Überspannungsschutzgeräte für das ganze Haus reduzieren das Risiko von elektrischen Bränden um 60 %, schützen Geräte, sparen 10.000 US-Dollar an potenziellen Schäden und sorgen für eine stabile Stromversorgung.
Spannungsklemmung
When it comes to surge protection for photovoltaic (PV) systems, an important principle is voltage clamping. Spannungsklemmung – The voltage clamping capability of a surge protector will ensure that the voltage remains within safe limits during transient voltage spikes. It is important to protect sensitive components of photovoltaic systems from damage. This feature helps do that.
Um diese Spannungen ausreichend zu begrenzen, kann ein guter PV-Überspannungsschutz einen Metalloxid-Varistor (MOV) verwenden. Die Funktion des MOV besteht darin, Überspannungszustände zu erkennen und seinen Widerstand schnell zu reduzieren, wodurch die Überspannung aus dem PV-System abgeführt wird. Dies könnte beispielsweise dazu führen, dass eine vorübergehende Spannungsspitze von 1,500 V durch einen Überspannungsschutz auf einen sicheren Grenzwert (z. B. Mikrosekunden von 600 V) begrenzt wird.
Energieaufnahme
Die Energiemenge, die ein Protektor absorbieren kann, bevor er versagt. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da Photovoltaikanlagen häufig von solchen Spitzen betroffen sind. Überspannungsschutzgeräte für Photovoltaikanlagen müssen in der Lage sein, hochenergetische Ereignisse wie Blitzeinschläge zu bewältigen, die Tausende von Joule Strom liefern können.
Herkömmliche Photovoltaik-Überspannungsschutzgeräte haben eine Energieabsorptionskapazität, die in Joule gemessen wird. Mit anderen Worten: Ein Überspannungsschutz mit einer Nennleistung von etwa 20.000 Joule absorbiert ausreichend Energie, um sicherzustellen, dass die daran angeschlossenen PV-Geräte bei einem schweren Stromausfall nicht beschädigt werden.
Reaktionszeit
Bei Photovoltaikanlagen ist die Reaktionszeit der SPS sehr wichtig, denn sie bestimmt, wie schnell das Gerät auf Stoßströme reagiert. Je schneller die Reaktionszeit, desto größer ist der Schutz für die empfindlichere Elektronik der PV-Anlage. Idealerweise sollten PV-Anwendungen Überspannungsschutzgeräte mit einer Reaktionszeit von weniger als 1 Nanosekunde verwenden.
Durch die Kombination von Materialien und Technologie ermöglichen fortschrittliche Werkzeuge wie Gasentladungsröhren (GDTs) mit Dioden zur Unterdrückung transienter Spannungen oder TVS schnellere Reaktionszeiten. Das Beste daran ist, dass diese Komponenten innerhalb von Nanosekunden auf Spannungsspitzen reagieren können und so Geräte sofort schützen.
Zusammenarbeit mit anderen Schutzeinrichtungen
Überspannungsschutzgeräte in einer gut konzipierten PV-Anlage müssen mit anderen Schutzgeräten wie Leistungsschaltern und Sicherungen zusammenarbeiten, damit das gesamte System geschützt ist und kein Gerät durch eine Überspannung überlastet wird.
Die Koordination wird durch geeignete Auswahl und Platzierung von Überspannungsschutzgeräten in der PV-Anlage erreicht. Beispielsweise können Überspannungsschutzgeräte am Ein- und Ausgang des Wechselrichters installiert werden, um einen flächendeckenden Schutz zu gewährleisten. Darüber hinaus sollte eine ähnliche Nennspannung wie bei anderen Schutzgeräten eine weitere Modifikation des Überspannungsschutzes sein, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
Energieabsorption
Energieaufnahme
Energieaufnahme is also one of the key aspects of effective surge protection for photovoltaic systems. Simply put, the principle is that the surge protector is expected to absorb and dissipate the extra energy generated by voltage spikes and keep it from further damaging or affecting your PV system. High energy absorption levels are necessary to ensure the longevity and reliability of your photovoltaic system
Joule-Werte und wo sie erscheinen
Die Joule-Zahl gibt an, wie viel Energie ein Überspannungsschutz verträgt, ohne auszufallen. Je höher der Joule-Wert, desto besser sind Ihre Oberflächen tatsächlich geschützt, insbesondere wenn Sie in einer Gemeinde leben, in der es zu großen oder starken Stromstößen kommt. Um dies ins rechte Licht zu rücken: Ein 20.000-Joule-Überspannungsschutz kann ein ziemlich starkes Energieereignis wie einen Blitzeinschlag bewältigen (der einen Spannungsstoß von mehreren Zehntausend Joule erzeugen kann).
Stellen Sie sich dagegen eine Photovoltaikanlage in einem Gebiet mit mehr Gewittern vor. Es ist eine einfache physikalische Tatsache: Bei einem Blitzeinschlag kann der Energiestoß schnell 10.000 Joule erreichen. Ein Überspannungsschutz mit einer höheren Nennleistung absorbiert die gesamte „zusätzliche“ Energie und schützt so kritische Anlagen (Photovoltaikmodule, Wechselrichter usw.) vor ihren Auswirkungen.
Komponentenlebensdauer und Materialauswahl
Auch die Art des Materials kann einen erheblichen Unterschied in der Energiemenge machen, die ein Überspannungsschutz absorbiert. Gute Überspannungsschutzgeräte verwenden unter anderem Metalloxid-Varistoren (MOVs), Gasentladungsröhren und Silizium-Lawinendioden. Aus diesem Grund sind MOVs die beste Wahl, da sie ohne nennenswerte Leistungseinbußen wiederholt große Energiemengen aufnehmen und wieder abgeben können!
Beispielsweise kann ein Überspannungsschutz mit MOVs (Varistoren) mit einer Nennspannung von 800 Volt großen Mengen energiereicher Überspannungen standhalten. Diese Arten von MOVs können durch wiederholte Impulse Tausende von Joule Energie absorbieren und werden dringend für den Einsatz in Photovoltaikanlagen empfohlen, wenn sich das verwendete System an einem Standort mit hohem Risiko befindet. Darüber hinaus sorgt die Verwendung hochtemperaturbeständiger Materialien dafür, dass der Überspannungsschutz auch in extremen Situationen immer einsatzbereit bleibt.
Maximaler ProDesign- und Konfigurationsschutz
Um einen wirklich wirksamen Überspannungsschutz zu erreichen, ist jedoch mehr als eine große Joule-Leistung erforderlich. Um die Arbeit richtig zu erledigen, sind ein intelligentes Design und die richtige Konfiguration erforderlich. Um einen guten Schutz zu gewährleisten, sollten an wichtigen Stellen der Photovoltaikanlage Überspannungsschutzgeräte installiert werden. Konfigurieren Sie den Überspannungsschutz des Wechselrichters und den Überspannungsschutz der Hauptplatine an den Eingangs- und Ausgangsenden des Wechselrichters, um einen mehrschichtigen Überspannungsschutz zu bieten.
Beispielsweise könnten Sie in einer gewerblichen PV-Anlage einen primären Überspannungsschutz mit 20.000 Joule am Hauptanschluss und einen sekundären Überspannungsschutz mit 10.000 Joule am Wechselrichter vorsehen. „Der mehrschichtige Ansatz stellt außerdem sicher, dass die verbleibende Energie, die nicht vom in das SHA eingeführten Primärschutz absorbiert wird, weiterhin vom Sekundärschutz verarbeitet wird, der alle Komponenten des PV-Systems schützt.“
Regelmäßige Wartung und Inspektion
Für eine optimale Energieaufnahme ist eine regelmäßige Wartung und Überwachung von Überspannungsschutzgeräten unerlässlich. Die Quintessenz hier ist, dass Überspannungsschutzgeräte nicht ewig halten. Nach einigen Jahren mit Überspannungen und Blitzeinschlägen ist eine Komponente innerhalb eines Überspannungsschutzes nicht mehr wirksam – und die Leistung wird mit der Zeit sicherlich nachlassen. 2.) Routineinspektionen – Ein Zeitplan für Routineinspektionen kann dabei helfen, verschlissene Teile zu erkennen und auszutauschen, bevor sie unbrauchbar werden.
Vierteljährliche Inspektionen könnten beispielsweise die Überprüfung der Statusanzeige am Überspannungsschutz und die Überprüfung der Klemmspannung beim Austausch von MOVs mit offensichtlichen Hotspots umfassen. Eine proaktive Wartung stellt sicher, dass Ihr Überspannungsschutz weiterhin energiereiche Überspannungen absorbieren kann und verlängert die Lebensdauer Ihrer PV-Anlage.
Reaktionszeit
Die Reaktionszeit eines Photovoltaik-Überspannungsschutzes ist ein entscheidendes Kriterium für seine Wirksamkeit. Es kann als Hinweis darauf angesehen werden, wie schnell sich die Schleusen nach dem Öffnen schließen. Je kürzer die Reaktionszeit, desto besser ist Ihre PV-Anlage geschützt.
Warum Reaktionszeit wichtig ist
In Photovoltaikanlagen sind Module anfällig für Spannungsspitzen. Denn bereits eine Verzögerung von wenigen Nanosekunden kann zu schweren Schäden am Wechselrichter, den Panels und allen anderen angeschlossenen Geräten führen. Transiente Überspannungen von nur 5 Nanosekunden Dauer können empfindliche elektronische Bauteile vollständig zerstören, es sei denn, der Überspannungsschutz reagiert schneller.
Faktoren, die die Ableitungsschritte beeinflussen
Die Reaktionszeit eines Überspannungsschutzes hängt von den darin enthaltenen Komponenten ab. Verwendet gängige GDT, MOV und TVS. 5. TVS-Dioden haben die schnellsten Reaktionszeiten, teilweise im Pikosekundenbereich. Damit eignen sie sich ideal zum Schutz äußerst empfindlicher elektronischer Komponenten
Vergleichen Sie dies mit einem MOV von wenigen Nanosekunden – Sonneneruptionsbereich, aufgenommen auf einem AN/PVS-7 Cat 3-Brillendisplay mit unserem teuren, hochwertigen, möglicherweise dreifach kompensierten Zielfernrohr, aufgenommen vom Labordach. Sonnenuntergang am Mittag. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die endgültige Entscheidung, welche Komponente ausgewählt werden soll, hauptsächlich von der Konfiguration der PV-Anlage unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit der gleichzeitig angeschlossenen Geräte abhängt.
Reaktionszeit optimieren
So schnell wie möglich, kein Feuer fangen oder noch schlimmeres passieren. Daher verfügen die wirksamsten Überspannungsschutzgeräte über sehr schnelle Reaktionszeiten. Die Auswahl solcher Komponenten selbst sorgt für schnelle Reaktionseigenschaften und ihre Anordnung in der Sprengkonfiguration garantiert eine schnelle Aktivierung des Detektors. Die Kombination aus TVS-Diode und MOV ist wahrscheinlich ausgeglichen, da der TVDS die Spitze sofort verarbeitet und der MOV dann den Rest absorbiert.
Nehmen Sie zum Beispiel eine Photovoltaikanlage, die an kritischen Punkten sowohl mit TVS-Dioden als auch mit MOVs ausgestattet ist. TVS-Dioden reagieren innerhalb von Pikosekunden, um den anfänglichen Spannungsstoß einzudämmen und so die empfindlichsten Komponenten zu schützen. Das MOV kann dann innerhalb von Nanosekunden reagieren und den Großteil der Energie des Stoßes absorbieren. Dieser mehrschichtige Schutz bietet vollständige Sicherheit.
Testen und Validieren
Daher führen Hersteller von Überspannungsschutzgeräten eine Reihe von Testverfahren durch, um sicherzustellen, dass ihre Produkte die erforderlichen Reaktionszeiten einhalten. Bei vielen dieser Tests geht es darum, absichtlich simulierte Überspannungsereignisse zu erzeugen, auf die der Überspannungsschutz reagieren muss. Ein typischer Test besteht darin, den Überspannungsschutz einer Spannungsspitze von 1.000 V auszusetzen und zu messen, wie lange die Spannung bestehen bleibt.
Tatsächliche Tests liefern uns die nützlichsten Daten darüber, wie ein Überspannungsschutz unter normalen Betriebsbedingungen reagiert. Den Ergebnissen einer spezifischen Studie zufolge haben Überspannungsschutzgeräte mit TVS-Dioden eine Reaktionszeit von weniger als 1 Pikosekunde. Dies beweist ihre Eignung für Hochgeschwindigkeitsschutzanwendungen.
Koordination mit anderen Schutzgeräten
Ohne die Zusammenarbeit mit anderen Schutzeinrichtungen können Photovoltaikanlagen keinen umfassenden Schutz des gesamten Spektrums erreichen. Effektive Koordination – Stellt sicher, dass alle Schutzgeräte zusammenarbeiten, um das gesamte System vor Überspannungen und Fehlern zu schützen.
Leistungsschalter stellen einen wichtigen Schutz für Photovoltaikanlagen dar, da sie im Fehlerfall den Stromfluss unterbrechen. Dazu muss der Überspannungsschutz mit dem Überstromschutzgerät gekoppelt werden, damit sich diese nicht gegenseitig bei der Aktivierung behindern.
Kombination aus Sicherungstrennern und Schaltern
Sicherungskombinationen und Trennschalter sind ein wichtigerer Bestandteil der Sicherheitsvorbereitung für andere Photovoltaikanlagen. Überspannungsschutzgeräte müssen den Nennwerten dieser Geräte entsprechen, da sie sonst zu empfindlich sind und vorzeitig auslösen oder zu langsam und zu einer übermäßigen Belastung führen.
Schichtübergreifende kollaborative Verteidigung
Größere Photovoltaik-Kraftwerke nutzen oft ein mehrstufiges Schutzkonzept. Zu diesem Zweck können beispielsweise mehrere Überspannungsschutzgeräte erforderlich und auf unterschiedlichen Ebenen installiert sein. Es besteht aus einem Wechselrichter, einem AC- und DC-Array-Combiner-Box und einem Haupt-Service-Panel. Jeder einzelne Protektor muss sehr sorgfältig ausgewählt und auf die anderen Protektoren abgestimmt werden.
Beispielsweise kann ein primärer Überspannungsschutz an einem Schaltschrank für 40 kA ausgelegt sein, während separate sekundäre Schutzvorrichtungen am Wechselrichter und am Anschlusskasten möglicherweise nur für 20 kA ausgelegt sind. Durch diese Anordnung kann der erste Schutz den größten Teil der Überspannung absorbieren, und die verbleibende Energie fällt dann auf den sekundären Schutz, wodurch ein weiterer Schutzgrad erreicht wird.
Überprüfung des Kompatibilitätstests
Viele Hersteller führen Kompatibilitätstests durch, um sicherzustellen, dass der Überspannungsschutz vollständig mit anderen Schutzgeräten kompatibel ist. Diese Tests simulieren eine Vielzahl von Überspannungs- und Fehlerbedingungen und ermöglichen uns so sicherzustellen, dass der Schutz nicht nur richtig reagiert, sondern auch den ordnungsgemäßen Betrieb des Leistungsschalters, der Sicherung oder des Leistungsschalters nicht beeinträchtigt.
Umweltresistenz
Die Umweltbeständigkeit ist ein weiterer wichtiger Faktor, der bei der Entwicklung und Auswahl von Photovoltaik-Überspannungsschutzgeräten berücksichtigt werden muss. Um Photovoltaikanlagen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zuverlässig zu schützen, müssen diese Geräte teilweise sehr rauen Umweltbedingungen standhalten. Die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse stellt sicher, dass Ihr Überspannungsschutz sicher ist und ordnungsgemäß funktioniert, egal wo Sie ihn installieren
Wetter- und Eintrittsschutz
„Photovoltaik-Überspannungsschutzgeräte sind häufig extremen Wetterbedingungen wie starkem Regen, Schnee und Staub ausgesetzt“, stellen die Forscher fest. Um dem standzuhalten, ist eine hohe IP-Schutzart (Ingress Protection) erforderlich. Beispielsweise sind Produkte mit der Schutzart IP67 absolut staubdicht und können nur 30 Minuten lang in 1 Meter tiefes Wasser getaucht werden.
Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass eine PV-Anlage in einem Küstengebiet installiert wird, wo Salznebel und Feuchtigkeit die Hauptfaktoren sind. Überspannungsschutzgeräte haben die Schutzart IP67 und bestehen aus korrosionsbeständigen Materialien wie Edelstahlteilen oder UV-beständigem Kunststoff, sodass sie jahrelang ohne Leistungseinbußen funktionieren.
Extreme Temperaturen und Wärmemanagement
Überspannungsschutzgeräte für Photovoltaikanlagen müssen außerdem einem weiten Temperaturbereich standhalten. Sie müssen unter den unterschiedlichsten Bedingungen funktionieren, sei es in heißen Sommern oder in kalten Wintern. Aufgrund der oben genannten Faktoren müssen Überspannungsschutzgeräte für Photovoltaikanlagen normalerweise im Temperaturbereich von -40 °C bis 85 °C betrieben werden.
„Stünde diese Solaranlage beispielsweise in einer Wüste, könnten die Tagestemperaturen von unter dem Gefrierpunkt auf über 40 °C steigen. Allerdings sind Überspannungsschutzgeräte unter Berücksichtigung des Wärmemanagements konzipiert – einschließlich Kühlkörpern und temperaturbeständigen Komponenten, die selbst bei extremen Veränderungen einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten können.
Materialbeständigkeit und Langlebigkeit
Die Art der Materialien, aus denen Überspannungsschutzgeräte hergestellt werden, leistet einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz. Hochwertige Materialien wie Edelstahl, Polycarbonat und speziell behandelte Kunststoffe sind widerstandsfähiger gegenüber der Umwelt. Warum diese Materialien korrosionsbeständig und unempfindlich gegenüber UV-Strahlen oder physikalischen Angriffen sind.
Stellen Sie sich eine Photovoltaikanlage vor, die sich in einer Bergregion befindet, wo sie starken Winden und Hagel ausgesetzt sein kann. Schützt ein in ein schlagfestes Polycarbonatgehäuse und Edelstahlkomponenten eingebauter Überspannungsschutz mein System weiterhin vor Unwettern?
Dadurch werden Sie vor schädlicher UV-Strahlung geschützt
Überspannungsschutzkomponenten, insbesondere solche, die speziell für den langfristigen Einsatz im Freien hergestellt wurden, können durch UV-Strahlung korrodieren und beschädigt werden. Daher müssen Geräte durch UV-beständige Beschichtungen und Materialien geschützt werden, um diese Verschlechterung zu verhindern.
Beispielsweise sollten Überspannungsschutzgeräte für Photovoltaik-Dachanlagen über einen UV-Schutz vor ganzjähriger direkter Sonneneinstrahlung verfügen. Darüber hinaus schützen alle diese Beschichtungen das Innenleben vor Schäden durch UV-Strahlen und stellen so sicher, dass Ihr Protektor während seiner gesamten Lebensdauer weiterhin funktioniert.
Erfüllen Sie Umweltstandards
Überspannungsschutzgeräte werden von Herstellern so konzipiert, dass sie verschiedene Umweltstandards erfüllen, sodass sie in verschiedenen Regionen der Welt eingesetzt werden können. Wenn Sie weitere Fragen dazu haben, lassen Sie es mich bitte wissen. UL 1449 in Nordamerika und IEC 61643-11 für internationale Märkte legen Standards fest, anhand derer wir Richtlinien für die Beständigkeit gegenüber Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Temperatur und UV-Einwirkung definieren können.
