Podstawowym pytaniem pojawiającym się w kontekście ochrony przepięciowej w instalacjach PV jest to, czy instalacja tego typu wymaga w ogóle jakiejś specjalnej ochrony przepięciowej. W artykule pokazano technologię oferowaną przez firmę Dehn zapewniającą ochronę przepięciową i przeciwpożarową systemów fotowoltaicznych.
W warunkach, kiedy instalacja PV jest wyeksponowana i nie istnieje możliwość wykonania izolowanego urządzenia piorunochronnego, zastosowanie urządzeń ograniczających przepięcia (SPD – ang. Surge Protective Device) zdaje się jedynym sensownym rozwiązaniem technicznym, mającym na celu ochronę instalacji przed niebezpiecznymi przepięciami. Na rysunku 1 przedstawiony został przykładowy schemat ochrony przepięciowej instalacji fotowoltaicznej na dachu budynku z urządzeniem piorunochronnym. Gdy, ze względów konstrukcyjnych, nie może zostać zachowany minimalny odstęp izolacyjny, określony zgodnie z normą ochrony odgromowej, należy wykonać połączenie pomiędzy metalowymi elementami instalacji PV i elementami zewnętrznego LPS. W takim przypadku – z uwagi na możliwość oddziaływania na instalację wewnątrz budynku części prądu piorunowego – przewody biegnące od modułu PV do wnętrza obiekty winny zostać zabezpieczone specjalnie do tego celu zaprojektowanymi SPD typu 1 (oznaczony na rysunku numerem 1).

Rys. 1. Ochrona przepięciowa instalacji PV na budynku z urządzeniem piorunochronnym:
1 – ogranicznik przepięć typu 1 zaprojektowany specjalnie do instalacji DC,
2 – ogranicznik przepięć typu 1 w instalacji elektrycznej AC (nie jest wymagany, gdy przekształtnik zainstalowany jest w pobliżu szafki licznikowej),
3 – ogranicznik przepięć typu 1 w instalacji elektrycznej AC,
4 – ogranicznik przepięć w systemie transmisji sygnałów,
5 – połączenia wyrównawcze pomiędzy elementami LPS i konstrukcja wsporcza systemu PV,
6 – zewnętrzne urządzenie piorunochronne chroniące panele PV przed bezpośrednim wyładowaniem piorunowym.

Szczególną uwagę należy jednak zwrócić na ochronę przepięciową w obwodzie prądu stałego instalacji PV – obwodzie generatora prądu. Specyfikacja techniczna [2] wyraźnie wskazuje na to, że stosowane tam ograniczniki muszą być dostosowane do pracy w fotowoltaicznych systemach zasilających i wyposażone w odpowiednie systemy zabezpieczeń. W przypadku wystąpienia przeciążenia te specjalne systemy zabezpieczeń muszą umożliwić bezpieczne odłączenie ogranicznika od instalacji DC. Na rysunku 2 pokazany został wygląd oraz schemat wewnętrzny układu połączeń specjalnego ogranicznika typu 1 do zastosowań w instalacjach PV z trzystopniowym systemem przełączeniowym prądu stałego (system SCI).

Rys. 2. DEHNcombo DCB YPV SCI (FM) – kombinowany ogranicznik przepięć
typu 1 z wbudowanym bezpiecznikiem (SCI) i jego schemat wewnętrzny

Rys. 3. Symbol technologii SCI

Technologia Short Circuit Interruption

Firma Dehn oferuje ograniczniki przepięć z innowacyjną technologią przerywania obwodu Short Circuit Interruption (SCI). Zapewnia ona skuteczną ochronę przepięciową i przeciwpożarową systemów fotowoltaicznych. Zastosowanie w układzie zwierającym specjalnego bezpiecznika przeznaczonego do instalacji PV umożliwia bezpieczne przerwanie obwodu w przypadku przeciążenia i odizolowanie ogranicznika od instalacji. Bezpiecznik pracuje w połączeniu z podwójnym układem kontrolno-odłączającym Thermo-Dynamik-Control. Dodatkowo ogranicznik posiada od dawna sprawdzony w praktyce układ połączeń wewnętrznych typu Y. Ograniczniki przepięć wyposażone w wewnętrzny układ SCI posiadają oznaczenie na kartach katalogowych i ulotkach pokazane na rysunku 3. Schemat działania układu SCI pokazano na rysunku 4.

Rys. 4. Schemat działania układu SCI

Ogranicznik DEHNcombo DCB YPV

DEHNcombo DCB YPV to specjalistyczny kombinowany ogranicznik przepięć typu 1 zapewniający ochronę obwodów DC o napięciu 600 V, 1000 V lub 1500 V, gdzie maksymalny prąd zwarcia nie przekracza 1000 A (bez dobezpieczenia). Poprzez zastosowanie specjalnego bezpiecznika w układzie zwierającym ogranicznika, specjalnie przeznaczonego do instalacji PV (technologia SCI), przy odłączeniu się ogranicznika nie wystąpi łuk elektryczny.

Rys. 5. Przykład montażu ogranicznika DEHNcombo YPV SCI (FM) w instalacji PV

Stan ogranicznika prezentuje wskaźnik optyczny w okienku kontrolnym. Kolor zielony oznacza, że urządzenie jest sprawne, kolor czerwony – uszkodzone. Obok standardowego wskaźnika optycznego ograniczniki DEHNcombo YPV SCI w wersji (FM) umożliwiają zdalną sygnalizację uszkodzenia za pomocą złączki z trzema stykami. Te trzy styki tworzą dwie pary zestyków wykonanych jako przełączne bezpotencjałowe, co pozwala – zależnie od przyjętej zasady sygnalizacji – wykorzystać zestyk rozwierny (normalnie zamknięty) lub zwierny (normalnie otwarty).
Zaprezentowany ogranicznik spełnia zapisy normy PN-EN 50539-11:2013 określającej wymagania dla urządzeń przeznaczonych od ochrony obwodów stałoprądowych instalacji PV.

Krzysztof Wincencik
Autor jest pracownikiem
firmy Dehn Polska

Literatura:
1. Ehrler J.: Nowa specyfikacja w ochronie przepięciowej, Fotowoltaika 1/2013
2. DIN CLC/TS 50539-12 (VDE V 0675-39-12): 2010-09: Urządzenia ochrony przepięciowej dla niskiego napięcia – urządzenia ochrony przepięciowej do zastosowań specjalnych łącznie z napięciem stałym. Część 12: dobór i zasady zastosowania – urządzenia ochrony przepięciowej do zastosowania w instalacjach fotowoltaicznych
 3. PN-EN 50539-11: 2013 Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia. Urządzenia ograniczające przepięcia do zastosowań specjalnych z włączeniem napięcia stałego. Część 11: Wymagania i badania dla SPD w zastosowaniach fotowoltaicznych
4. Dehn chroni instalacje fotowoltaiczne (DS 109)