Xebata Hevkar a Parastvanên Zêdebûna Elektrîkê, Şikestkarên Çerxerê û Fîûzan di Sîstemên Fotovoltaîk de: Analîza Fonksiyonel û Gotûbêja Pêwîstiyê

Pêşkêş

Bi pêşveçûna bilez a pîşesaziya fotovoltaîk a cîhanî re, ewlehî û aramiya pergalên hilberîna enerjiya rojê bûye navenda bala pîşesaziyê. Sîstemên fotovoltaîk demek dirêj li derve dimînin û ji gefên wekî lêdana birûskê, guherînên tora elektrîkê û têkçûna alavan re xeternak in, ku dibe sedema zirara alavan an jî agir. Parêzvanên zêdebûna voltaja zêde (SPD), şkênerên devreyê û fîyûz amûrên parastinê yên sereke ne ku her yek erkên xwe pêk tînin û bi hev re hevkariyê dikin da ku xebitandina ewle ya pergalê misoger bikin. Ev gotar dê fonksiyonên wan, mekanîzmayên hevrêzkirinê û pêwîstiya wan a peydakirina referansê ji bo bikarhênerên pîşesaziyê bi kûrahî analîz bike.

I. "Kujerê Nedîtî" yê ku Bi Sîstemên Fotovoltaîk Re Rû Bi Rû ye

Santralên elektrîkê yên fotovoltaîk mîna "şervanên pola" ne ku li hewaya vekirî dixebitin, bi berdewamî ceribandinên dijwar ên cûrbecûr tehemûl dikin.

1.1 Pirsgirêkên lêdana birûskê:

Bi taybetî, li Rojhilata Navîn û Başûrrojhilatê Asyayê, yek sezona bahoz û birûskê dikare pergalên ku parastin wan tune ye felc bike.
1.2 Guhertinên tora elektrîkê:
Di projeya Şîliyê de ku ez berpirsiyarê wê bûm, ji ber zêdebûna ji nişka ve ya voltaja şebekeyê çend parçe amûr şewitîn.

1.3 Rîska kurteçûn:
Par, projeyek li Almanya ji ber kabloyên kevin rastî kurteçerxekê hat, ku hema bêje bû sedema şewatê.

Ev xetere ne mubalexe ne. Li gorî Hevpeymaniya Ewlehiya Fotovoltaîk a Navneteweyî, ji %60î zêdetir têkçûnên pergala fotovoltaîk ji ber parastina elektrîkê ya nebaş in.

II. Fonksiyonên Sereke yên Amûrên Parastina Ji Hêla Bilindbûnê (SPD)

2.1 Prensîba Xebatê
SPD voltaja zêde ya demkî bi rêya varîstorên oksîda metal (MOV) an lûleyên derxistina gazê (GDT) ber bi erdê ve dişîne, û voltaja di nav rêzek ewle de sînordar dike. Di pergalên fotovoltaîk de, SPD bi gelemperî li cihên jêrîn têne saz kirin:
Aliyê DC (di navbera modul û înverterê de): Ji bo parastina li dijî zêdebûna voltaja ji ber birûskê.
Aliyê AC (di navbera înverter û şebekeyê de): Ji bo tepeserkirina voltaja zêde ya ji aliyê şebekeyê.

2.2 Parametreyên Sereke
Voltaja xebitandinê ya berdewam a herî zêde (Uc): Divê bi asta voltaja pergala fotovoltaîk re li hev bike (wek 1000V DC an 1500V DC).
Herika dakêşanê (In/Iimp): Şîyana dakêşana herika birûskê nîşan dide, û pergalên fotovoltaîk bi gelemperî 20kA an jî jortir hewce dikin.
Asta parastina voltaja (Jor): Mezinahiya voltaja mayî diyar dike û divê ji voltaja berxwedêr a alavên parastî kêmtir be.

2.3 Pêwîstî
Pêşî li zirara alavên biha yên wekî înverter û qutiyên kombînerê ji ber zêdebûna voltaja bigirin.
Li gorî standardên navneteweyî (wek IEC 6164331, UL 1449) û pêdiviyên pejirandinê ji bo santralên elektrîkê yên fotovoltaîk tevbigerin.

Ⅲ.Fonksiyon û hilbijartina şikênerên dorhêl û fîsusan

3.1 Şikesta Dewreyê
Karkirin:
• Parastina Zêdebargiraniyê: Dema ku herikîn ji nirxa diyarkirî (wek mînak 1.3 caran ji herikîna nirxandî) derbas bibe, mekanîzmaya gerandina germî dixebite.
• Parastina Kurteçûnan: Mekanîzmaya vekişîna elektromagnetîk herika kurteçûnan (wek 10kA) di nav milîçirkeyan de qut dike.

•Taybetmendiyên Serlêdanê ji bo Fotovoltaîk:
Pêdivî ye ku şkênerek DC ya taybet (wek DC 1000V/1500V) were hilbijartin.
Kapasîteya şikandinê divê bi herika kurteçûna sîstemê re li hev bike (bi gelemperî ≥ 15kA).

3.2 Fîgur
Karkirin:
Bi helandina hêmana fîzyonê, ew dikare bi lez devreya xelet îzole bike û şaxa bi rêzê ve girêdayî biparêze.

Awantaj:
Leza qutbûnê zûtir e (di asta mîkroçirkeyan de), ji bo senaryoyên herikîna kurt-çerxerêya bilind guncaw e.
Mezinahiya wê piçûk e û ji bo qutiyên hilgirê herikînê yên bi cîhê sînorkirî minasib e.

3.3 Hevkariya bi SPD re

SPD berpirsiyarê parastina voltaja ye, di heman demê de şikênerên devreyê/parêzvanên fîzyoterapî berpirsiyarê parastina niha ne.
Dema ku SPD ji ber têkçûna zêdebûna elektrîkê têk diçe, şikênerên devreyê an parêzvanên fîzeyê dikarin tavilê devreya xelet qut bikin da ku pêşî li agir bigirin.

Ⅳ. Lêkolîna rewşa sîstema parastina pir-astî

Mînakî santraleke fotovoltaîk a 1MW bigirin:
4.1 Parastina li aliyê DC
Şaxên rêzeya pêkhateyan: Ji bo her rêzeyê sîgorteyan (wek celebê 10A gPV) saz bikin.
Têketina qutiya kombînatorê: SPD-ya Tîpa II (Up ≤ 1.5kV) û şkênera çerxerêya DC (63A) saz bikin.

4.2 Parastina li aliyê AC
Dawîya derketinê ya înverterê: SPD-ya Tîpa 1+2 (Iimp ≥ 12.5kA) û şkênera çerxeya qalibkirî (250A) mîheng bike.

4.3 Simulasyona senaryoya xeletiyê
Dema ku birûsk lêdide: SPD herika zêde berdide û voltaja li jêr 2kV digire; heke SPD ji ber kurteçûnekê xera bibe, şkênera çerxê vedimire.
Dema ku kurteçûna xetê hebe: Ji bo pêşîgirtina li belavbûna bandora lekeyên germî, fîyûz di nav 5ms de dihele.

Ⅴ. Tedbîrên ji bo hilbijartin û sazkirinê

5.1 Hilbijartina SPD
Ji bo aliyê DC, divê SPD-yek taybetî ya fotovoltaîk (wek PVSPD) were hilbijartin da ku ji pirsgirêka herika berevajî ya SPD-ya AC ya asayî dûr bikevin.
Divê marja germahiyê li ber çavan were girtin (Uc hewce dike ku di hawîrdorên germahiya bilind de marjek bihêle).

5.2 Lihevhatina Sîgorte/Bêgirêdana Çerxê
Kapasîteya şikandinê divê ji herikîna kurt-çerxa herî zêde ya pergalê bilindtir be (wek mînak herikîna xelet a têlê dikare bigihîje 1.5kA).
Divê herika rêjeyî ya fûyê ji herika kurtçerxeya pêkhateyê (Isc) 1.56 qat zêdetir be (li gorî NEC 690.8).

5.3 Pêşniyarên Entegrasyona Sîstemê
Dirêjahiya têlê di navbera SPD û şkênera devreyê de divê ≤ 0.5m be da ku voltaja mayî kêm bibe.
Divê kontrolên birêkûpêk ên nîşaneyên rewşa SPD-ê werin kirin, û modulên têkçûyî divê di wextê xwe de werin guhertin.

Trendên Pîşesaziyê û Nûvekirinên Standard
• Daxwaza voltaja bilind: Bi belavbûna berfireh a pergalên fotovoltaîk ên 1500V re, asta voltaja berxwedêr a SPD û şkênerên devreyê divê bi hevdemî were zêdekirin.

• Çavdêriya jîr: SPD-yên jîr ên ku sensorên germahiyê û fonksiyonên ragihandina bêtêl entegre dikin, hêdî hêdî têne sepandin da ku hişyariya zû ya xeletiyan ji dûr ve were bidestxistin.

• Xurtkirina standard: Guhertoya nû ya IEC 625482023 şertên hevrêzkirinê yên hişktir li ser cîhazên parastinê ji bo pergalên fotovoltaîk ferz kiriye.

Xelasî
Di sîstemên fotovoltaîk de, parêzvanên zêdebûna voltaja zêde, şkênerên devreyê û fîyûz sîstemeke parastina hevkar a "voltaja-herikê" ya temam pêk tînin. Hilbijartin û mîhengkirina rast a van pêkhateyan ne tenê dikare temenê karûbarê alavan dirêj bike û lêçûnên xebitandin û lênêrînê kêm bike, lê di heman demê de şertên bingehîn in ji bo misogerkirina xebitandina ewle ya santralên elektrîkê. Bi pêşkeftina teknolojiyê re, entegrasyon û îstîxbarata van cîhazên parastinê dê di pêşerojê de pêbaweriya sîstemên fotovoltaîk bêtir zêde bike.