Din punct de vedere electric, orice sistem fotovoltaic este împărțit în două părți principale:
circuit de curent continuu
circuit de curent alternativ.
Invertorul este componenta principală a sistemului, care face trecerea de la curentul continuu produs de panourile fotovoltaice la curentul alternativ, necesar alimentării consumatorilor casnici.
Orice sistem electric, pentru a funcționa corespunzător și a nu exista incidente în exploatare trebuie să fie prevăzut cu dispozitive de protecție. ANRE (Autoritatea Națională de Reglementare în domeniul Energiei) reglementează ce dispozitive de protecție trebuie prevăzute atât în circuitul de de curent continuu, cât și în circuitul de curent alternativ.
Protecții pentru curent continuu
Pentru circuitul de curent continuu, protecțiile necesare poartă denumirea de SPD (surge protection device) sau descărcătoare și au rolul de a proteja echipamentele electrice și electronice instalate în aval de acestea împotriva descărcărilor atmosferice. Aceste dispozitive se împart în 3 clase distincte, în funcție de nivelul de protecție oferit.
Descărcătoarele din Clasa 1 oferă protecție împotriva unei lovituri directe de trăsnet asupra instalației și de asemenea împotriva curentului de impuls. Se pot identifica prin specificațiile tehnice ale acestora, care trebuie sa cuprindă posibilitatea de urmărire a unei forme de unda de 10/350 µs caracteristica unui fulger. Suplimentar aceste descărcătoare trebuie sa acționeze și in cazul curentului nominal cu o forma de unda de 8/20 µs.
SPD-urile din Clasa 2 oferă protecție în cazul curentului nominal cu forma de unda de 8/20 µs, specifică supratensiunilor induse, respectiv o descărcare electrică atmosferică, în apropierea instalației.
Descărcătoarele care fac parte din Clasa 3 oferă cel mai scăzut nivel de protecție și sunt utilizate ca măsură suplimentară față de primele două tipuri de SPD-uri; de regulă se instalează în amonte de echipamentele electronice sensibile la variații semnificative de tensiune.
Protecția completă în circuitul de curent continuu al instalației fotovoltaice se realizează cu ajutorul descărcătoarelor din Clasa 2, montate cât mai aproape de invertor și de modulele fotovoltaice.
Reguli generale pentru instalarea descărcătoarelor
O instalare corespunzătoare a descărcătoarelor este foarte importantă pentru a asigura funcționarea corectă a acestora.
De ce se ține cont în instalarea descărcătoarelor?
de distanța dintre bara de împământare la care trebuie conectat SPD-ul
de distanța dintre panourile fotovoltaice și SPD-uri
Deoarece orice conductor electric, are o anumită rezistență electrică, va exista întotdeauna o cădere de tensiune pe toata lungimea acestuia. Pe măsură ce lungimea conductorului este mai mare, rezistenta acestuia crește și implicit căderea de tensiune pe conductor va fi mai mare, ceea ce înseamnă că tensiunea cauzată de un fulger nu va mai avea forma caracteristică. Așa cum am arătat anterior, descărcătoarele sunt calibrate pentru anumite forme de unda ale tensiunii, iar abaterile semnificative de la aceasta formă de unda, conduc la inoperabilitatea SPD-urilor. Este important ca echipamentele care trebuie protejate să fie legate la aceeași bară de împământare la care este legat și descărcătorul, nu la orice bară de împământare. De asemenea, așa cum am explicat anterior, este foarte importantă lungimea cablurilor prin care este legat descărcătorul de bara de împământare. Este recomandat ca distanța să nu depășească 50 cm.
Valoarea curentului de scurtcircuit al unui șir de panouri fotovoltaice va fi întotdeauna mai mică decât valoarea curentului de scurtcircuit al unui descărcător, ceea ce înseamnă ca acestea pot fi instalate fără niciun alt dispozitiv de protecție suplimentar cum ar fi siguranțe fuzibile sau întrerupătoare magnetotermice.
Invertoarele HUAWEI utilizate de noi, au integrate aceste descărcătoare din Clasa 2, necesare protecției complete a circuitului de curent continuu a sistemului fotovoltaic.
Schema internă a invertorului trifazat
Schema internă a invertorului monofazat
In figurile de mai sus se poate observa în schema electrică a circuitului de curent continuu din interiorul invertorului că fiecare string de panouri fotovoltaice este protejat de propriul SPD.
În afară de descărcătoarele din circuitul de curent continuu integrate in invertoare, producătorul HUAWEI nu recomandă instalarea unor SPD-uri suplimentare. În cadrul cursurilor autorizate Huawei, orice instalator autorizat Huawei ia la cunoștință și înțelege de ce nu este necesară montarea unor descărcătoare DC suplimentare. Același lucru este valabil și pentru alți producători de invertoare cum ar fi SMA, Growatt, Sungrow, SAJ, ABB, Sofar, etc.
În schimb, într-adevăr există invertoare de la alți producător care nu au inclus SPD-uri în interiorul invertorului. Unii dintre acești producători sunt: Fronius, Kaco, SolarEdge, Invt, etc. În acest caz se impune necesitatea montării de SPD-uri.
Descărcătoarele DC suplimentare – in cazul Huawei – montate lângă invertor (și nu lângă panouri, dacă traseul este lung), sunt inutile deoarece nu sunt conectate in serie pe acel cablu, ci in paralel. Este suficient ca unul dintre aceste SPD-uri (interior sau exterior) sa se declanșeze. SPD-ul din invertor este de o calitate foarte bună și se declanșează rapid (in general, primul), făcând absolut inutila instalarea unui SPD suplimentar.
Neștiind aceste lucruri, instalatorii fără experiență instalează aceste SPD-uri externe și le folosesc ca “avantaj competitiv”, fiind doar un instrument de marketing fără un rol real in cadrul sistemului fotovoltaic.
Inutilitatea instalării de siguranțe fuzibile în circuitul de curent continuu
De asemenea considerăm inutilă instalarea de siguranțe fuzibile în circuitul de curent continuu. Aceste siguranțe se folosesc atunci când există mai mult de 2 stringuri pe un MPPT. Astfel, în cazul unei defecțiuni la un string, se protejează cablul prin limitarea curentului ce trece prin cablu de la celelalte stringuri.
Invertoarele rezidențiale din gama Huawei au doar 2 stringuri și 2 MPPT-uri diferite. Prin urmare, fiecare string este conectat in MPPT propriu, neexistand niciodată posibilitatea de a un avea un curent de la un string la alt string în acelasi MPPT. Acest lucru este explicat pe larg in cursul autorizat Huawei. Siguranțele fuzibile instalate de alți instalatori nu protejează nimic, doar încarcă inutil tabloul electric. Au un cost redus, dar sunt folosite drept “avantaj competitiv”, fiind doar un instrument de marketing fără un rol real in cadrul sistemului fotovoltaic.
Pentru pasionați
Modul de functionare al unui descarcator
Cele mai raspandit tip de descarcatoare pentru curent continuu sunt cele de tip varistor. Acestea sunt alcatuite din pasta ceramica sau particule de oxid de zinc (MOV) sau oxid de magneziu sinterizat. Astfel prin natura constructiei lor, varistoarele actioneaza ca o rezistenta electrica variabila.
Varistoarele sunt caracterizate printr-o functionare “continua”, deoarece prezenta unei tensiuni la bornele acestuia, determina aparitia unui curent de fuga de valori foarte mici. Datorita insa nivelului scazut al tensiunii din circuit, rezistenta varistorului este foarte mare și prin urmare circuitul catre pamant prin descarcator este deschis.
Pe masura ce tensiunea din circuit creste, rezistenta varistorului scade pana la valori foarte mici, circuitul catre pamant prin acesta se deschide și astfel, se poate scurge curentul de defect, iar tensiunea va fi limitata datorita caracteristicilor constructive ale descarcatorului. In majoritatea cazurilor, descarcatoarele incep sa actioneze de la o valoare cu 10% mai mare a tensiunii fata de cea nominala a circuitului in care sunt instalate. Nivelul tensiunii de protectie este nivelul la care descarcatorul limiteaza supratensiunea aparuta (ex: in cazul unei supratensiuni de 5 kV, un descarcator de 1.2 kV va limita tensiunea la 1.2 kV). Nivelul tensiunii de protectie al SPD-ului este dat de catre aplicatia in care este utilizat (tensiunea maxima de intrare pe string al invertorului).