家全体のサージプロテクターは電気火災のリスクを 60% 軽減し、家電製品を保護し、潜在的な損害を 10,000 ドル節約し、安定した電力を確保します。
電圧クランプ
When it comes to surge protection for photovoltaic (PV) systems, an important principle is voltage clamping. 電圧クランプ – 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.
これらの電圧を適切にクランプするために、優れた PV サージ保護装置には金属酸化物バリスタ (MOV) が使用されている場合があります。 MOV の機能は、過電圧状態を検出し、その抵抗を迅速に下げて、PV システムから過剰な電圧を解放することです。 たとえば、これにより、1.500V の過渡電圧スパイクがサージ保護装置によって安全限界 (たとえば、600V のマイクロ秒) にクランプされる可能性があります。
エネルギー吸収
プロテクターが故障する前に吸収できるエネルギーの量。 太陽光発電システムはこのようなスパイクの影響を受けることが多いため、これは重要な機能です。 太陽光発電システムで使用されるサージ保護装置は、数千ジュールの電力を供給できる落雷などの高エネルギー事象に対処できなければなりません。
一般的な太陽光発電サージ保護装置には、ジュール単位で測定されるエネルギー吸収容量があります。言い換えれば、20,000 ジュールまたはそれに近い定格のサージプロテクターは、重大な停電時に接続されている PV 機器が損傷しないようにするのに十分なエネルギーを吸収します。
反応時間
太陽光発電システムでは、デバイスがサージ電流にどれだけ早く反応するかを決定するため、SPS の応答時間は非常に重要です。 応答時間が速いほど、太陽光発電システム内のより敏感な電子機器に対する保護が強化されます。 理想的には、PV アプリケーションでは応答時間が 1 ナノ秒未満のサージ プロテクターを使用する必要があります。
材料と技術を組み合わせることで、過渡電圧抑制ダイオードまたは TVS を備えたガス放電管 (GDT) などの高度なツールにより、応答時間の短縮が可能になります。 何よりも、これらのコンポーネントは電圧スパイクにわずかナノ秒で反応し、瞬時に家電製品を保護します。
他の保護装置との連携
適切に設計された PV システムのサージ保護装置は、システム全体が保護され、どの装置にもサージによる過剰な負担がかからないように、回路ブレーカーやヒューズなどの他の保護装置と連携して動作する必要があります。
調整は、太陽光発電システム内のサージ保護装置の適切な選択と配置によって実現されます。 たとえば、サージ保護装置をインバータの入力と出力に取り付けて、完全な保護を提供できます。 さらに、他の保護装置と同様の電圧定格を持つことは、スムーズな動作のためにサージ保護装置をさらに変更する必要があります。
エネルギー吸収
エネルギー吸収
エネルギー吸収 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
ジュール定格とそれが表示される場所
ジュール定格は、サージプロテクターが故障することなく処理できるエネルギー量を示します。 ジュール定格が高いほど、特に大規模または深刻な電力サージが発生する地域に住んでいる場合、実際の表面の保護が強化されます。 これを大局的に考えると、20,000 ジュールのサージ保護装置は、落雷 (数万ジュールのサージが発生する可能性がある) などのかなり強力なエネルギー イベントに対処できます。
対照的に、雷雨が多い地域の太陽光発電システムを想像してください。 これは物理学の単純な事実です。落雷時には、エネルギーの急増がすぐに 10,000 ジュールに達する可能性があります。 より高い電力定格を持つサージプロテクターは、この「余分な」エネルギーをすべて吸収し、重要な資産 (太陽光発電パネル、インバーターなど) をその影響から保護します。
部品の寿命と材質の選択
材質の種類によっても、サージプロテクターが吸収するエネルギー量に大きな違いが生じる可能性があります。 優れたサージ保護装置は、金属酸化物バリスタ (MOV)、ガス放電管、シリコン アバランシェ ダイオードなどを使用します。 このため、顕著な劣化を起こすことなく大量のエネルギーの吸収と散逸を繰り返しできる MOV が最良の選択です。
たとえば、定格 800 ボルトの MOV (バリスタ) で構築されたサージ保護装置は、大量の高エネルギー サージに耐えることができます。 これらのタイプの MOV は、パルスの繰り返しによって数千ジュールのエネルギーを吸収することができるため、使用するシステムが高リスクの場所に設置されている場合には、太陽光発電システムでの使用を強くお勧めします。 さらに、高温耐性材料の使用により、どんなに極端な状況であってもサージプロテクターが常に動作し続けることが保証されます。
最大限の ProDesign と構成の保護
ただし、真に効果的なサージ保護を実現するには、大きなジュール定格以上の値が必要です。 実際、仕事を正しく遂行するには、賢明な設計と適切な構成が必要です。 適切な保護を提供するには、太陽光発電システムの主要な部分にサージ保護装置を取り付ける必要があります。 インバータの入力端と出力端にインバータ サージ プロテクターとメイン サービス ボード サージ プロテクターを構成して、多層サージ保護を提供します。
たとえば、商業用 PV 設備では、メイン引き込み口に 20,000 ジュールの一次サージ保護装置を指定し、インバータに定格 10,000 ジュールの二次保護装置を指定できます。 「多層的なアプローチにより、SHA に導入された一次プロテクターによって吸収されなかった残りのエネルギーが、太陽光発電システムのすべてのコンポーネントを保護する二次プロテクターによって処理されることも保証されます。」
定期的な保守・点検
最適なエネルギー吸収のためには、サージプロテクターの定期的なメンテナンスと監視が不可欠です。 ここで重要なのは、サージプロテクターは永久に使えるわけではないということです。 サージや落雷が数年続くと、サージ保護装置内のコンポーネントは効果がなくなり、時間の経過とともに性能が確実に低下します。 2.) 定期検査 - 定期検査のスケジュールを立てておくと、摩耗した部品を特定し、使用できなくなる前に交換することができます。
たとえば、四半期ごとの検査には、サージ保護装置のステータス インジケータの確認や、明らかなホット スポットがある MOV を交換するときのクランプ電圧の確認などが含まれる場合があります。 プロアクティブなメンテナンスにより、サージ プロテクターが引き続き高エネルギー サージを吸収できるようになり、PV システムの寿命が延びます。
反応時間
太陽光発電サージ保護装置の応答時間は、その有効性の決定的な基準です。 これは、水門が開いた後にどれだけ早く閉じるかを示すものと考えることができます。 応答時間が短いほど、太陽光発電システムの保護は強化されます。
応答時間が重要な理由
太陽光発電システムでは、モジュールは電圧サージの影響を受けやすくなります。 わずか数ナノ秒の遅延が、インバータ、パネル、およびその他の接続された機器に重大な損傷を引き起こす可能性があるためです。サージ保護装置がそれよりも速く反応しない限り、わずか 5 ナノ秒の過渡過電圧が続くと、繊細な電子コンポーネントが完全に破壊される可能性があります。
導出ステップに影響を与える要因
サージプロテクターの応答時間は、サージプロテクター内のコンポーネントによって異なります。 共通の GDT、MOV、TVS を使用します。 5. TVS ダイオードは最も速い応答時間を持ち、ピコ秒の範囲に達する場合もあります。 非常に敏感な電子部品の保護に最適です。
これを数ナノ秒の MOV と比較してください。研究室の屋根から撮影した、おそらく 3 倍ユニット補正された高価な高品質スコープを使用して、AN/PVS-7 Cat 3 ゴーグル ディスプレイで捉えた太陽フレア領域です。正午の日没。 要約すると、どのコンポーネントを選択するかという最終決定は、同時に接続される機器の感度を考慮した、主に PV システムのセットアップ方法によって決まります。
応答時間を最適化する
できるだけ早く、発火しないようにしてください。 したがって、最も効果的なサージ保護装置は、応答時間が非常に速いものになります。このようなコンポーネントの選択自体が高速応答特性を提供し、爆発的な構成での配置により検出器の迅速な起動が保証されます。 TVDS がスパイクを即座に処理し、MOV が残りを吸収するため、TVS ダイオードと MOV の組み合わせはおそらくバランスが取れています。
たとえば、重要なポイントに TVS ダイオードと MOV の両方が装備されている太陽光発電システムを考えてみましょう。 TVS ダイオードはピコ秒以内に反応して初期サージをクランプし、最も敏感なコンポーネントを保護します。 MOV はナノ秒以内に応答し、サージのエネルギーのほとんどを吸収します。 この多層保護により、完全なセキュリティが提供されます。
テストと検証
したがって、サージプロテクターのメーカーは一連のテスト手順を実施して、自社の製品が必要な応答時間を満たしていることを確認します。 これらのテストの多くは、サージ保護装置が応答する必要があるシミュレートされた過電圧イベントを意図的に作成することに焦点を当てています。 一般的なテストでは、サージ保護装置に 1,000V の電圧スパイクを加え、その電圧がどのくらいの時間通過できるかを測定します。
実際のテストにより、通常の動作条件下でサージプロテクターがどのように反応するかについての最も有用なデータが得られます。 ある特定の研究結果によると、TVS ダイオードを含むサージ保護装置の応答時間は 1 ピコ秒未満です。 これは、高速保護用途に適していることを証明しています。
他の保護装置との連携
他の保護装置との連携がなければ、太陽光発電システムはスペクトル全体の包括的な保護を達成できません。 効果的な調整 - すべての保護デバイスが連携して動作し、システム全体をサージや障害から保護します。
サーキットブレーカーは、障害が発生した場合に電気の流れを遮断するため、太陽光発電システムに重要な保護を提供します。 これには、サージ保護装置が互いの作動を妨げないように過電流装置と組み合わせる必要があります。
ヒューズ断路器とスイッチの組み合わせ
ヒューズの組み合わせと切断研究スイッチは、他の太陽光発電システムの安全準備のより重要な部分です。サージ保護装置はこれらのデバイスの定格と一致する必要があります。そうでない場合、サージ保護装置が敏感すぎて早期に作動したり、遅すぎて過度のストレスを経験したりすることになります。
クロスレイヤーの協調防御
大規模な太陽光発電所では、多くの場合、複数レベルの保護コンセプトが使用されています。 この目的のために、たとえば、複数のサージ保護装置が必要となり、異なるレベルに設置される場合があります。 インバーター、AC および DC アレイ結合ボックス、メイン サービス パネルで構成されます。 個々のプロテクターは非常に慎重に選択し、他のプロテクターと調整する必要があります。
たとえば、サービス パネルの一次サージ保護装置の定格は 40kA ですが、インバータとコンバイナ ボックスの別個の二次保護装置の定格は 20kA のみである場合があります。 この配置により、最初のプロテクターがサージの大部分を吸収し、残りのエネルギーが 2 番目のプロテクターに当てられ、別のレベルの保護が追加されます。
互換性テストの検証
多くのメーカーは、サージプロテクターが他の保護装置と完全に連携することを確認するために互換性テストを実施しています。 これらのテストでは、さまざまなサージや障害状態をシミュレートすることで、プロテクターが正しく反応するだけでなく、サーキット ブレーカー、ヒューズ、またはサーキット ブレーカーの適切な動作を妨げないことを確認できます。
耐環境性
耐環境性は、太陽光発電サージ保護装置を設計および選択する際に考慮すべきもう 1 つの主要な要素です。 ライフサイクル全体を通じて太陽光発電システムを確実に保護するために、これらのデバイスは非常に厳しい環境条件に耐えることができなければなりません。 耐環境性により、どこに設置してもサージプロテクターが安全で適切に機能することが保証されます。
耐候性と侵入保護
「太陽光発電サージ保護装置は、大雨、雪、粉塵などの厳しい気象条件に頻繁にさらされる」と研究者らは指摘する。これに耐えられるようにするには、高い IP (Ingress Protection) 定格が必要です。 たとえば、IP67 等級の製品は完全防塵であり、水深 1 メートルに 30 分間浸漬しても大丈夫です。
たとえば、塩水噴霧と湿気が主な要因となる沿岸地域に太陽光発電システムが設置されていると想像してください。 サージプロテクタはIP67等級であり、ステンレス鋼部品や耐紫外線プラスチックなどの耐食性材料で作られているため、劣化することなく長年動作することができます。
極端な温度と熱管理
太陽光発電システム用のサージ保護装置は、幅広い温度範囲に耐えることもできなければなりません。 暑い夏でも寒い冬でも、さまざまな条件下でパフォーマンスを発揮する必要があります。 上記の要因により、太陽光発電システム用に設計されたサージプロテクターは通常、-40°C ～ 85°C の温度範囲で動作する必要があります。
「たとえば、この太陽光発電施設が砂漠に設置されている場合、毎日の気温は氷点下から 40°C 以上まで上昇する可能性があります。とはいえ、サージプロテクターはヒートシンクや耐熱コンポーネントなどの熱管理を念頭に置いて設計されており、極端な変化下でも信頼性の高い動作を最大化できます。
素材の耐久性と寿命
サージプロテクターの製造に使用される材料の種類は、環境保護に大きく貢献します。 ステンレス鋼、ポリカーボネート、特殊処理されたプラスチックなどの高品質の素材は、環境に対する耐性がより優れています。これらの材料が耐腐食性であり、紫外線や物理的攻撃の影響を受けない理由。
強風や雹の影響を受ける可能性のある山岳地帯に設置された太陽光発電システムを考えてみましょう。 耐衝撃性ポリカーボネート製ハウジングとステンレススチール製コンポーネントに組み込まれたサージプロテクターは、悪天候からシステムを保護しますか?
これにより、有害な紫外線から身を守ることができます
サージ抑制装置のコンポーネント、特に屋外での長期使用のために特別に製造されたコンポーネントは、紫外線によって腐食し、損傷する可能性があります。 したがって、この劣化を防ぐために、耐紫外線性のコーティングや材料を使用して機器を保護する必要があります。
たとえば、屋上の太陽光発電設備のサージプロテクターは、年間を通じて直射日光にさらされないよう UV 保護する必要があります。 さらに、これらのコーティングはすべて、紫外線による損傷から内部構造を保護し、プロテクターがその寿命を通じて機能し続けることを保証します。
環境基準を満たす
サージプロテクターは、世界のさまざまな地域で使用できるように、さまざまな環境基準を満たすようにメーカーによって設計されています。 これらについてさらにご質問がございましたら、お知らせください。 北米の UL 1449 と国際市場の IEC 61643-11 は、湿度、温度、紫外線暴露などの環境条件に対する耐性のガイドラインを定義するために使用できる規格を設定しています。
