البرق التصنيف الحالي
عادةً ما تكون فترة استرداد الاستثمار لجهاز توليد الطاقة الكهروضوئية 20 عامًا. خلال فترة الاسترداد، يجب التأكد من عدم تعرض الجهاز للتلف من أجل توليد فوائد مستقرة للطاقة الخضراء. تتناول هذه المقالة تصميم الحماية من الصواعق لأجهزة توليد الطاقة الكهروضوئية متوسطة الحجم. افهم أولاً طبيعة تيار البرق من أجل اختيار جهاز حماية من الصواعق معقول (واقي من زيادة التيار).
يمكن تقسيم أنواع تيارات البرق تقريبًا إلى ثلاث فئات:
أحد هذه الأنواع هو ضربة البرق المباشرة التي تدخل المبنى مباشرة، كما هو موضح في الشكل 2-1؛
والثاني هو الحث الكهروستاتيكي (أو الحث الكهرومغناطيسي) الذي يحدث بالقرب من المبنى، وهو ما يسمى البرق التحريضي، كما هو موضح في الشكل 2-2؛
والثالث هو دخول موجات البرق من أسلاك تركيب المولدات الكهروضوئية، وهي تشبه في طبيعتها الفئة الأولى.
سوف تتسبب تيارات البرق الثلاثة المذكورة أعلاه في إتلاف المباني الداعمة لتوليد الطاقة الكهروضوئية ومعدات توليد الطاقة الكهروضوئية والمعدات الإلكترونية الإضافية للمنشآت الكهروضوئية. يسبب التيار الزائد والجهد الزائد، لذلك يلزم حماية إضافية.
الشكل 2-1 البرق المباشر الذي يدخل المبنى مباشرة الشكل 2-2 البرق الاستقرائي بالقرب من المبنى
تتم مناقشة الأشكال الموجية المختلفة لضربات البرق المباشرة أدناه:
ضربات البرق المباشرة تدخل مباشرة من مانعة الصواعق الخاصة بالمستخدم أو تتطفل مباشرة من خط التوزيع الرئيسي للمستخدم
في هذه الحالة، تكون سعة نبضة تيار البرق كبيرة للغاية، لذا فإن ضررها كبير أيضًا، وهذا موجود
قد يؤدي ذلك إلى إتلاف عزل معدات المستخدم وحرق المعدات، ولكن تواتر مثل هذه الضربات البرقية المباشرة ليس مرتفعًا. لهذا السبب، تشترط اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) أن يكون الشكل الموجي لضربات البرق المباشرة 10 ميكروثانية لوقت وصول رأس الموجة، و350 ميكروثانية للوقت الممتد حتى ذيل الموجة (السعة العالية للصاعقة). الموجة الحالية تضمحل إلى النصف). الشكل الموجي القياسي الذي تحدده إحصائيات IEC (اللجنة الكهروتقنية الدولية) هو 10/350 ميكروثانية.
البرق الحث الكهرومغناطيسي المتولد بالقرب من المستخدم
يقترن المجال المغناطيسي الناتج عن تيار البرق بجزء الحلقة من الدائرة في الجهاز لتوليد الجهد الزائد بسبب الحث الكهرومغناطيسي. ويسمى التيار المتدفق بتيار البرق المستحث، والضرر الناجم عن هذا النوع من التيار المستحث يبلغ حوالي 1/10 فقط مقارنة بضربة البرق المباشرة بسبب طاقته الصغيرة. ومع ذلك، لا ينبغي الاستهانة بها بسبب تكرار حدوثها ونطاق تأثيرها الواسع. يختلف الشكل الموجي لتيار البرق المستحث عن شكل موجة البرق المباشر، والذي تم ضبطه على 8/20μs. الفرق بين هذا الشكل الموجي وضربة البرق المباشرة هو أن وقت وصول ارتفاع الموجة قريب، ولكن التوهين سريع نسبيًا، فقط 20 ميكروثانية.
جهاز توليد الطاقة الكهروضوئية ضربه البرق
إذا تعرض جهاز توليد الطاقة الكهروضوئية لضربة صاعقة ككل، فينبغي النظر في جزأين.
الأول هو جزء المعدات الطرفية (المقوم، العاكس، المحولات، وما إلى ذلك)،
والثاني هو الجزء الحالي من مجموعة الخلايا الكهروضوئية الأمامية،
المعدات في النهاية لديها أقل ضرر بسبب انخفاض طاقة تيار البرق. بشكل عام، يتم ضبط شكل موجة الجهد الزائد على 1.2/50μs، ويتم ضبط شكل موجة التيار الزائد على 8/20μs.
