Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

Populární 60. ...

Oblíbená konference elektrotechniků, která se v posledních letech konala v ...

OBO: Vkládací ...

Vkládací lišty jsou samozřejmostí. V případě instalačních ...
 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Důvěryhodnost média
Které čtyři možnosti v přenosu informací označíte za důvěryhodnější?
Hlasu ze záznamu
Hlasu přímého přenosu
Videozáznamům
Živým videopřenosům
Zprávám z doslechu
Osobnímu kontaktu
Textu odborných tiskovin a webu
Fotografie časopisu a novin

[ Výsledky | Hlasování ]
Hlasů : 981
Bazar
Osobní nástroje

DEHN: Fotovoltaické elektrárny a ochrana před bleskem


Document Actions
DEHN: Fotovoltaické elektrárny a ochrana před bleskem
Vzhledem k neustále sílícímu trendu prosazování alternativních a především obnovitelných zdrojů energie je možné se stále častěji setkávat s fotovoltaickými zdroji, které využívají nejdostupnější zdroj energie – Slunce. V současné době již není ... Tipy a triky při instalaci přepěťových ochran (část 8)
Dalibor Šalanský, Jan Hájek, ze dne: 3.07.2007


Fotovoltaické elektrárny a ochrana před bleskem

Vzhledem k neustále sílícímu trendu prosazování alternativních a především obnovitelných zdrojů energie je možné se stále častěji setkávat s fotovoltaickými zdroji, které využívají nejdostupnější zdroj energie – Slunce. V současné době již není využívání tohoto zdroje energie v České republice, ať již v podobě rozsáhlých ploch slunečních elektráren, panelů umístěných na střechách administrativních budov a škol nebo malých zdrojů energie na střechách rodinných domků (obr. 1), žádnou výjimkou.


Klik pro větší náhled.

Obr. 1. Sluneční kolektory na střeše rodinného domku

Z principu fotovoltaických (FV) elektráren vyplývá, že FV panely pro svou funkci a pro dosažení co největšího vyrobeného výkonu musí být instalovány v místě s co nejdelší dobou slunečního svitu. Těmito místy jsou fasády a střechy objektů nebo rozsáhlé plochy velkých elektráren o výměře několika stovek čtverečních metrů. Téměř vždy jde o místo, které je ohroženo přímým úderem blesku, neboť sběrná plocha pro určení pravděpodobnosti úderu blesku, zejména u velkých elektráren s výkonem řádově stovek kilowattů, je skutečně velká. Elektrárny jsou navíc postaveny v lokalitě, v jejímž nejbližším okolí není žádný vysoký objekt, který by snad mohl být náhodným jímačem (výškové budovy, stromy apod.). Důvodem je skutečnost, že v časných ranních a pozdních odpoledních hodinách tyto objekty vytvářejí stín. Situace FV elektráren je z hlediska ochrany před bleskem skutečně nepříznivá, navíc jsou použité komponenty citlivé i na přepětí šířící se distribuční soustavou. Typická hodnota izolační pevnosti FV panelu je přibližně 1kV a měniče 4kV. Při ochraně před bleskem je třeba počítat i s tím, že výstupní stejnosměrné napětí z FV článků se pohybuje v rozmezí 200 až 600V. Jestliže se tedy majitel rozhodne zařízení chránit před bleskem a přepětím, s největší pravděpodobností nevystačí jen např. s ochranami pro běžné napájecí instalace, ale bude pro něj výhodnější obrátit se na odborníka.

Je skutečně třeba FV elektrárnu chránit před bleskem (popř. spínacím přepětím), když je pojištěná?
V první řadě je zapotřebí zajistit její trvalý bezporuchový provoz. FV aplikace nejsou investicí s rychlou návratností, která by se zhodnotila během dvou či tří let. Běžná návratnost investovaných peněz při zachování současných výkupních cen elektrické energie vyráběné FV elektrárnou se pohybuje v rozpětí osmi až dvanácti let. Vstupní náklady na 1kW se pohybují mezi 80 000 a 130 000 korunami. Jakýkoliv výpadek provozu se projeví např. zhoršenou možností splácet poskytnutý úvěr. Převážná většina FV panelů instalovaných v České republice je složena výhradně ze zahraničních komponent. Jejich poškození je spojeno s výměnou za nové prvky, které nebývají vždy „po ruce“. Čekací doba může být i několik týdnů; to se projeví na ztrátovosti uvedené aplikace. Pro pojišťovací společnosti nejsou FV aplikace příliš výhodným obchodem vzhledem k velkému riziku jejich poškození. Například podle Svazu německých pojišťoven tvoří škody způsobené přepětím a bleskem až 45% z celkově vyplácených částek. Situace bude nejspíše obdobná jako u větrných elektráren. Trend v provozování FV elektráren se bude projevovat růstem cen jejich pojištění a zaváděním spoluúčasti klienta na škodě, přičemž výše spoluúčasti se bude odvíjet od míry rizika ohrožení aplikace. Jestliže se tedy klient rozhodne zmíněné riziko snížit, projeví se tato skutečnost na jím vynaložených nákladech na pojištění a rovněž vyloučením práce a starostí při řešení škod.

Návrhy řešení ochrany před bleskem je možné rozdělit do tří skupin:

  1. Malé FV elektrárny s panely na střeše rodinného domku.
  2. Velké FV elektrárny s panely na plochých střechách.
  3. Fotovoltaické pole – sluneční elektrárna.

Skupinu podle bodu 1 lze rozdělit do několika podskupin:

  • 1.1 Panely na střeše rodinného domu se střešní krytinou z nevodivého materiálu,
    kdy:
    a) celou aplikaci je možné umístit do ochranného prostoru jímací soustavy,
    b) celou aplikaci není možné umístit do ochranného prostoru jímací soustavy.
  • 1.2 Panely na střeše rodinného domu se střešní krytinou z vodivého materiálu Návrh řešení ochrany před bleskem podle 1.1a
    V tomto případě je třeba především zkontrolovat prostorové řešení rozmístění panelů na střeše objektu. Panely budou umístěny v dostatečné vzdálenosti s od jímací soustavy. Ochranný prostor jímací soustavy je možné ještě zvětšit jímači na hřebenáčích nebo využitím malých pomocných jímačů vytvořených z kousků drátu. Vše je zřejmé z obr. 2.


Klik pro větší náhled.

Obr. 2. Ochranný úhel jímací soustavy podle 1.1a

Důležité upozornění:
Nosnou konstrukci FV panelů je třeba pospojit s ekvipotenciální přípojnicí (EP) měděným vodičem (lanem) o minimálním průřezu 6mm2. Vodič pospojování ani kabely od FV článků se nikde nesmí přiblížit k jímací soustavě na vzdálenost menší, než je vypočítaná vzdálenost s. Při této variantě umístění FV panelů je zapotřebí se dále zabývat pouze indukovaným přepětím. Přímý úder blesku nebo nekontrolované přeskoky nehrozí. Podle výstupního stejnosměrného napětí z FV panelů je nutné zvolit přepěťovou ochranu, která bude umístěna co nejblíže
k FV panelům pro jejich ochranu před indukovaným přepětím. Na vstupu do měniče bude instalována stejná přepěťová ochrana pro zabezpečení bezporuchového provozu měniče.
Poznámka:
Jeli vzdálenost mezi FV panely a měničem řádově několik metrů (měřeno po vedení), není třeba instalovat svodiče přepětí na oba konce, ale postačí je umístit pouze u měničů. Taková situace nastane v mnoha případech. Měniče se často instalují těsně pod střechou. Toto řešení má několik výhod, neboť po objektu není taženo stejnosměrné vedení s poměrně vysokým napětím, které navíc nelze v podstatě vypnout. Dále je třeba se zaměřit na ochranu celé aplikace ze strany distribuční soustavy, neboť odtud bude ohrožena přece jenom častěji než od přímého úderu blesku do objektu (spínací přepětí, blízké i vzdálené údery blesku, jejichž energie se šíří distribuční soustavou do značných vzdáleností). A zde je nutné věnovat velkou pozornost způsobu napojení FV elektrárny na distribuční soustavu. V každém případě jde o samostatné rozvody, které se netýkají běžných rozvodů v objektu. Střídavý výstup 230V je veden do nového elektroměrového rozváděče (EMR), který se většinou umísťuje vedle dosavadního EMR určeného pro měření spotřeby v objektu, a dále do přípojkové skříně. Pro správné rozmístění svodičů přepětí je třeba znát, kde bude EMR instalován. Jeli EMR umístěn na obvodové zdi objektu nebo uvnitř těsně za obvodovou zdí, nenastanou větší problémy. Je výhodné instalovat svodič bleskových proudů Typ 1 do samostatného rozváděče před oba elektroměry (nutný souhlas rozvodných závodů). Může být použit modul DEHNbloc Maxi; ten potom chrání nejen FV elektrárnu, ale i všechny běžné rozvody v objektu. Samozřejmostí je instalace svodiče Typ 2 do hlavního rozváděče (HR), popř. podružného rozváděče (PR) uvnitř objektu. Těsně před měnič se umísťují svodiče přepětí Typ 2, např. DEHNguard 275 M. Důležité je zřídit u měniče pomocnou ekvipotenciální přípojnici a všechny neživé části mezi sebou kvalitně propojit (obr. 3).


Klik pro větší náhled.

Obr. 3. Malá FV elektrárna na RD s hromosvodem – dostatečná vzdálenost s je dodržena

Jestliže je EMR usazen na hranici pozemku ve větší vzdálenosti od rodinného domku (RD), což je běžné u nových objektů, lze volit z několika způsobů instalace svodičů přepětí:
A. Výstupní vedení z FV měniče se přeruší v místě, kde opouští budovu, a zde se do nového rozváděče umístěného zvenčí nebo zevnitř objektu instalují svodiče Typ 1 (obr. 4). Důležité je kvalitní pospojování a vyrovnání potenciálů. Stejně by se měly instalovat svodiče pro běžnou spotřebu RD.


Klik pro větší náhled.

Obr. 4. Výhodné umístění svodičů bleskového proudu

B. Nechce-li majitel RD poškodit fasádu nebo není-li zde instalace možná, umístí se svodiče Typ 1 stejně jako v případě A, tedy před elektroměry do samostatného rozváděče. Vedení k FV elektrárně, ale i do RD pro běžnou spotřebu se umístí do kovové stínicí trubky na obou koncích pospojované na EP a uzemněné (obr. 5).


Klik pro větší náhled.
Obr. 5. Kompromisní umístění svodičů bleskového proudu

Z hlediska ochrany před bleskem je řešení A výhodnější než řešení B, z finančního hlediska je to naopak. Svodiče bleskových proudů Typ 1 je vhodné instalovat na rozhraní zón bleskové ochrany LPZ 0 a LPZ 1; tím je obvodová zeď objektu.
Pozor! Toto řešení je při přímém úderu blesku do objektu nedostatečné! Opět záleží na majiteli, jak kvalitní ochranu chce mít a kolik prostředků do ní bude investovat.

Návrh řešení ochrany před bleskem podle 1.1b
V tomto případě půjde o kompromisní řešení, kde není možné zaručit kvalitní ochranu zejména FV panelů. Bohužel právě ty jsou nejdražší položkou v rozpočtu celé elektrárny, navíc je jejich výměna při případném poškození dosti složitá. Proto je třeba hledat všechny cesty, aby bylo možné FV panely umístit do ochranného prostoru jímací soustavy, včetně dodržení dostatečné vzdálenosti s. Co tedy dělat, když tento postup nebude možný (např.z důvodu rozměrů panelů nelze dodržet dostatečnou vzdálenost s)? Nosné rámy panelů se pečlivě propojí s jímací soustavou na několika místech (obr. 6).


Klik pro větší náhled.
Obr. 6. Kvalitní propojení nosných rámů panelů s jímací soustavou

Nesmí vzniknout tzv. slepé konce svodů – bleskový proud by v těchto místech mohl nekontrolovaně přeskočit na nejbližší uzemněný kovový předmět (tím může být i napájecí vedení uložené na půdě pod střechou). Dále je třeba zajistit, aby panely FV článků netvořily část jímací soustavy, do které by mohl přímo udeřit blesk. Toho lze dosáhnout instalací pomocných jímačů. Rovněž je vhodné zvýšit počet svodů a rozmístit je symetricky okolo objektu tak, aby celý bleskový proud neprocházel přes nosnou konstrukci panelů, ale měl možnost se rozdělit. Stejnosměrné vedení od FV panelů k měniči bude chráněno speciálním svodičem bleskových proudů. Zde je možné s výhodou použít zcela unikátní svodič DEHNlimit PV 1000, který je speciálně určen pro sítě do 1000V DC a dokáže omezit stejnosměrný následný proud až do velikosti 100A. Jeho ochranná úroveň up ≤ 3kV je pod hranicí impulsní odolnosti na vstupních svorkách měniče. Tento svodič se instaluje těsně před vstup do měniče. Vedení od FV článků se uloží do kovové trubky nebo žlabu. Opět je třeba dbát na dobré pospojování. U napojení na distribuční soustavu se postupuje stejně jako v bodě 1.1a (obr. 7).


Klik pro větší náhled.
Obr. 7. Malá FV elektrárna na RD s hromosvodem – dostatečná vzdálenost s není dodržena

Návrh řešení ochrany před bleskem podle 1.2
Nelze -li dodržet dostatečnou vzdálenost s mezi jímací soustavou a nosnou konstrukcí panelů, je nutné volit stejný postup jako v případě 1.1b. Je tedy vhodné na kovové střeše vytvořit samostatnou jímací soustavu kvalitně pospojovanou se střešní krytinou. Důvodem je možné poškození krytiny při přímém úderu blesku (propálení).


Klik pro větší náhled.
Obr. 8. Podpěra vedení pro střechy z trapézového plechu


Klik pro větší náhled.
Obr. 9. Detail samostatné jímací soustavy na kovové střeše

Možnosti jsou znázorněny na obr. 8 a obr. 9. Svodiče přepětí pro stejnosměrné napětí, včetně základních technických údajů, jsou ukázány na obr. 10 a obr. 11.


Klik pro větší náhled.
Obr. 10. Svodič přepětí pro stejnosměrné napětí DEHNguard PV 500

Ochrana velkých FV elektráren (na střechách objektů nebo samostatně stojících přímo na zemi) bude popsána v příštím pokračování tohoto seriálu o přepěťových ochranách.


Klik pro větší náhled.

Obr. 11. Svodič přepětí pro stejnosměrné napětí DEHNlimit PV 1000

Dalibor Šalanský, člen ILPC, Luma Plus, s. r. o.,
Jan Hájek, organizační složka Praha, DeHn + Söhne GmbH + Co. KG

 
 

 

TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
DEHN s.r.o.
Zaslání vizitky
Zobrazit záznam v adresáři


FIREMNÍ TIPY
Je to tu! DEHN se vrací k prezenční formě seminářů! Přestože jsme se díky on-line vysílání #eDEHN všichni mnoho naučili, v řeči hromosvodářů se začíná "blýskat" na dobré časy! Distanční přednášky mají své nesporné výhody, ovšem prezenční forma lépe chutná, voní a hlavně se potkáme s těmi, které jsme třeba dlouho neviděli. ILPC má připravenou velkou informační dávku, která osloví nejen ortodoxní hromosvodáře. Jaké jsou termíny seminářů a místa konání pro druhé pololetí 2021 sledujte zde!
Další pokračování legendárního DEHNventilu je zde! Neumarsktský výrobce ochran před bleskem a přepětím uvádí další vylepšený typ svodiče se souhrnným bleskovým proudem 100kA, vlny 10/350 a se schopností eliminace následného proudu 100kA. Chcete vědět jak tento nový model funguje? Seznamte se s technologií RAC a jednotlivými fázemi při práci tohoto ochranného přístroje! Tento článek srovnává technologii jiskřiště RAC a varistoru. A na závěr autor popisuje všechny výhody DEHNventilu M2!
Co vše dobře navržený a správně instalovaný hromosvod zajistí? Zopakujme si důležité technické normy a jejich články související s izolovanými vodiči HVI. Jaké obecné požadavky musí vodič HVI splňovat? Podívejme se na parametry vodičů HVI, HVI light a HVI power. A víte, že hromosvodní součástí nejsou stanovenými výrobky ve smyslu zákona 22/97 Sb., a tudíž se na ně nevztahuje povinnost provést posouzení shody nebo vydání prohlášení o vlastnostech?
Jak má vypadat neizolovaný hromosvod a proč? Principem ochrany za pomoci Faradayovy klece je rozdělit bleskový proud tak, aby tekl celým skeletem objektu rozdělen stejnoměrně a díky vzájemnému propojení všech vodivých částí docílit nízké impedance skrz objekt. Jak se spoje ve Faradayově kleci za pomoci svorek provádí? Vybudování Faradayovy klece je jednoduché, spolehlivé, ale pracné řešení, které vyžaduje svědomitý přístup všech zúčastněných profesí.
Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933