Munja je čest uzrok kvarova u fotonaponskim (PV) i vjetroelektričnim sustavima.Do štetnog udara može doći zbog munje koja udari na velikoj udaljenosti od sustava ili čak između oblaka.Ali većina oštećenja od groma može se spriječiti.Ovdje su neke od najisplativijih tehnika koje su općenito prihvaćene od strane instalatera elektroenergetskih sustava, na temelju desetljeća iskustva.Slijedite ovaj savjet i imate vrlo dobre šanse da izbjegnete oštećenje gromom vašeg sustava obnovljive energije (OIE).
Prizemljite se
Uzemljenje je najosnovnija tehnika zaštite od oštećenja gromom.Ne možete zaustaviti udar groma, ali mu možete omogućiti izravan put do zemlje koji će zaobići vašu vrijednu opremu i sigurno isprazniti udar u zemlju.Električni put do zemlje neprestano će ispuštati statički elektricitet koji se nakuplja u nadzemnoj strukturi.Često to prije svega sprječava privlačenje munje.
Odvodnici munje i zaštita od prenapona dizajnirani su za zaštitu elektroničke opreme apsorbiranjem električnih prenapona.Međutim, ovi uređaji nisu zamjena za dobro uzemljenje.Djeluju samo u kombinaciji s učinkovitim uzemljenjem.Sustav uzemljenja važan je dio vaše infrastrukture ožičenja.Instalirajte ga prije ili dok je instalirano ožičenje napajanja.U suprotnom, nakon što sustav proradi, ova važna komponenta možda nikada neće biti označena s popisa "za obaviti".
Prvi korak u uzemljenju je izgradnja puta pražnjenja u zemlju spajanjem (međusobnim povezivanjem) svih metalnih strukturalnih komponenti i električnih kućišta, kao što su okviri fotonaponskih modula, montažni nosači i tornjevi generatora vjetra.Nacionalni električni kodeks (NEC), članak 250. i članak 690.41 do 690.47 specificiraju veličine žica, materijale i tehnike usklađene s kodeksom.Izbjegavajte oštre zavoje u žicama za uzemljenje - jaki udari struje ne vole skrenuti u uske kutove i mogu lako preskočiti na obližnje žice.Obratite posebnu pozornost na pričvršćivanje bakrene žice na aluminijske strukturne elemente (osobito okvire PV modula).Koristite priključke s oznakom "AL/CU" i pričvrsne elemente od nehrđajućeg čelika koji smanjuju mogućnost korozije.Žice za uzemljenje DC i AC krugova također će biti spojene na ovaj sustav uzemljenja.(Više savjeta potražite u člancima Code Cornera o uzemljenju PV polja u HP102 i HP103.)
Šipke za uzemljenje
Najslabiji aspekt mnogih instalacija je sama veza sa zemljom.Na kraju krajeva, ne možete tek tako pričvrstiti žicu za planet!Umjesto toga, morate zakopati ili zakucati šipku od vodljivog, nekorozivnog metala (obično bakra) u zemlju i pobrinuti se da većina njezine površine dođe u dodir s vodljivim (što znači vlažnim) tlom.Na taj način, kada se statički elektricitet ili strujni udar spusti niz liniju, elektroni mogu otjecati u zemlju uz minimalan otpor.
Na sličan način na koji odvodno polje raspršuje vodu, uzemljenje djeluje na raspršivanje elektrona.Ako se odvodna cijev ne ispušta dovoljno u zemlju, dolazi do rezervnih kopija.Kada se elektroni vrate, oni preskaču prazninu (tvoreći električni luk) do vašeg ožičenja napajanja, kroz vašu opremu, a tek onda do zemlje.
Kako biste to spriječili, postavite jednu ili više bakrenih šipki za uzemljenje dugih 8 stopa (2,4 m), 5/8 inča (16 mm), po mogućnosti u vlažnu zemlju.Jedna šipka obično nije dovoljna, posebno u suhom tlu.U područjima gdje je tlo izuzetno suho, postavite nekoliko šipki, razmaknute ih najmanje 6 stopa (3 m) i spojite ih golom bakrenom žicom, zakopane.Alternativni pristup je zakopati #6 (13 mm2), dvostruku #8 (8 mm2) ili veću golu bakrenu žicu u rov duljine najmanje 100 stopa (30 m).(Golu bakrenu žicu za uzemljenje također možete provući duž dna rova kroz koji prolaze vodovodne ili kanalizacijske cijevi ili druge električne žice.) Ili prerežite žicu za uzemljenje na pola i raširite je u dva smjera.Spojite jedan kraj svake ukopane žice na sustav uzemljenja.
Pokušajte usmjeriti dio sustava u vlažnija područja, poput mjesta na krovu ili na mjestima gdje treba zalijevati biljke.Ako u blizini postoji čelično kućište bunara, možete ga koristiti kao šipku za uzemljenje (napravite čvrstu, vijčanu vezu s kućištem).
U vlažnim klimatskim uvjetima, betonska podnožja niza postavljenih na zemlju ili stup, ili tornja vjetrogeneratora, ili šipke za uzemljenje obložene betonom neće pružiti idealno uzemljenje.Na tim mjestima beton će obično biti manje vodljiv od vlažnog tla koje okružuje temelje.Ako je to slučaj, postavite šipku za uzemljenje u zemlju pored betona u podnožju niza ili u podnožju tornja vašeg vjetrogeneratora i na svakom sidru za zateznu žicu, a zatim ih sve spojite golom, ukopanom žicom.
U suhim ili sušnim klimama često je suprotno—betonski temelji mogu imati veći sadržaj vlage od okolnog tla i nude ekonomičnu priliku za uzemljenje.Ako se armatura duga 20 stopa (ili dulja) ugrađuje u beton, sama armatura može poslužiti kao šipka za uzemljenje.(Napomena: ovo se mora planirati prije izlijevanja betona.) Ova metoda uzemljenja uobičajena je na suhim lokacijama, a opisana je u NEC-u, članak 250.52 (A3), “Elektroda u betonskom omotaču”.
Ako niste sigurni koja je najbolja metoda uzemljenja za vašu lokaciju, razgovarajte sa svojim električnim inspektorom tijekom faze projektiranja vašeg sustava.Ne možete imati previše uzemljenja.Na suhom mjestu koristite svaku priliku za instaliranje suvišnih šipki za uzemljenje, ukopane žice itd. Kako biste izbjegli koroziju, koristite samo odobrene hardvere za spajanje na šipke za uzemljenje.Za pouzdano spajanje uzemljenih žica koristite bakrene vijke.
Strujni krugovi uzemljenja
Za ožičenje u zgradi, NEC zahtijeva da jedna strana istosmjernog sustava napajanja bude spojena—ili "spojena"—na uzemljenje.AC dio takvog sustava također mora biti uzemljen na konvencionalan način za bilo koji sustav spojen na mrežu.(Ovo vrijedi za Sjedinjene Države. U drugim zemljama, neuzemljeni strujni krugovi su norma.) Uzemljenje elektroenergetskog sustava je potrebno za moderni kućni sustav u Sjedinjenim Državama.Bitno je da su DC negativni i AC neutralni spojeni na uzemljenje samo u jednoj točki u svojim odgovarajućim sustavima, i oba na istu točku u sustavu uzemljenja.To se radi na središnjoj ploči napajanja.
Proizvođači nekih jednonamjenskih, samostalnih sustava (poput solarnih pumpi za vodu i radio repetitora) preporučuju da se strujni krug ne uzemljuje.Konkretne preporuke potražite u uputama proizvođača.
Ožičenje nizom i tehnika "upletenih parica".
Ožičenje niza treba koristiti minimalne duljine žice, uvučene u metalni okvir.Pozitivne i negativne žice trebaju biti jednake duljine i moraju se izvoditi zajedno kad god je to moguće.Ovo će minimizirati indukciju prekomjernog napona između vodiča.Metalni vod (uzemljen) također dodaje sloj zaštite.Zakopajte duge vanjske žice umjesto da ih vodite iznad glave.Žica od 100 stopa (30 m) ili više je poput antene - primit će udare čak i od munja u oblacima.Slični prenaponi se još uvijek mogu dogoditi čak i ako su žice ukopane, ali većina se instalatera slaže da ukopane prijenosne žice dodatno ograničavaju mogućnost oštećenja gromom.
Jednostavna strategija za smanjenje osjetljivosti na prenapone je tehnika "upredene parice", koja pomaže u izjednačavanju i poništavanju svih induciranih napona između dva ili više vodiča.Može biti teško pronaći odgovarajući kabel za napajanje koji je već uvrnut, pa evo što učiniti: Položite par žica za napajanje duž zemlje.Umetnite štap između žica i uvrnite ih zajedno.Svakih 30 stopa (10 m) promijenite smjer.(Ovo je puno lakše nego pokušavati uvrnuti cijelu udaljenost u jednom smjeru.) Električna bušilica se ponekad također može koristiti za uvijanje žice, ovisno o veličini žice.Samo pričvrstite krajeve ožičenja u steznu glavu bušilice i pustite da bušilica uvrne kabele zajedno.Provjerite radite li bušilicu na najmanjoj mogućoj brzini ako isprobate ovu tehniku.
Žica za uzemljenje ne mora biti upletena zajedno sa žicama za napajanje.Za ukopavanje, koristite golu bakrenu žicu;ako koristite cijev, povucite žicu za uzemljenje izvan cijev.Dodatni kontakt uzemljenja poboljšat će uzemljenje sustava.
Koristite kabel s upredenom paricom za sve komunikacijske ili upravljačke kabele (na primjer, kabel s plovnim prekidačem za isključivanje solarne crpke za vodu pri punom spremniku).Ova žica manjeg promjera lako je dostupna u obliku unaprijed upredenih, višestrukih ili jednožilnih kabela.Također možete kupiti oklopljeni kabel s upredenom paricom, koji ima metalnu foliju koja okružuje upredene žice, a obično i zasebnu, golu "odvodnu" žicu.Uzemljite oklop kabela i odvodnu žicu samo na jednom kraju kako biste eliminirali mogućnost stvaranja petlje uzemljenja (manje izravan put do uzemljenja) u ožičenju.
Dodatna zaštita od munje
Uz opsežne mjere uzemljenja, preporučuju se specijalizirani uređaji za zaštitu od prenapona i (eventualno) gromobrani za mjesta s bilo kojim od sljedećih uvjeta:
• Izolirana lokacija na uzvisini u području jakog udara groma
• Suho, kamenito ili na drugi način slabo vodljivo tlo
• Žica je duža od 100 stopa (30 m)
Odvodnici groma
Odvodnici grmljavine (prenapona) dizajnirani su za apsorbiranje skokova napona uzrokovanih grmljavinskim olujama (ili električnom energijom izvan specifikacije) i učinkovito dopuštaju prenaponu da zaobiđe strujne žice i vašu opremu.Zaštitnike od prenapona treba postaviti na oba kraja svake duge žice koja je spojena na bilo koji dio vašeg sustava, uključujući AC vodove iz pretvarača.Odvodnici se izrađuju za različite napone za AC i DC.Svakako koristite odgovarajuće odvodnike za svoju primjenu.Mnogi instalateri sustava rutinski koriste Delta odvodnike prenapona, koji su jeftini i nude određenu zaštitu tamo gdje je opasnost od munje umjerena, ali te jedinice više nisu na popisu UL.
PolyPhaser i Transtector odvodnici su visokokvalitetni proizvodi za mjesta sklona munjama i veće instalacije.Ove izdržljive jedinice nude robusnu zaštitu i kompatibilnost sa širokim rasponom napona sustava.Neki uređaji imaju indikatore za prikaz načina kvara.
Gromobrani
“Gromobrani” su uređaji za pražnjenje statičkog elektriciteta koji se postavljaju iznad zgrada i solarno-električnih polja i spajaju na uzemljenje.Namijenjeni su za sprječavanje nakupljanja statičkog naboja i eventualne ionizacije okolne atmosfere.Mogu pomoći u sprječavanju udara i mogu osigurati put za vrlo jaku struju do uzemljenja ako do udara dođe.Moderni uređaji su u obliku šiljaka, često s više točaka.
Rasvjetne šipke obično se koriste samo na mjestima koja doživljavaju ekstremne oluje s grmljavinom.Ako mislite da vaše mjesto spada u ovu kategoriju, angažirajte izvođača koji ima iskustva u zaštiti od munje.Ako instalater vašeg sustava nije tako kvalificiran, razmislite o savjetovanju sa stručnjakom za zaštitu od munje prije instaliranja sustava.Ako je moguće, odaberite PV instalatera certificiranog Sjevernoameričkog odbora certificiranih stručnjaka za energetiku (NABCEP) (pogledajte Pristup).Iako ova potvrda nije specifična za zaštitu od munje, ona može biti pokazatelj razine ukupne stručnosti instalatera.
Daleko od očiju, a ne na umu
Puno radova na zaštiti od munje je zakopano i izvan vidokruga.Kako biste bili sigurni da se to radi ispravno, zapišite to u svoj ugovor(e) sa svojim instalaterom sustava, električarom, bagerom, vodoinstalaterom, bušilicom bunara ili bilo kim tko izvodi zemljane radove koji će uključivati vaš sustav uzemljenja.
Vrijeme objave: 10. kolovoza 2020