto suoritetaan samanaikaisesti aurinkosähkömoduulin suojaamiseksi tehokkaammin.
Aurinkosähkömoduulin{0}}tason nopea sammutus tarkoittaa aurinkosähkömoduulin irrottamista virtapiiristä mekaanisesti tai sähköisesti aurinkopaneelin lähtötehon pysäyttämiseksi. Sammutusmenetelmiä ovat mekaaninen ja sähköinen sammutus, ja sammutusperiaatteita ovat jännite- ja virtakatkaisu. Näiden sammutusmenetelmien ja -periaatteiden soveltaminen voi tehokkaasti suojata aurinkosähkömoduuleja, pidentää niiden käyttöikää ja varmistaa aurinkosähköjärjestelmien turvallisen ja vakaan toiminnan.
Miksi aurinkosähkömoduulien nopea sammuttaminen on niin tärkeää?
Aurinkosähkövoimaloiden tulipaloihin on monia syitä. Laitteisiin, joissa on suurin palovaara, ovat invertterit, kytkentärasiat, kaapelit ja moduulit. Niin kauan kuin se on sähköjärjestelmä, on olemassa virrasta johtuva tulipalon vaara. Lisäksi aurinkosähköteknologian edistymisen myötä aurinkosähkötuotteiden tehotasoa ja virtajännitettä on jatkuvasti parannettu. Aurinkosähköjärjestelmä on päivitetty alkuperäisestä 600 V:sta 1000 V:iin ja hiljattain asteittain 1500 V:iin. Suuremmat jännitteet aiheuttavat todennäköisemmin tulipaloja. Aurinkosähkövoimaloiden tulipalot ovat suuri haaste palomiehille. Tulipalon jälkeen järjestelmässä syntyy edelleen satojen tai jopa tuhansien volttien korkeita jännitteitä. Jos palomiehet kiirehtivät pelastamaan, heidän henkensä on uhattuna. Moduulitason nopean sammutustoiminnon avulla palomiehet voivat nopeasti katkaista moduulien välisen yhteyden ja pelastaa voimalaitoksen.
Johtopäätös
Vaikka komponenttitasoisten pikasammutuslaitteiden asentamista on edelleen vaikea edistää useimmissa osissa maailmaa useiden tekijöiden, kuten hinnan, vuoksi, on kuitenkin sanottava, että komponenttitason nopea sammutus on erittäin tärkeä toiminto aurinkosähkövoimaloiden turvallisuuden kannalta. Uskon, että teknologian jatkuvan kehittymisen, turvallisuusmääräysten yleistymisen ja täytäntöönpanon sekä turvallisuustietoisuuden asteittaisen vahvistumisen myötä tätä tekniikkaa käytetään yhä enemmän suojaamaan useampia voimalaitoksia.
