حفاظت در نیروگاه خورشیدی آفگرید

حفاظت در سیستم های خورشیدی منفصل از شبکه

افرادی که با نیروگاه های خورشیدی آنگرید و یا همان متصل به شبکه سر و کار داشته اند ، به خوبی می دانند که تابلو های حفاظتی DC و AC جزء الزامات نصب محسوب می گردد چرا که لازمه صدور مجوز برای تزریق انرژی به شبکه برق سراسری ، داشتن تابلو های حفاظتی می باشد و این موضوع علاوه بر مسائل مربوط به الزامات ساتبا و یا مرجع صدور مجوز ، از اهمیت بالایی به منظور حفاظت از تجهیزات نیروگاه خورشیدی و همچنین حفاظت از جان انسان ، برخوردار است . تصاویر زیر نمونه های از تابلو های حفاظتی دیسی (Dc Combiner Box) و تابلوهای حفاظتی ای سی (AC Combiner Box) را نشان می دهد .

اما در بسیاری از نیروگاه های خورشیدی آفگرید و یا جدا از شبکه که برای تامین برق یک خانه ، یک معدن و یا یک پمپ آب و ... طراحی شده اند ، چون مبحث مجوز مطرح نیست  ، خیلی از افراد از موضوع حفاظتی چشم پوشی می کنند . این چشم پوشی ممکن است بیشتر مربوط شود به کاهش هزینه های نصب یک نیروگاه خورشیدی استند الون(Stand Alone) . اما واقعا این اقدام می تواند طوری باشد که از آن چشم پوشی نمود ؟ در ادامه به بررسی فیوزینگ در نیروگاه های خورشیدی آفگریدی می پردازیم.

قبل از هر صحبتی ، روشن سازیم که حفاظت در نیروگاه های خورشیدی(چه آفگرید و یا چه آنگرید) و یا نیروگاه های تجدید پذیر دیگری همچون نیروگا های بادی ، به چه منظور طراحی می شوند . در واقع ما در مقابل چه مخاطراتی ناگزیر به استفاده از فیوزها هستیم ؟

بصورت کلی حفاظت از خطرات خرابی تجهیزات(مانند اینورتر) و نیز خطرات دیگری همچون آتش سوزی و یا برق گرفتگی ، جزء اهداف حفاظت در نیروگاه های خورشیدی آنگرید می باشد و در طرف دیگر اهداف حفاظت در نیروگاه های خورشیدی آفگرید علاوه بر حفاظت در برابر آتش سوزی و حفظ جان افراد ، شامل افزایش طول عمر باتری ها و نیز جلوگیری از خرابی شارژ کنترلر و اینورتر ها و نیز درایوها (در سیستم های پمپ خورشیدی) می شود .

اما بصورت فنی دلایل حفاظت در انواع نیروگاه خورشیدی شامل موارد زیر است :

• حفاظت از مدارات DC : این حفاظت ها شامل حفاظت در برابر ولتاژ بیش از حد و حفاظت از جریان برگشتی (Reverse) می باشد . البته در مواردی در بعضی از سایت های علمی به موضوع حفاظت از جریان برگشتی به سمت پنل معیوب در مسیر کابلی نیز اشاره شده است که اگر بخواهیم این حفاظت را نیز لحاظ کنیم بایستی بین هر اتصال سری یک فیوز نیز تعبیه گردد که هزینه را در نیروگاه های مگاواتی به شدت افزایش می دهد .در بازار استفاده از فیوزهای فشنگی با ابعاد 38*10 برای این قسمت مرسوم است . 
• حفاظت از قسمت مدارات اینورتر (Dc/AC Circuits) : این حفاظت ها به منظور حفاظت از المان های برد اینورتر صورت می گیرد که اجازه نمی دهد به قطعاتی همچون دیودها ، تریستور ها و ترانس های قدرت آسیبی وارد شود . البته که در بیشتر علل خرابی ، ولتاژ بیش از حد، از سوی عوامل بیرونی اینورتر ، نمود زیادتری دارد . شاید یکی از دلایل استفاده از سرج ارستر در قسمت تابلو حفاظتی سمت دی سی به همین دلیل باشد . 
• حفاظت مدارات AC بین خروجی AC اینورتر و شبکه برق سراسری : این حفاظت شامل حفاظت در برابر آور ولتاژ (Over Voltage) ، آندر ولتاژ (Under Voltage) ، جریان بیش از حد (Over Current) و آیلندینگ (Islanding) می باشد . شایان ذکر است که در تولیدات جدید شرکت های اینورتر سازی (همچون SMA ، KACO ، Fronius و Growatt) ، بعضی از حفاظت ها در مدار اینورتر دیده شده است و دیگر نیازی به استفاده از تجهیزات جدا گانه نیست . (اگر می خواهید در مورد جزیره ای شدن و یا آیلندیگ بیشتر مطالعه کنید به مقاله سایت در این مبحث مراجعه نمایید . کلیک کنید) . 

خب این مواردی که گفته شد در دو نوع نیروگاه خورشیدی آفگرید و آنگرید تا حدی مشترک می باشد . اما اختصاص حفاظت در نیروگاه های خورشیدی منفصل از شبکه ، بیشتر معطوف به حفاظت از باتری است . برای انتخاب حفاظت در این پارت بایستی بدانید که اصلا برای چه نیازی از حفاظت باتری استفاده می کنیم . 

اولین مسئله را می توان  جلوگیری از انفجار باتری در موارد اتصال کوتاه داخلی باتری ها گفت .

مسئله بعدی می تواند حفاظت در برابر جریان دشارژ بسیار بالای لحظه ای باشد .

حفاظت در برابر جریان شارژ بیش از اندازه نیز دلیل بعدی استفاده از تجهیزات حفاظتی در قسمت باتری بانک می باشد .

فیوزهای رایج برای حفاظت در این قسمت می تواند از نوع فیوزهای کاردی و یا فشنگی باشند . دقت داشته باشید که فیوزهای مربوط به باتری با فیوز های مربوط به جریان های DC و یا gPv متفاوت است . سرعت قطع در فیوزهای باتری به شدت قابل اهمیت است .

خالی از لطف نیست که اشاره کنیم در تابلوهای حفاظتی نیروگاه های خورشیدی آفگریدی ، می توانیم محاسبات را به طوری انجام دهیم که جریان بیش از اندازه در قسمت ورودی اینورتر نیروگاه، وارد نشود . در بسیاری از اینورتر های آفگرید ، جریان های زیاد از سوی باتری دلیل خرابی و معیوب شدن آنها می باشد .

فیوزهای AC در خروجی اینورتر ها و قسمت ورودی مصرف کننده : این تجهیزات حفاظتی بایستی طبق مقدار جریان خروجی اینورتر آفگریدی محاسبه شود . تجربه چندین ساله ما در این مورد نشان می دهد که نباید ضریب بالایی برای این قسمت در نظر گرفت . به عنوان مثال اگر از یک اینورتر 2000 واتی استفاده می شود ، بهتر است بدون در نظر گرفته ضریب اتلاف یک فیوز 10 آمپری قرار داده شود . این فیوز می تواند از نوع مینیاتوری و از تایپ تند کار (مثلا سری B)باشد .

این نکته را فراموش نکنید که برای حفاظت آور ولتاژ ، ما نیاز به یک چاه ارت استاندارد با مقاوت کمتر از 2 اهم داریم . البته در مناطقی که رعد و برق نیز به خطرات محیطی اضافه می شود ، بهتر از تجهیزات صاعقه گیر نیز استفاده شود .

فراموش نکنیم که در باتری های خودرویی و یا باتری آبی ، تهویه مناسب دلیل اصلی برای عدم انفجار باتری قلمداد می شود . این نوع باتری ها به صورت دوره ای نیاز دارند که بازدید شوند تا مطمئن شد که دریچه خروجی مربوط به تخلیه گاز مسدود نشده باشد .

تجهیزات حفاظتی در نیروگاه های خورشیدی آفگرید

اولین تجهیزی که با نیروگاه خورشیدی آنگرید نیز مشترک است ، فیوزهای مربوط به باکس حفاظتی بعد از استرینگ های پنل خورشیدی می باشد . این فیوزها می توانند از نوع فشنگی و یا سیلندری (Cylindrecal Fuse-link) و یا از نوع مینیاتوری باشند. از نمونه برندهای با کیفیت که در بازار ایران نیز موجود و در سبد فروش کالایی شرکت سانان نیز موجود است می توان به برند ای تی آی (ETI) اشاره کرد . از برندهای دیگری نیز همچون سان تری (Suntree) ، باس من (bussmann) و برند زد جی بنی (ZjBenny) می توان نام برد که کیفیت قابل قبولی دارند . در هر سیستم آفگریدی بایستی برای هر استرینگ سری شده ، هم در قسمت مثبت و هم در قسمت منفی از یک فیوز استفاده کرد . این فیوزها بایستی از مقدار پارامتر بیشتری فیوز سری (Maximum series Fuse) که در لیبل پنل خورشیدی درج شده است بیشتر نباشد . معمولا عددی بین 15 در پنل های خورشیدی رنج 60 و 72 سلولی و عددی حدود 20 آمپر در صفحات خورشیدی 144 سلولی به بالا ، دارند .

برای بهره مندی از فیوزهای سیلندری بهتر است از یک سکسیونر و یا هولدر (نگهدارنده) استفاده شود . تصویر زیر یک نمونه از هولدر بهمراه فیوز سیلندری آن را نمایش می دهد . در بعضی از هولدرها این امکان فراهم است که یک فیوز فشنگی به عنوان یدک نیز وجود داشته باشد که در مواقع سوختن فیوز اول ، فیوز دوم در راه مدار قرار گیرد.

بعد از فیوز شدن استرینگ پنل ها ، می توان از یک بریکر (Breaker) یا سوییچ دیسکانکتور (Swich Disconnector) متناسب با جریان خروجی پنل های خورشیدی استفاده کرد . این کلید در زمان های بازرسی و سرویس نگهداری پنل های خورشیدی می تواند نقش مهمی را داشته باشد . قطع جریان و ولتاژ بین خروجی پنل های خورشیدی و شارژ کنترلر و یا سانورتر ، براحتی با این سوییچ دیسکانکتور قابل انجام است . البته با توجه به قیمت بالای این نوع کلیدها و نیز قابلیت سوییچ بودن هولدرهای فیوز ، الزامی به استفاده از این بریکر ها نیست اما وجود آنها راحتی و سهولت را در زمان های بازرسی و بازدید  بهمراه خواهد داشت. تصویر زیر یک نمونه از این تجهیز را نشان می دهد که هم اکنون نیز در سبد فروش کالایی مجموعه سانان موجود است . این کلید ها معمولا می توانند در نیروگاه های خورشیدی آنگرید با ولتاژ 1500 ولت نیز به کار گرفته شوند .

خب بعد از این مرحله و قرار دادن یک باس بار توزیع ، جریان تولیدی DC وارد قسمت شارژ کنترلر می گردد . این قسمت شارژر می توان جزئی از یک سانورتر و یا همان اینورتر شارژر باشد .

و اما مهمترین قسمت حفاظت در نیروگاه های خورشیدی آفگرید - همان طور که در بالا نیز به آن اشاره شد - مربوط به حفاظت از باتری بانک و قسمت ذخیره ساز یک نیروگاه خورشیدی جدا از شبکه می باشد .

پیشنهاد میکنیم برای این قسمت از سری فیوزهای کاردی و یا همان تیغه ای استفاده شود . فیوزهایی که اختصاصاً برای حفاظت از باتری ها در مقابل اتصال کوتاه ، جلوگیری از جریان بالا دشارژ و جلوگیری از جریان بالا در شارژ ساخته شده اند . گرچه استفاده از این باتری ها هزینه بردار است اما با یک حساب سرانگشتی خواهید دید که توجیه اقتصادی بالایی متوجه کارفرما و مشتری می شود . 

اما نکته قابل توجه برای انتخاب فیوز مناسب باتری این است که فیوز مناسب بایستی مطابق با نمودار های جریان شارژ و دشارژ باتری و نیز جریان لحظه ای اتصال کوتاه باشد که این اطلاعات ممکن است در دیتاشیت هر باتری ای موجود نباشد.(البته در باتری های برندهای مطرح دنیا این اطلاعات موجود می باشد) . تا یادمان نرفته است !! بگوییم که فیوزینگ برای استفاده در سیستم های با باتری لیتیومی و نوع های دیگر مانند باتری های نیکل کادمیوم و از قبیل نیز اهمیت بالایی پیدا میکند که آن نیز محاسبه و طراحی به خصوصی میطلبد .

بصورت خلاصه وار اگر بخواهیم گریزی به راهنمایی انتخاب فیوز باتری زده باشیم می توانیم اذعان کنیم که در یک سیستم آفگریدی ، بایستی جریان های شارژ و دشارژ کاملا مشخص شوند و این جریان ها مشخصه اصلی برای انتخاب فیوز باتری خواهند بود . 

مثال : اگر در یک سیستمی که از باتری های با رده 10Hr استفاده می شود ، شما برای حفاظت این گونه باتری ها بایستی حداکثر جریان شارژ و دشارژ را محاسبه و نزدیکترین نوع فیوز را برای این گونه باتری استفاده نمایید

معمولا باتری هایی با این رده و رنج نباید بیشتر از 1 دهم جریان کلی آنها شارژ و یا دشارژ شوند . برای نمونه اگر یک باتری 100 آمپر ساعتی با این ریت استفاده میکنید ، هر کدام از باتری های موجود بیشتر از 10 آمپر نبایستی شارژ و دشارژ گردند . 

در تصویر یک نمونه از فیوز های اختصاصی باتری را مشاهده میکنید .

برای آشنایی شما علاقمندان به این مبحث تا حدودی نکات اولیه بیان شد . سعی میکنیم در مقالات بعدی توضیحات تکمیلی و آموزشی کاملتری در این حوزه بسیار مهم بیان کنیم . برای اطلاع از قیمتهای فیوز باتری برای نیروگاه های خورشیدی و یا نیروگاه های بادی و یا سیستم های برق اضطراری (UPS) می توانید با شماره های 09100031091 و 09120787397 تماس حاصل فرمایید .

همچنین با عضویت در کانال تلگرامی ما به آدرس : https://t.me/Sunanco می توانید از مقالات جدید در سایت مطلع شوید . همچنین برای خرید تجهیزات انرژی خورشیدی می توانید با شماره های ذکر شده در بالا تماس حاصل فرمایید .

شرکت انرژی خورشیدی سانان پیشرو در توزیع و واردات کالاهای انرژی خورشیدی و پخش عمده و خرده در سراسر کشور همچون برندهای ایپی اور کارسپا گرووات اس ام ای کاکو اسدا آی زولا یینگلی سولار جینکو جی ای سولار شینسانگ انواع پمپ های خورشیدی شارژ کنترلر و کنترل کننده شارژ خورشیدی ایپی سولار و اینورتر های متصل و جدا از شبکه با قیمت مناسب و ارزان و آماده نصب و راه اندازی در سراسر کشور می باشد distributor solar equimpment in iran epever sokar energy carspa new energy kaco seimens yingli panel haye khorshidi solar panel photovoltaic tj,,gjhdd; hkvCd o,vadnd