Καλάθι


Απαγωγοί κρουστικών υπερτάσεων σε φ/β εγκαταστάσεις

Είναι αρκετά σύνηθες να συναντά κανείς εξωτερικά Συστήματα Αντικεραυνικής Προστασίας (ΣΑΠ) σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις, ιδιαίτερα σε πάρκα που βρίσκονται στην ύπαιθρο. Ο λόγος είναι προφανής. Πέρα από τις υποχρεώσεις που απορρέουν από τα ασφαλιστήρια συμβόλαια, όλοι γνωρίζουν ότι οι εγκαταστάσεις που βρίσκονται στην ύπαιθρο είναι ευάλωτες σε άμεσο κεραυνικό πλήγμα.

Αυτό που δεν γνωρίζουν όμως οι περισσότεροι είναι ότι, σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62305 το 50% του κεραυνικού ρεύματος που θα πλήξει το εξωτερικό Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας θα περάσει μέσα από την γείωση στην ηλεκτρολογική εγκατάσταση του πάρκου προκαλώντας καταστροφές στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό (inverters, καταγραφικό, συναγερμός κ.α.). Παρόλο που το ποσοστό που αναφέρθηκε αποτελεί μια σύμβαση του προτύπου και το γεγονός ότι μια χαμηλή αντίσταση γείωσης του αντικεραυνικού συστήματος θα το μειώσει σημαντικά, είναι τόσο μεγάλη η ένταση του ρεύματος που αναπτύσσεται που και ένα μικρό ποσοστό του μπορεί να αποβεί μοιραίο για τον εξοπλισμό.

Εκτός αυτού, εξαιτίας ακριβώς της μεγάλης έντασης των κεραυνικών ρευμάτων, σε όλους του χάλκινους ή γενικά μεταλλικούς αγωγούς που βρίσκονται κοντά στο σημείο της κεραυνοπληξίας αναπτύσσονται σημαντικά επαγωγικά ρεύματα που μπορεί να καταστρέψουν τον εξοπλισμό είτε κατευθείαν, είτε μέσω των κρουστικών υπερτάσεων που αναπτύσσονται. Επίσης, κρουστικές υπερτάσεις μπορούν να εισέλθουν στην ηλεκτρολογική εγκατάσταση μέσω του δικτύου της ΔΕΗ, είτε από κεραυνοπληξία σε κάποιο απομακρυσμένο σημείο του δικτύου είτε από χειρισμούς  ή σφάλματα στο δίκτυο της ΔΕΗ.

Σύμφωνα με μελέτη γερμανικής ασφαλιστικής εταιρείας για το 2010 το 45% των ζημιών που προέκυψαν σε φ/β εγκαταστάσεις προέρχεται από υπερτάσεις. Και να σκεφτεί κανείς ότι η Γερμανία έχει πολύ μικρότερο ποσοστό κεραυνοπληξίας από την Ελλάδα καθώς και ότι η πλειοψηφία του δικτύου στην Γερμανία είναι υπόγειο, κάτι που το προστατεύει από κεραυνικά πλήγματα.


Για όλους τους παραπάνω λόγους είναι απαραίτητη η εγκατάσταση εσωτερικού Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας, το οποίο ουσιαστικά αποτελείται από κατάλληλους απαγωγούς κρουστικών υπερτάσεων. Ωστόσο, η εγκατάσταση από μόνη της δεν είναι αρκετή. Το σημαντικότερο κομμάτι ενός εσωτερικού Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας είναι η μελέτη του και η επιλογή των κατάλληλων υλικών.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι απαγωγών, οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά τμήματα μια εγκατάστασης και για διαφορετικούς λόγους. Έτσι, όταν αναφερόμαστε στα ισχυρά ρεύματα, υπάρχουν οι απαγωγοί που χρησιμοποιούνται για την απαγωγή κεραυνικών ρευμάτων (γνωστοί ως κατηγορία Τ1), αυτοί που χρησιμοποιούνται για την προστασία κυρίως ηλεκτρικών συσκευών (κατηγορία Τ2), αυτοί που χρησιμοποιούνται για την προστασία ηλεκτρονικών συσκευών (κατηγορία Τ3), ενώ και αυτές οι κατηγορίες κατηγοριοποιούνται περαιτέρω ανάλογα με την ονομαστική τάση λειτουργίας, το εάν προορίζονται για συνεχές ή εναλλασσόμενο ρεύμα και άλλους παράγοντες.

Μία από τις βασικές παραμέτρους  για την κατηγοριοποίηση των απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων είναι η παραμένουσα τάση, η τάση δηλ. που επιτρέπει ο απαγωγός να «περάσει» στον εξοπλισμό. Σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60664-1 η ελάχιστη κρουστική τάση που πρέπει να αντέχει ο εξοπλισμός που τροφοδοτείται από εναλλασσόμενη τάση 230/400V είναι 2,5kV για τις ηλεκτρικές και 1,5kV για τις ηλεκτρονικές συσκευές, στις οποίες συγκαταλέγονται και οι μετατροπείς φ/β. Άρα γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι οποιοσδήποτε απαγωγός κρουστικών υπερτάσεων έχει μεγαλύτερη παραμένουσα τάση από 1,5kV είναι ακατάλληλος για την προστασία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού της εγκατάστασης.


Ωστόσο, η παραμένουσα τάση από μόνη της δεν είναι επαρκές στοιχείο για την επιλογή του απαγωγού. Σημαντικό ρόλο παίζει και ο τρόπος σύνδεσης. Έτσι, όταν ο απαγωγός συνδέεται παράλληλα προς τον εξοπλισμό που προστατεύει (σύνδεση Τ), το μήκος του καλωδίου και η ασφάλεια που παρεμβάλλονται οδηγούν σε δραματική αύξηση της πραγματικής παραμένουσας τάσης που θα αντιμετωπίσει ο εξοπλισμός. Έχει υπολογιστεί ότι για 0,5m καλωδίου διατομής 25mm2 σε ρεύμα 10kA κυματομορφής 8/20μs (κρουστική υπέρταση) η πτώση τάσης είναι περίπου 1,2kV. Αν σε αυτή προστεθεί η παραμένουσα τάση του απαγωγού και της ασφάλειας, που ενδεχομένως έχει τοποθετηθεί, τότε είναι σίγουρο ότι ξεπερνάμε κατά πολύ τις αντοχές του εξοπλισμού.


Αντίθετα, όταν ο απαγωγός συνδέεται σε σειρά (σύνδεση V), τότε η κρουστική τάση που αντιμετωπίζει ο εξοπλισμός είναι ίση με την παραμένουσα τάση του απαγωγού. Με αυτόν τον τρόπο, εφόσον έχει επιλεγεί σωστά ο απαγωγός κρουστικών υπερτάσεων, αποφεύγονται φαινόμενα κατά τα οποία παρόλο που έχουν τοποθετηθεί απαγωγοί, αυτοί να μένουν ανέπαφοι, αλλά ο εξοπλισμός να καταστρέφεται.

Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο, ιδιαίτερα για τις φ/β εγκαταστάσεις που βρίσκονται στην ύπαιθρο, είναι το κατά πόσο ο απαγωγός ενσωματώνει θερμικές διατάξεις προστασίας από υπερθέρμανση. Οι περισσότεροι απαγωγοί ενσωματώνουν μια θερμική διάταξη προστασίας, η οποία ουσιαστικά αποσυνδέει τον απαγωγό από την εγκατάσταση στην περίπτωση που το κεραυνικό ρεύμα ξεπεράσει κάποιο όριο. Αυτό όμως σημαίνει, ότι μετά την ενεργοποίηση της προστασίας η εγκατάσταση παραμένει απροστάτευτη. Αν αναλογιστεί κανείς ότι μια καταιγίδα που πλήττει μια φ/β εγκατάσταση έχει πολλές συνεχόμενες κεραυνοπληξίες, γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι η εγκατάσταση θα μείνει απροστάτευτη ακριβώς την στιγμή που χρειάζεται περισσότερο την προστασία από κρουστικές υπερτάσεις. Υπάρχουν απαγωγοί κρουστικών υπερτάσεων, η οποίοι χρησιμοποιούν άλλα μέσα για την προστασία τους, με αποτέλεσμα να παρέχουν συνεχής προστασία στην εγκατάσταση.

Τέλος, θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στο μέγιστο κεραυνικό ρεύμα που μπορεί να αντέξει ο απαγωγός κρουστικών υπερτάσεων καθώς και να εξετάζεται αν έχει πιστοποιηθεί ως προς την ακεραιότητά του σε περίπτωση αστοχίας του. Δεν είναι λίγες περιπτώσεις που έχουν καταστραφεί ολοσχερώς ηλεκτρολογικοί πίνακες, όχι από τα κεραυνικά ρεύματα αυτά καθ’ αυτά, αλλά από την έκρηξη και την φωτιά που εκδηλώθηκε μετά την αστοχία των απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων που είχαν τοποθετηθεί στους εν λόγω πίνακες.


Κατεστραμμένος ηλεκτρολογικός πίνακας μετά την αστοχία απαγωγού

Ενδεικτικό της κατάστασης που επικρατεί στις περισσότερες φ/β εγκαταστάσεις είναι το παράδειγμα ενός φ/β πάρκου ισχύος 1,5MW στην ευρύτερη περιοχή της Πελοπονήσσου, στο οποίο μετά από μια καταιγίδα καταγράφηκαν 27 κατεστραμμένοι μετατροπείς και περίπου 300 συλλέκτες προς αντικατάσταση, παρόλο που διέθετε και εξωτερικό και εσωτερικό Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας.

 Το πρόβλημα ήταν τόσο η επιλογή των απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων, όσο και ο τρόπος σύνδεσής τους. Μετά από επιτόπια μελέτη υπολογίστηκε ότι η πραγματική στάθμη προστασίας στην πλευρά του AC ήταν πάνω από 2,5kV, ενώ στην πλευρά του DC κυμαινόταν από 9 ως 21kV. Αναλογιστείτε όχι μόνο το κόστος αντικατάστασης του κατεστραμμένου εξοπλισμού, αλλά κυρίως τα χαμένα έσοδα από τον χρόνο που το συγκεκριμένο φ/β πάρκο δεν λειτουργούσε.

Πέρα από τα βασικά χαρακτηριστικά που αναλύθηκαν παραπάνω, υπάρχουν αρκετά ακόμα, όπως ο χρόνος απόκρισης, η ονομαστική τάση λειτουργίας, η θέση τοποθέτησης, ακόμα και η χωροταξία της φ/β εγκατάστασης, που πρέπει να ληφθούν υπόψη στην επιλογή και στον σχεδιασμό ενός εσωτερικού Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας.

Η τεχνική ομάδα της Άστρον Electric διαθέτει τις γνώσεις, την εμπειρία, την θεωρητική και πρακτική εκπαίδευση, ώστε να σας βοηθήσει να επιλέξετε την καλύτερη τεχνοοικονομική λύση για την εγκατάστασή σας.

 

Ηλίας Ε. Τσουμελέας

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Ε.Μ.Π.

Τεχνικός Διευθυντής Άστρον Electric A.E.

Tags:

by Great Way IT Κατασκευή ιστοσελίδας