يجب أن تنتبه وحدات الطاقة الشمسية المتصلة على التوالي إلى:
عندما يتم توصيل النظام الكهروضوئي بالشبكة لتوليد الطاقة، يجب على المصفوفة الكهروضوئية تنفيذ كامل التحكم في تتبع نقاط الطاقة للحصول على إجمالي الطاقة الناتجة تحت أي أشعة شمس تيار مستمرة. لذلك، عند تصميم عدد وحدات الطاقة الشبكية على التوالي، يجب ملاحظة القضايا التالية:
1) يجب أن تكون المواصفات، والأنواع، وعدد التسلسلات، وزوايا التركيب لوحدات الطاقة الشمسوئية المتصلة بنفس العاكس متسقة.
2) يجب أخذ معامل درجة الحرارة لجهد العمل الأمثل (Vmp) وجهد الدائرة المفتوحة (Voc) لوحدات الكهروضوئية في الاعتبار. يجب أن يكون Vmp في مصفوفة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالتسلسلات ضمن نطاق MPPT العاكس، ويجب أن يكون Voc أقل من جهد إدخال العاكس. أقصى قيمة.
بشكل عام، نطاق جهد الدخل المستمر للعاكس محدد. أقصى جهد دخل مستمر موصى به للمحول الكهروضوئي المتصل بالشبكة هو 1100 فولت، ونطاق MPPT هو 200 فولت~1000 فولت. عند اختيار عدد الوحدات في سلسلة ما، يجب أخذ جانبين في الاعتبار: الأول هو جهد الدائرة المفتوحة. يجب أن يكون الحد الأعلى أقل من الحد الأقصى لجهد تحمل العاكس؛ الثانية هي أن الحد الأدنى لجهد العمل المصنف لا يقل عن الحد الأدنى لقيمة نطاق MPPT العاكس. بدمج الشروط السابقة، نختار أن الحد الأقصى لعدد الاتصالات التسلسلية للوحدات الكهروضوئية لا يزيد عن 21 كمتتالية. عند درجة حرارة الغرفة 25°C، يكون جهد الدائرة المفتوحة 39.8V×20 strings=796V، وإجمالي جهد التشغيل 32.1V×20=642V، وهو ما يلبي متطلبات الآلة.
موثوقية النظام وسلامته
1. العاكس يتمتع بموثوقية وسلامة جيدة
1) وظيفة التحكم المغلقة المتزامنة: أخذ عينات في الوقت الحقيقي ومقارنة جهد شبكة الطاقة الخارجية، الطور، التردد، والإشارات الأخرى، والحفاظ دائما على تزامن مخرج العاكس مع شبكة الطاقة الخارجية، وجودة الطاقة مستقرة وموثوقة، ولا تلوث شبكة الطاقة، وأداء أمان جيد.
2) له وظيفة الإيقاف التلقائي وتشغيله: حيث يكتشف العاكس الجهد، الطور، التردد، مدخل التيار المستمر، جهد خرج التيار المتردد، التيار، وغيرها من الإشارات لشبكة الطاقة الخارجية في الوقت الحقيقي. عندما تحدث ظروف غير طبيعية، يقوم الجهاز تلقائيا بحماية وفصل مخرج التيار المتردد؛ عندما يختفي سبب العطل وتعود شبكة الكهرباء إلى وضعها الطبيعي، يقوم العاكس باكتشاف وتأخير لفترة معينة، ثم يستعيد مخرج التيار المتردد ويتصل تلقائيا بالشبكة بموثوقية جيدة.
3) وظيفة الحماية: يحتوي على وظائف حماية مثل الجهد الزائد، فقدان الجهد، كشف التردد، والحماية، والتحميل الزائد والتيار، والتسرب، والحماية من الصواعق، وقصر التأريض، والعزل التلقائي لشبكة الطاقة.
2. أداء سلامة النظام
نظرا لأن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بالكامل مجهز بجهاز حماية آمن وموثوق من الصواعق، فإن العاكس المختار يحتوي على حماية مثل الجهد الزائد، والجهد المنخفض، والتحميل الزائد، والتيار الزائد، وقصر التأريض والتسرب، وغيرها، لذا يحتوي النظام بأكمله على هذه الوظائف الواقية لضمان أن التصميم والمعدات عادة ما تعمل لضمان سلامة استهلاك الكهرباء للنظام بأكمله.
في نظام محطات الطاقة الكهروضوئية، يعد التأريض جزءا حيويا من التصميم الكهربائي، وهو مرتبط بسلامة المعدات وموظفي المحطة. يمكن لتصميم التأريض الجيد أن يضمن بقاء محطة الطاقة في بيئة تشغيل آمنة لفترة طويلة، ويقلل من تردد الأعطال في المحطة، ويحسن الكفاءة التشغيلية العامة للمحطة. فما هي أنواع التأريض المشتركة في محطات الطاقة الكهروضوئية؟
1. ما هو التأريض
يشير التأريض إلى توصيل نقطة المحايد لنظام الطاقة والأجهزة الكهربائية، والأجزاء الموصلة المكشوفة للمعدات الكهربائية، والأجزاء الموصلة خارج الجهاز بالأرض عبر الموصلات. يمكن تقسيمه إلى تأريض عامل، تأريض حماية من الصواعق، وتأريض وقائي.
2. دور التأريض
غالبا ما نعلم فقط أن التأريض يمكن أن يمنع الصدمات الشخصية. ولكن، بالإضافة إلى هذه الوظيفة، يمكن أن يمنع التأريض أيضا تلف المعدات والأنابيب، ويمنع الحرائق، ويمنع ضربات الصواعق، ويمنع التلف الكهروستاتيكي، ويضمن التشغيل المنتظم لأنظمة الطاقة.
01 الحماية من الصدمات الكهربائية
مقاومة جسم الإنسان لها علاقة كبيرة بظروف البيئة. لذلك، فإن التأريض هو وسيلة فعالة لمنع الصدمات الكهربائية. بعد تأريض المعدات الكهربائية عبر جهاز التأريض، يصبح جهد المعدات الكهربائية قريبا من جهد التأريض. بسبب مقاومة التأريض، فإن المعدات الكهربائية التي تدعم جهد الأرضي موجودة دائما. كلما كان أكبر، كان أكثر خطورة عندما يلمسه أحدهم. ومع ذلك، افترض أن جهاز التأريض غير متوفرة. في هذه الحالة، سيكون جهد غلاف المعدات المعيب نفسه جهد الطور إلى الأرضي، والذي لا يزال أعلى بكثير من جهد التأريض، لذا سيزداد الخطر أيضا وفقا لذلك.
02 ضمان التشغيل المنتظم لنظام الطاقة
عادة ما يتم تأريض نظام الطاقة، المعروف أيضا بالتأريض العامل، عند نقطة الحياد في المحطة الفرعية أو المحطة الفرعية. متطلبات مقاومة التأريض للعمل في التأريض ضئيلة، وهناك حاجة إلى شبكة تأريض للمحطات الفرعية الكبيرة لضمان أن مقاومة التأريض صغيرة وموثوقة. الغرض من أرضية العمل هو جعل الجهد بين نقطة الحياد للشبكة والأرض قريبا من الصفر. لا يمكن لنظام توزيع الطاقة منخفض الجهد تجنب ملامسة خط الطور للغلاف أو الأرض بعد كسر خط الطور. إذا كانت نقطة المحايد معزولة عن الأرض، فإن الجهد إلى أسفل الطورين الآخرين سيرتفع إلى ثلاثة أضعاف جهد الطور، مما قد يؤدي إلى احتراق معدات العمل الكهربائية ذات الجهد 220. بالنسبة للنظام المؤرض بنقطة الحياد، حتى لو كان أحد الطورين معطلا بالأرض، يمكن أن تظل الطورين الآخرين قريبين من جهد الطور، لذا لن تتضرر المعدات الكهربائية المتصلة بالطورين المختلفين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يمنع النظام من التذبذب، ويجب فقط مراعاة مستوى عزل المعدات الكهربائية والخطوط بناء على جهد الطور.
03 الحماية من ضربات البرق ومخاطر الكهرباء الساكنة
عندما يحدث البرق، بالإضافة إلى البرق المباشر، ينتج أيضا برق الحث، ويقسم البرق الحثي إلى برق حثي ساكن وبرق حث كهرومغناطيسي. أهم طريقة لجميع تدابير الحماية من البرق هي التأريض.
3. أنواع التأريض
أنواع التأريض الشائعة هي: التأريض العامل، التأريض المقاوم من الصواعق، التأريض الواقي، التأريض الواقي، التأريض الواقي، التأريض المضاد للساكنة، وغيرها.
تأريض الحماية من البرق 01
التأريض المقاوم من الصواعق هو نظام تأريض لمنع الضرر عند التعرض للبرق (الضرب المباشر، الحث، أو إدخال الخط).
كجزء من تدابير الحماية من الصواعق، يدخل التأريض الواقي تيارا كهربائيا إلى الأرض. تستخدم الحماية من البرق في المباني والمعدات الكهربائية بشكل رئيسي أحد طرفي جهاز التوقف (بما في ذلك قضيب الصواعق، حزام الحماية من الصواعق، شبكة الحماية من الصواعق، جهاز قمع الصواعق، وغيرها) للاتصال بالمعدات المحمية. الطرف الآخر متصل بجهاز التأريض. نتيجة لذلك، يوجه البرق نحو نفسه، ويدخل تيار البرق الأرض عبر جهاز التوصيل النزولي وجهاز التأريض. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب التأثير الجانبي للحث الكهروستاتيكي الناتج عن البرق، ولمنع الأضرار غير المباشرة مثل حريق المنزل أو الصدمة الكهربائية، يكون من الضروري عادة تأريض معدات المبنى المعدنية والأنابيب المعدنية والهياكل الفولاذية.
تأريض العمل في 02 AC
التأريض في نظام التيار المتردد هو توصيل نقطة معينة في نظام الطاقة مباشرة أو عبر معدات خاصة بالأرض لتوصيل المعادن. يشير التأريض العملي بشكل رئيسي إلى تأريض طرف المحاور المحايد أو خط المحايد (الخط N). يجب عزل السلك N بقلب نحاسي. هناك طرفات ربط متساوية الجهد المساعدة في توزيع الطاقة، وعادة ما تكون أطراف الربط متساوية الجهد في الخزانة. يجب ملاحظة أن هذا الطرف لا يمكن تعريضه؛ لا يمكن خلطه مع أنظمة التأريض الأخرى، مثل التأريض المستمر (DC)، أو التأريض الواقي الساكن، أو التأريض المضاد للساكنة، وغيرها؛ ولا يمكن توصيله بأسلاك PE.
03 تأريض الحماية من السلامة
التأريض الآمن يشكل اتصالا معدنيا جيدا بين الأجزاء المعدنية غير المشحونة في المعدات الكهربائية وجسم التأريض. في محطات الطاقة الكهروضوئية، هناك بشكل رئيسي محولات ومكونات وصناديق توزيع تحتاج إلى تأريض للحماية من السلامة.
▲تأريض غلاف العاكس
▲تأريض وحدة الطاقة الشمسية
04 شيلد جراوند
لمنع تداخل الحقول الكهرومغناطيسية الخارجية، يسمى تأريض الغلاف الخارجي للمعدات الإلكترونية والأسلاك المحمية داخل وخارج المعدات أو الأنابيب المعدنية التي تمر من خلالها بالتأريض الدرائي. تستخدم هذه الطريقة عادة لتأريض طبقة الحماية لخط الاتصال RS485 في محطة الطاقة الكهروضوئية، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال المجال الكهرومغناطيسي من التداخل مع الاتصال عندما تقوم عدة محولات بالاتصال التسلسلي 485.
▲طبقة الحماية لخط الاتصال 485 مؤرضة
05 التأريض المضاد للساكن
في بعض بيئات تركيب العاكس، مثل التركيب في غرفة حاسوب جافة، يسمى التأريض لمنع تداخل العاكس الكهروستاتيكي الناتج عن المناخ الجاف لغرفة الكمبيوتر بالتأريض المضاد للساكنة. يمكن مشاركة جهاز التأريض المضاد للساكن مع جهاز التأريض الآمن للعاكس.
موضحة متطلبات مواصفات مقاومة التأريض القياسية في الجدول التالي:
تلخيص
كمجموعة من أنظمة التشغيل طويلة الأمد، يجب تأريض محطات الطاقة الكهروضوئية أثناء التصميم والبناء لتقليل التشغيل والصيانة غير الضرورية في المراحل اللاحقة لضمان تشغيل النظام على المدى الطويل وآمن وفعال.
مع التطبيق الواسع لتوليد الطاقة الكهروضوئية، يستخدم الاتصال بين وحدات الطاقة الشمسية وسلاسل الوحدات، واتصال الطرفيات المستمرة لصناديق المدمجين، والعواكس، والمعدات الأخرى على نطاق واسع في موصلات MC4/H4 القياسية الدولية، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 1. تم عرض 2.
▲ الشكل 1
▲ الشكل 2
1. متطلبات الأداء للموصلات الكهروضوئية
فما هي متطلبات الأداء للموصلات الكهروضوئية؟
أولا، يجب أن يكون الموصل الكهروضوئي موصليا جيدا، ويجب ألا تتجاوز مقاومة التلامس 0.35 ميلي أوم.
ثانيا، يجب أن يكون لديه أداء أمان جيد لضمان أداء أمان وحدات الخلايا الشمسية. ثالثا، البيئة والمناخ الذي تستخدم فيه معدات الطاقة الشمسية أحيانا في طقس وبيئة سيئة للغاية. لذلك، يجب أن يكون مقاوما للماء، ودرجة حرارة عالية، ومقاومة للتآكل، وعزل عالي، وخصائص أخرى، ويجب أن يصل مستوى الحماية إلى IP68.
ثالثا، يجب أن يكون هيكل الموصل الشمسي ثابتا وموثوقا، ويجب ألا تقل قوة التوصيل بين الموصلين الذكري والأنثوي عن 80 نيوتن. بالنسبة لموصل MC4 المتصل بكابل بسعة أربعة مم²، عند حمل تيار 39 أمبير، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة الحد الأعلى البالغ 105 درجات. موصلات MC4/H4 هي موصلات أحادية النواة مع رؤوس ذكر وأنثى، ولها العديد من المزايا مثل الإغلاق الجيد، والاتصال المريح، والصيانة المريحة، والصيانة المريحة.
2. الاحتياطات اللازمة لتركيب الموصلات الكهروضوئية
يجب أن يأخذ اختيار السدادة مع الانتباه لجودة المنتج، بما في ذلك حجم الموصل المعدني الداخلي، وسماكة المادة، والمرونة، ويجب أن تتوافق الطلاء مع القدرة على حمل تيار كبير. اتصال جيد، يجب أن يضمن البلاستيك لغلاف السدادة أن يكون السطح أملسا بدون تشققات، وأن الواجهة محكمة الإغلاق. عند تركيب موصل المكونات، تجنب التعرض لأشعة الشمس والمطر لمنع تقدم عمر الموصل، أو تآكل الموصل الداخلي والكابل، أو زيادة مقاومة التلامس، أو حتى الشرارة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة النظام أو وقوع حادث حريق.
عند تركيب موصلات الكهروضوئية، يكون رابط التجعيد هو الأولوية القصوى، ويجب استخدام أدوات التجعيد الاحترافية. قبل بناء محطة الطاقة الكهروضوئية، يجب تدريب المهندسين المعنيين على عمليات التجعيد.
▲الشكل 3
مع تطور تقنية الخلايا الكهروضوئية، تزداد سعة وحدة واحدة من الخلايا الكهروضوئية أيضا، كما أن تيار الأوتار يزداد تدريجيا. على الرغم من أن التصميم الذي يحمل مسودة موصل MC4/H4 نظريا كاف لتلبية متطلبات هذه الوحدات ذات السعة الكبيرة، إلا أنه لأسباب مختلفة، شهدت العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية في السنوات الأخيرة المزيد والمزيد من الحوادث التي تذوب فيها الموصلات وتحترق وحتى تتسبب في احتراق صناديق الدمج والمحولات. الشكل 5، الشكل 6، الشكل 7.
▲الشكل 5
▲الشكل 6
▲الشكل 7
كما نعلم جميعا، في محطة طاقة كهروضوئية بقدرة 100 كيلوواط، يوجد عادة ما يكون هناك 600-1000 موصل من هذا النوع، وحالات عملها، مثل مقاومة التلامس، ضرورية للعمل المنتظم لمحطة الطاقة الكهروضوئية. الحالة السيئة للعمل للموصل تؤثر على زيادة المقاومة الداخلية لجانب التيار المستمر، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة في المحطة. في أسوأ الحالات، سيتسبب التلامس السيء في تسخين الموصل أو حتى حرقه في الموصل، مما يؤدي إلى احتراق صندوق الدمج والعاكس (الشكل 7). وحتى أكثر حدة يمكن أن تؤدي إلى حدوث حرائق واسعة النطاق.
الملخص:تحدث الأعطال بشكل متكرر في موصلات المكونات، وملحقات الموصلات المتصلة بصناديق المدمجين، ومحولات السلاسل الكهربائية. على الرغم من أن الموصل صغير، إلا أنه ضروري في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. خاصة في عملية التشغيل والصيانة بعد اكتمال محطة الطاقة، من الضروري الانتباه لحالة تشغيلها وفحص ارتفاع درجة حرارة قابس التوصيل بانتظام لضمان عدم وجود خلل والتشغيل المنتظم.
أولا، يجب توصيل الإضافات غير المباشرة لوحدات الطاقة الكهروضوئية بإحكام، ويجب أن يكون الاتصال بين الكابل الخارجي والموصل مصفعة بالقصدير؛ بعد توصيل سلسلة الوحدة الكهروضوئية، يجب اختبار جهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة لسلسلة الوحدة الكهروضوئية؛ تتطلب الرسومات والمواصفات تأريضا موثوقا.
أثناء تركيب وحدات الطاقة الشمسية، يجب إيلاء اهتمام خاص للاحتياطات التالية:
1) يمكن فقط الوحدات الكهروضوئية ذات نفس الحجم والمواصفات أن تتصل على التوالي؛
2) يحظر تماما تركيب وحدات الطاقة الشمسية في ظروف الطقس الممطرة أو الثلوجية أو العاصفة؛
3) يحظر بشدة توصيل السدادات السريعة الموجبة والسالبة لنفس قطعة الوحدة الكهروضوئية الوصلة الكهربائية؛
4) سيحظر استخدام لوحة الوحدة الكهروضوئية (EVA) إذا تعرضت للتلف؛
5) يحظر بشدة الوقوف على لوحة البطارية لتجنب تلف المكونات أو الإصابات الشخصية؛
6) يحظر بشدة عصر أو ضرب أو اصطدام أو خدش الزجاج المقسى لوحدات الطاقة الشمسية باستخدام الأجسام الحادة؛
7) يجب وضع الألواح الشمسية غير المعبأة في موقع البناء بشكل مسطح مع مواجهة الأمام للأعلى، مع ألواح خشبية أو تغليف ألواح في الأسفل، ويحظر تماما وضعها بشكل مستقيم أو مائل أو معلق في الهواء، ويحظر بشدة تعريض الجزء الخلفي من الوحدات لأشعة الشمس مباشرة؛
8) يجب أن يحمل شخصان الوحدات في نفس الوقت أثناء عملية التعامل، ويجب التعامل معها بعناية لتجنب اهتزازات كبيرة لتجنب تشقق الوحدات الكهروضوئية؛
9) يحظر بشدة رفع الوحدة بسحب صندوق التوصيل أو سلك التوصيل؛
10) عند تركيب لوحة البطارية العلوية، انتبه إلى إطار لوحة البطارية الذي يخدش لوحة البطارية المثبتة أثناء النقل؛
11) يحظر بشدة على عمال التركيب استخدام الأدوات للمس لوحة البطارية متى شاءوا، مما يسبب خدوش؛
12) يحظر بشدة لمس الأجزاء المعدنية الحية من وتر الوحدة الكهروضوئية؛
13) للمكونات التي يتجاوز جهد الدائرة المفتوحة 50 فولت أو التي يتجاوز الحد الأقصى للجهد 50 فولت، يجب أن يكون هناك علامة تحذيرية واضحة لخطر الصدمة الكهربائية بالقرب من جهاز توصيل المكون.
عندما يتم توصيل النظام الكهروضوئي بالشبكة لتوليد الطاقة، يجب على المصفوفة الكهروضوئية تنفيذ كامل التحكم في تتبع نقاط الطاقة للحصول على إجمالي الطاقة الناتجة تحت أي أشعة شمس تيار مستمرة. لذلك، عند تصميم عدد وحدات الطاقة الشبكية على التوالي، يجب ملاحظة القضايا التالية:
1) يجب أن تكون المواصفات، والأنواع، وعدد التسلسلات، وزوايا التركيب لوحدات الطاقة الشمسوئية المتصلة بنفس العاكس متسقة.
2) يجب أخذ معامل درجة الحرارة لجهد العمل الأمثل (Vmp) وجهد الدائرة المفتوحة (Voc) لوحدات الكهروضوئية في الاعتبار. يجب أن يكون Vmp في مصفوفة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالتسلسلات ضمن نطاق MPPT العاكس، ويجب أن يكون Voc أقل من جهد إدخال العاكس. أقصى قيمة.
بشكل عام، نطاق جهد الدخل المستمر للعاكس محدد. أقصى جهد دخل مستمر موصى به للمحول الكهروضوئي المتصل بالشبكة هو 1100 فولت، ونطاق MPPT هو 200 فولت~1000 فولت. عند اختيار عدد الوحدات في سلسلة ما، يجب أخذ جانبين في الاعتبار: الأول هو جهد الدائرة المفتوحة. يجب أن يكون الحد الأعلى أقل من الحد الأقصى لجهد تحمل العاكس؛ الثانية هي أن الحد الأدنى لجهد العمل المصنف لا يقل عن الحد الأدنى لقيمة نطاق MPPT العاكس. بدمج الشروط السابقة، نختار أن الحد الأقصى لعدد الاتصالات التسلسلية للوحدات الكهروضوئية لا يزيد عن 21 كمتتالية. عند درجة حرارة الغرفة 25°C، يكون جهد الدائرة المفتوحة 39.8V×20 strings=796V، وإجمالي جهد التشغيل 32.1V×20=642V، وهو ما يلبي متطلبات الآلة.
موثوقية النظام وسلامته
1. العاكس يتمتع بموثوقية وسلامة جيدة
1) وظيفة التحكم المغلقة المتزامنة: أخذ عينات في الوقت الحقيقي ومقارنة جهد شبكة الطاقة الخارجية، الطور، التردد، والإشارات الأخرى، والحفاظ دائما على تزامن مخرج العاكس مع شبكة الطاقة الخارجية، وجودة الطاقة مستقرة وموثوقة، ولا تلوث شبكة الطاقة، وأداء أمان جيد.
2) له وظيفة الإيقاف التلقائي وتشغيله: حيث يكتشف العاكس الجهد، الطور، التردد، مدخل التيار المستمر، جهد خرج التيار المتردد، التيار، وغيرها من الإشارات لشبكة الطاقة الخارجية في الوقت الحقيقي. عندما تحدث ظروف غير طبيعية، يقوم الجهاز تلقائيا بحماية وفصل مخرج التيار المتردد؛ عندما يختفي سبب العطل وتعود شبكة الكهرباء إلى وضعها الطبيعي، يقوم العاكس باكتشاف وتأخير لفترة معينة، ثم يستعيد مخرج التيار المتردد ويتصل تلقائيا بالشبكة بموثوقية جيدة.
3) وظيفة الحماية: يحتوي على وظائف حماية مثل الجهد الزائد، فقدان الجهد، كشف التردد، والحماية، والتحميل الزائد والتيار، والتسرب، والحماية من الصواعق، وقصر التأريض، والعزل التلقائي لشبكة الطاقة.
2. أداء سلامة النظام
نظرا لأن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بالكامل مجهز بجهاز حماية آمن وموثوق من الصواعق، فإن العاكس المختار يحتوي على حماية مثل الجهد الزائد، والجهد المنخفض، والتحميل الزائد، والتيار الزائد، وقصر التأريض والتسرب، وغيرها، لذا يحتوي النظام بأكمله على هذه الوظائف الواقية لضمان أن التصميم والمعدات عادة ما تعمل لضمان سلامة استهلاك الكهرباء للنظام بأكمله.
في نظام محطات الطاقة الكهروضوئية، يعد التأريض جزءا حيويا من التصميم الكهربائي، وهو مرتبط بسلامة المعدات وموظفي المحطة. يمكن لتصميم التأريض الجيد أن يضمن بقاء محطة الطاقة في بيئة تشغيل آمنة لفترة طويلة، ويقلل من تردد الأعطال في المحطة، ويحسن الكفاءة التشغيلية العامة للمحطة. فما هي أنواع التأريض المشتركة في محطات الطاقة الكهروضوئية؟
1. ما هو التأريض
يشير التأريض إلى توصيل نقطة المحايد لنظام الطاقة والأجهزة الكهربائية، والأجزاء الموصلة المكشوفة للمعدات الكهربائية، والأجزاء الموصلة خارج الجهاز بالأرض عبر الموصلات. يمكن تقسيمه إلى تأريض عامل، تأريض حماية من الصواعق، وتأريض وقائي.
2. دور التأريض
غالبا ما نعلم فقط أن التأريض يمكن أن يمنع الصدمات الشخصية. ولكن، بالإضافة إلى هذه الوظيفة، يمكن أن يمنع التأريض أيضا تلف المعدات والأنابيب، ويمنع الحرائق، ويمنع ضربات الصواعق، ويمنع التلف الكهروستاتيكي، ويضمن التشغيل المنتظم لأنظمة الطاقة.
01 الحماية من الصدمات الكهربائية
مقاومة جسم الإنسان لها علاقة كبيرة بظروف البيئة. لذلك، فإن التأريض هو وسيلة فعالة لمنع الصدمات الكهربائية. بعد تأريض المعدات الكهربائية عبر جهاز التأريض، يصبح جهد المعدات الكهربائية قريبا من جهد التأريض. بسبب مقاومة التأريض، فإن المعدات الكهربائية التي تدعم جهد الأرضي موجودة دائما. كلما كان أكبر، كان أكثر خطورة عندما يلمسه أحدهم. ومع ذلك، افترض أن جهاز التأريض غير متوفرة. في هذه الحالة، سيكون جهد غلاف المعدات المعيب نفسه جهد الطور إلى الأرضي، والذي لا يزال أعلى بكثير من جهد التأريض، لذا سيزداد الخطر أيضا وفقا لذلك.
02 ضمان التشغيل المنتظم لنظام الطاقة
عادة ما يتم تأريض نظام الطاقة، المعروف أيضا بالتأريض العامل، عند نقطة الحياد في المحطة الفرعية أو المحطة الفرعية. متطلبات مقاومة التأريض للعمل في التأريض ضئيلة، وهناك حاجة إلى شبكة تأريض للمحطات الفرعية الكبيرة لضمان أن مقاومة التأريض صغيرة وموثوقة. الغرض من أرضية العمل هو جعل الجهد بين نقطة الحياد للشبكة والأرض قريبا من الصفر. لا يمكن لنظام توزيع الطاقة منخفض الجهد تجنب ملامسة خط الطور للغلاف أو الأرض بعد كسر خط الطور. إذا كانت نقطة المحايد معزولة عن الأرض، فإن الجهد إلى أسفل الطورين الآخرين سيرتفع إلى ثلاثة أضعاف جهد الطور، مما قد يؤدي إلى احتراق معدات العمل الكهربائية ذات الجهد 220. بالنسبة للنظام المؤرض بنقطة الحياد، حتى لو كان أحد الطورين معطلا بالأرض، يمكن أن تظل الطورين الآخرين قريبين من جهد الطور، لذا لن تتضرر المعدات الكهربائية المتصلة بالطورين المختلفين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يمنع النظام من التذبذب، ويجب فقط مراعاة مستوى عزل المعدات الكهربائية والخطوط بناء على جهد الطور.
03 الحماية من ضربات البرق ومخاطر الكهرباء الساكنة
عندما يحدث البرق، بالإضافة إلى البرق المباشر، ينتج أيضا برق الحث، ويقسم البرق الحثي إلى برق حثي ساكن وبرق حث كهرومغناطيسي. أهم طريقة لجميع تدابير الحماية من البرق هي التأريض.
3. أنواع التأريض
أنواع التأريض الشائعة هي: التأريض العامل، التأريض المقاوم من الصواعق، التأريض الواقي، التأريض الواقي، التأريض الواقي، التأريض المضاد للساكنة، وغيرها.
تأريض الحماية من البرق 01
التأريض المقاوم من الصواعق هو نظام تأريض لمنع الضرر عند التعرض للبرق (الضرب المباشر، الحث، أو إدخال الخط).
كجزء من تدابير الحماية من الصواعق، يدخل التأريض الواقي تيارا كهربائيا إلى الأرض. تستخدم الحماية من البرق في المباني والمعدات الكهربائية بشكل رئيسي أحد طرفي جهاز التوقف (بما في ذلك قضيب الصواعق، حزام الحماية من الصواعق، شبكة الحماية من الصواعق، جهاز قمع الصواعق، وغيرها) للاتصال بالمعدات المحمية. الطرف الآخر متصل بجهاز التأريض. نتيجة لذلك، يوجه البرق نحو نفسه، ويدخل تيار البرق الأرض عبر جهاز التوصيل النزولي وجهاز التأريض. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب التأثير الجانبي للحث الكهروستاتيكي الناتج عن البرق، ولمنع الأضرار غير المباشرة مثل حريق المنزل أو الصدمة الكهربائية، يكون من الضروري عادة تأريض معدات المبنى المعدنية والأنابيب المعدنية والهياكل الفولاذية.
تأريض العمل في 02 AC
التأريض في نظام التيار المتردد هو توصيل نقطة معينة في نظام الطاقة مباشرة أو عبر معدات خاصة بالأرض لتوصيل المعادن. يشير التأريض العملي بشكل رئيسي إلى تأريض طرف المحاور المحايد أو خط المحايد (الخط N). يجب عزل السلك N بقلب نحاسي. هناك طرفات ربط متساوية الجهد المساعدة في توزيع الطاقة، وعادة ما تكون أطراف الربط متساوية الجهد في الخزانة. يجب ملاحظة أن هذا الطرف لا يمكن تعريضه؛ لا يمكن خلطه مع أنظمة التأريض الأخرى، مثل التأريض المستمر (DC)، أو التأريض الواقي الساكن، أو التأريض المضاد للساكنة، وغيرها؛ ولا يمكن توصيله بأسلاك PE.
03 تأريض الحماية من السلامة
التأريض الآمن يشكل اتصالا معدنيا جيدا بين الأجزاء المعدنية غير المشحونة في المعدات الكهربائية وجسم التأريض. في محطات الطاقة الكهروضوئية، هناك بشكل رئيسي محولات ومكونات وصناديق توزيع تحتاج إلى تأريض للحماية من السلامة.
▲تأريض غلاف العاكس
▲تأريض وحدة الطاقة الشمسية
04 شيلد جراوند
لمنع تداخل الحقول الكهرومغناطيسية الخارجية، يسمى تأريض الغلاف الخارجي للمعدات الإلكترونية والأسلاك المحمية داخل وخارج المعدات أو الأنابيب المعدنية التي تمر من خلالها بالتأريض الدرائي. تستخدم هذه الطريقة عادة لتأريض طبقة الحماية لخط الاتصال RS485 في محطة الطاقة الكهروضوئية، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال المجال الكهرومغناطيسي من التداخل مع الاتصال عندما تقوم عدة محولات بالاتصال التسلسلي 485.
▲طبقة الحماية لخط الاتصال 485 مؤرضة
05 التأريض المضاد للساكن
في بعض بيئات تركيب العاكس، مثل التركيب في غرفة حاسوب جافة، يسمى التأريض لمنع تداخل العاكس الكهروستاتيكي الناتج عن المناخ الجاف لغرفة الكمبيوتر بالتأريض المضاد للساكنة. يمكن مشاركة جهاز التأريض المضاد للساكن مع جهاز التأريض الآمن للعاكس.
موضحة متطلبات مواصفات مقاومة التأريض القياسية في الجدول التالي:
تلخيص
كمجموعة من أنظمة التشغيل طويلة الأمد، يجب تأريض محطات الطاقة الكهروضوئية أثناء التصميم والبناء لتقليل التشغيل والصيانة غير الضرورية في المراحل اللاحقة لضمان تشغيل النظام على المدى الطويل وآمن وفعال.
مع التطبيق الواسع لتوليد الطاقة الكهروضوئية، يستخدم الاتصال بين وحدات الطاقة الشمسية وسلاسل الوحدات، واتصال الطرفيات المستمرة لصناديق المدمجين، والعواكس، والمعدات الأخرى على نطاق واسع في موصلات MC4/H4 القياسية الدولية، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 1. تم عرض 2.
▲ الشكل 1
▲ الشكل 2
1. متطلبات الأداء للموصلات الكهروضوئية
فما هي متطلبات الأداء للموصلات الكهروضوئية؟
أولا، يجب أن يكون الموصل الكهروضوئي موصليا جيدا، ويجب ألا تتجاوز مقاومة التلامس 0.35 ميلي أوم.
ثانيا، يجب أن يكون لديه أداء أمان جيد لضمان أداء أمان وحدات الخلايا الشمسية. ثالثا، البيئة والمناخ الذي تستخدم فيه معدات الطاقة الشمسية أحيانا في طقس وبيئة سيئة للغاية. لذلك، يجب أن يكون مقاوما للماء، ودرجة حرارة عالية، ومقاومة للتآكل، وعزل عالي، وخصائص أخرى، ويجب أن يصل مستوى الحماية إلى IP68.
ثالثا، يجب أن يكون هيكل الموصل الشمسي ثابتا وموثوقا، ويجب ألا تقل قوة التوصيل بين الموصلين الذكري والأنثوي عن 80 نيوتن. بالنسبة لموصل MC4 المتصل بكابل بسعة أربعة مم²، عند حمل تيار 39 أمبير، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة الحد الأعلى البالغ 105 درجات. موصلات MC4/H4 هي موصلات أحادية النواة مع رؤوس ذكر وأنثى، ولها العديد من المزايا مثل الإغلاق الجيد، والاتصال المريح، والصيانة المريحة، والصيانة المريحة.
2. الاحتياطات اللازمة لتركيب الموصلات الكهروضوئية
يجب أن يأخذ اختيار السدادة مع الانتباه لجودة المنتج، بما في ذلك حجم الموصل المعدني الداخلي، وسماكة المادة، والمرونة، ويجب أن تتوافق الطلاء مع القدرة على حمل تيار كبير. اتصال جيد، يجب أن يضمن البلاستيك لغلاف السدادة أن يكون السطح أملسا بدون تشققات، وأن الواجهة محكمة الإغلاق. عند تركيب موصل المكونات، تجنب التعرض لأشعة الشمس والمطر لمنع تقدم عمر الموصل، أو تآكل الموصل الداخلي والكابل، أو زيادة مقاومة التلامس، أو حتى الشرارة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة النظام أو وقوع حادث حريق.
عند تركيب موصلات الكهروضوئية، يكون رابط التجعيد هو الأولوية القصوى، ويجب استخدام أدوات التجعيد الاحترافية. قبل بناء محطة الطاقة الكهروضوئية، يجب تدريب المهندسين المعنيين على عمليات التجعيد.
▲الشكل 3
مع تطور تقنية الخلايا الكهروضوئية، تزداد سعة وحدة واحدة من الخلايا الكهروضوئية أيضا، كما أن تيار الأوتار يزداد تدريجيا. على الرغم من أن التصميم الذي يحمل مسودة موصل MC4/H4 نظريا كاف لتلبية متطلبات هذه الوحدات ذات السعة الكبيرة، إلا أنه لأسباب مختلفة، شهدت العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية في السنوات الأخيرة المزيد والمزيد من الحوادث التي تذوب فيها الموصلات وتحترق وحتى تتسبب في احتراق صناديق الدمج والمحولات. الشكل 5، الشكل 6، الشكل 7.
▲الشكل 5
▲الشكل 6
▲الشكل 7
كما نعلم جميعا، في محطة طاقة كهروضوئية بقدرة 100 كيلوواط، يوجد عادة ما يكون هناك 600-1000 موصل من هذا النوع، وحالات عملها، مثل مقاومة التلامس، ضرورية للعمل المنتظم لمحطة الطاقة الكهروضوئية. الحالة السيئة للعمل للموصل تؤثر على زيادة المقاومة الداخلية لجانب التيار المستمر، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة في المحطة. في أسوأ الحالات، سيتسبب التلامس السيء في تسخين الموصل أو حتى حرقه في الموصل، مما يؤدي إلى احتراق صندوق الدمج والعاكس (الشكل 7). وحتى أكثر حدة يمكن أن تؤدي إلى حدوث حرائق واسعة النطاق.
الملخص:تحدث الأعطال بشكل متكرر في موصلات المكونات، وملحقات الموصلات المتصلة بصناديق المدمجين، ومحولات السلاسل الكهربائية. على الرغم من أن الموصل صغير، إلا أنه ضروري في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. خاصة في عملية التشغيل والصيانة بعد اكتمال محطة الطاقة، من الضروري الانتباه لحالة تشغيلها وفحص ارتفاع درجة حرارة قابس التوصيل بانتظام لضمان عدم وجود خلل والتشغيل المنتظم.
أولا، يجب توصيل الإضافات غير المباشرة لوحدات الطاقة الكهروضوئية بإحكام، ويجب أن يكون الاتصال بين الكابل الخارجي والموصل مصفعة بالقصدير؛ بعد توصيل سلسلة الوحدة الكهروضوئية، يجب اختبار جهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة لسلسلة الوحدة الكهروضوئية؛ تتطلب الرسومات والمواصفات تأريضا موثوقا.
أثناء تركيب وحدات الطاقة الشمسية، يجب إيلاء اهتمام خاص للاحتياطات التالية:
1) يمكن فقط الوحدات الكهروضوئية ذات نفس الحجم والمواصفات أن تتصل على التوالي؛
2) يحظر تماما تركيب وحدات الطاقة الشمسية في ظروف الطقس الممطرة أو الثلوجية أو العاصفة؛
3) يحظر بشدة توصيل السدادات السريعة الموجبة والسالبة لنفس قطعة الوحدة الكهروضوئية الوصلة الكهربائية؛
4) سيحظر استخدام لوحة الوحدة الكهروضوئية (EVA) إذا تعرضت للتلف؛
5) يحظر بشدة الوقوف على لوحة البطارية لتجنب تلف المكونات أو الإصابات الشخصية؛
6) يحظر بشدة عصر أو ضرب أو اصطدام أو خدش الزجاج المقسى لوحدات الطاقة الشمسية باستخدام الأجسام الحادة؛
7) يجب وضع الألواح الشمسية غير المعبأة في موقع البناء بشكل مسطح مع مواجهة الأمام للأعلى، مع ألواح خشبية أو تغليف ألواح في الأسفل، ويحظر تماما وضعها بشكل مستقيم أو مائل أو معلق في الهواء، ويحظر بشدة تعريض الجزء الخلفي من الوحدات لأشعة الشمس مباشرة؛
8) يجب أن يحمل شخصان الوحدات في نفس الوقت أثناء عملية التعامل، ويجب التعامل معها بعناية لتجنب اهتزازات كبيرة لتجنب تشقق الوحدات الكهروضوئية؛
9) يحظر بشدة رفع الوحدة بسحب صندوق التوصيل أو سلك التوصيل؛
10) عند تركيب لوحة البطارية العلوية، انتبه إلى إطار لوحة البطارية الذي يخدش لوحة البطارية المثبتة أثناء النقل؛
11) يحظر بشدة على عمال التركيب استخدام الأدوات للمس لوحة البطارية متى شاءوا، مما يسبب خدوش؛
12) يحظر بشدة لمس الأجزاء المعدنية الحية من وتر الوحدة الكهروضوئية؛
13) للمكونات التي يتجاوز جهد الدائرة المفتوحة 50 فولت أو التي يتجاوز الحد الأقصى للجهد 50 فولت، يجب أن يكون هناك علامة تحذيرية واضحة لخطر الصدمة الكهربائية بالقرب من جهاز توصيل المكون.