PL227129B1 - Układ dozabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej odprzepiec zwyładowan atmosferycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do zabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej od przepięć z wyładowań atmosferycznych, przeznaczony do stosowania zarówno przez indywidualnego użytkownika jak i na skalę przemysłową dla paneli zestawionych na farmie w celu wytwarzania energii elektrycznej.

Znane są różne urządzenia energetyczne, które posiadają własne układy zabezpieczające przed uszkodzeniem na skutek przepięć spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi, jak na przykład falownik przeznaczony do zamiany prądu stałego na prąd przemienny, który zaopatrzony jest w ochronnik od przepięć.

Panele fotowoltaiczne przeznaczone są do przetwarzania promieniowania słonecznego na prąd stały. Dla efektywnej zamiany promieniowania słonecznego w prąd zwiększa się ich powierzchnię czynną poprzez elektryczne łączenie paneli do zbiorczego kabla, bez żadnych dodatkowych elementów łączeniowo-eksploatacyjnych, odprowadzającego napięcie prądu stałego do dalszego przetworzenia w następnych elementach systemu fotowoltaicznego, w tym w falowniku.

Budowane wielkopowierzchniowe instalacje paneli fotowoltaicznych, które są mocowane na stosownych konstrukcjach wolnostojących w gruncie lub na innych dowolnych mocowaniach, ale zawsze w odkrytej przestrzeni są narażone na wyładowania atmosferyczne, które powodują ich uszkodzenie i zniszczenie. Stosowane uziemianie dla ich konstrukcji wsporczych zapewnia tylko ochronę odgromową od porażeń elektrycznych dla ludzi i zwierząt natomiast nie zabezpiecza przed zniszczeniem paneli od przepięć.

Uszkodzenia paneli fotowoltaicznych pochodzące od wyładowań i przepięć elektrycznych są nienaprawialne i wymagają całkowitej wymiany paneli. Takie wydarzenia fizyczne całkowicie załamują plany ekonomiczno-techniczne budowy instalacji fotowoltaicznych i przyczyniają się do nieopłacalności inwestycji. Wykrycie i zlokalizowanie któregoś z uszkodzonych paneli zestawu, na przykład składającego się z 20 szeregowo połączonych paneli na konstrukcji, wymaga dojścia monterskiego do każdego z nich, aż do skutku wykrycia uszkodzonego panelu. Wymaga to wykonania uciążliwego, kolejnego rozpinania obwodów „na ślepo”, często w bardzo trudnych monterskich warunkach dostępowych, w celu zlokalizowania poszukiwanego elementu. Z powodu częstych trudności w fizycznym dojściu do uszkodzonych paneli notuje się istotne straty w wytwarzaniu energii, gdyż jeden nie naprawiony i nie odłączony panel zatrzymuje pracę całej siłowni, a zorganizowanie naprawy w trudno dostępnym miejscu wymaga czasu, dużych przedsięwzięć organizacyjnych i technicznych i poniesienia znaczących kosztów.

Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie układu do ochrony paneli fotowoltaicznych przed nienaprawialnymi uszkodzeniami elektrycznymi, spowodowanymi przepięciami na skutek wyładowań atmosferycznych.

Zostało to rozwiązane według wynalazku w ten sposób, że każde wyjście elektryczne panelu fotowoltaicznego siłowni fotowoltaicznej jest połączone przewodem zewnętrznym z przyporządkowanym mu urządzeniem z funkcją ochronnika od przepięć w postaci dwubiegunowego wyłącznika nadmiarowo-prądowego, a poszczególne dwubiegunowe wyłączniki są połączone ze sobą szeregowo przewodami wewnętrznymi, przy czym każdy dwubiegunowy wyłącznik ma te same parametry elektryczne.

Układ według wynalazku zapewnia skuteczne zabezpieczenie paneli fotowoltaicznych przed uszkodzeniami elektrycznymi spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi.

W przypadku powstania spodziewanego, niszczącego przepięcia w szeregowym obwodzie paneli fotowoltaicznych, dwubiegunowe nadmiarowo-prądowe wyłączniki - lawinowo, prawie jednocześnie, bez ustalonej kolejności, wyłączą się automatycznie, co jest pożądanym celem zaprojektowanej konstrukcji. Zadziałanie układu będzie zawsze automatyczne i proporcjonalne do powstałego przepięcia i niszczącego prądu. Im będzie ono większe, tym więcej i skuteczniej wyłączników się wyłączy i wielopunktowo rozłączy chroniony obwód.

Układ umożliwia również natychmiastowe, lokalne odłączenie z pracy dowolnego, uszkodzonego panelu fotowoltaicznego, poprzez ręczne wyłączenie go dwubiegunowym wyłącznikiem typu „S” tylko jemu przypisanemu, a następnie poprzez mostkowanie obwodu panelu na zaciskach tego samego wyłącznika po stronie sieci można prawie natychmiast przywrócić pracę siłowni. Uszkodzony panel może zostać wymieniony na nowy w dowolnym, dogodnym czasie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu do zabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej

PL 227 129 B1 od przepięć z wyładowań atmosferycznych, a fig. 2 przedstawia schematycznie skrzynkę z układem do zabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej.

W układzie przedstawionym na fig. 1 poszczególne panele fotowoltaiczne siłowni fotowoltaicznej są połączone elektrycznie przewodami zewnętrznymi 1 z przyporządkowanymi im dwubiegunowymi wyłącznikami nadmiarowo-prądowymi 2, z kolei poszczególne wyłączniki 2 są elektrycznie połączone ze sobą szeregowo przewodami wewnętrznymi 3. Początek pierwszego odcinka przewodu wewnętrznego 3 i koniec ostatniego odcinka przewodu wewnętrznego 3 są zakończone zaciskami 4 do połączenia układu z falownikiem.

Na fig. 2 przedstawiono schematycznie konstrukcję skrzynki z układem do zabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej od przepięć z wyładowań atmosferycznych przeznaczonej dla zestawu 20 kompletu paneli.

W obudowie 10 skrzynki zabezpieczającej znajdują się cztery rzędy dwubiegunowych wyłączników nadmiarowo-prądowych 11, po pięć w każdym rzędzie, do których przyłącza się elektrycznie poszczególne panele fotowoltaiczne i ma przedział kablowy 12 dla przewodów zewnętrznych, którymi łączy się panele z zaciskami wejściowymi wyłączników 11. Zaciski wyjściowe wyłączników 11 są połączone ze sobą szeregowo za pomocą wieloodcinkowego przewodu wewnętrznego 13, którego początek i koniec zakończone są zaciskami 14 do połączenia z falownikiem. Odcinek przewodu 13 wewnętrznego, pomiędzy ostatnim z połączonych szeregowo wyłącznikiem 11, a zaciskami 14 zaopatrzony jest w uchyłek serwisowy 15 do badania prądu siłowni.

Claims (1)

1. Układ do zabezpieczenia paneli fotowoltaicznych siłowni fotowoltaicznej od przepięć z wyładowań atmosferycznych zawierający urządzenie z funkcją ochronnika od przepięć, znamienny tym, że każde wyjście elektryczne panelu fotowoltaicznego siłowni fotowoltaic znej jest połączone przewodem zewnętrznym /1/ z przyporządkowanym mu urządzeniem z funkcją ochronnika od przepięć w postaci dwubiegunowego wyłącznika nadmiarowoprądowego /2/, a poszczególne dwubiegunowe wyłączniki /2/ są połączone ze sobą szeregowo przewodami wewnętrznymi /3/, przy czym każdy dwubiegunowy wyłącznik /2/ ma te same parametry elektryczne.