पीवी सिस्टम के लिए सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस का चयन - एसपीडी इंस्टॉलेशन

1. एसपीडी इंस्टॉलेशन को प्रभावित करने वाले कारक

छत पर लगे फोटोवोल्टाइक (पीवी) सिस्टम में ओवरवोल्टेज मुख्य रूप से बिजली गिरने (भवन या एलपीएस वाले पीवी उपकरण पर या उसके पास), बिजली से संबंधित विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन के कारण उत्पन्न वोल्टेज, या एसी/डीसी बिजली वितरण नेटवर्क में स्विचिंग संचालन के कारण होता है। सर्ज प्रोटेक्शन की आवश्यकता का आकलन करने और उपयुक्त सुरक्षा रणनीति निर्धारित करने के लिए, उपकरण के रेटेड इम्पल्स विदस्टैंड वोल्टेज (Uw) को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाना चाहिए। जब ​​तक जोखिम मूल्यांकन द्वारा अन्यथा निर्दिष्ट न किया जाए, पीवी सिस्टम के डीसी और एसी दोनों तरफ एसपीडी स्थापित किए जाने चाहिए।

एक सौर ऊर्जा प्रणाली के भीतर जिन उपकरणों को सुरक्षा की आवश्यकता हो सकती है, उनमें निम्नलिखित शामिल हैं:

इनवर्टर, जिसमें लो-वोल्टेज एसी सिस्टम और डीसी सिस्टम दोनों के लिए इंटरफेस शामिल हैं, पीवी एरे, आंतरिक पीवी सिस्टम वायरिंग, इनवर्टर और पीवी एरे के बीच स्थापित घटक, जैसे कि कंबाइनर बॉक्स; पीवी सिस्टम की निगरानी और नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण।

आईईसी 61643-12 और जीबी/टी 21714 के प्रासंगिक अनुभागों के अनुसार, पीवी सिस्टम के लिए एसपीडी का चयन और स्थापना कई कारकों पर निर्भर करती है। इनमें ग्राउंड फ्लैश घनत्व (एनजी) [1/किमी²·वर्ष] या प्रति वर्ष आंधी-तूफान वाले दिनों की औसत संख्या (टी), निम्न-वोल्टेज बिजली आपूर्ति प्रणाली की विशेषताएं (जैसे, ओवरहेड लाइनें या भूमिगत केबल) और संरक्षित किए जा रहे उपकरण की प्रकृति, साथ ही पीवी सिस्टम को प्रत्यक्ष बिजली गिरने से बचाने के लिए बाहरी बिजली संरक्षण प्रणाली (एलपीएस) की स्थापना शामिल है या नहीं।

यदि कोई बाहरी एलपीएस मौजूद है, तो एसपीडी की आवश्यकताएं एलपीएस के सुरक्षा स्तर (वर्ग) और एलपीएस और पीवी प्रणाली के बीच आवश्यक पृथक्करण दूरी (एस) बनाए रखी जाती है या नहीं (पृथक बनाम गैर-पृथक एलपीएस) से प्रभावित होती हैं।

2. विभिन्न बाह्य एलपीएस विन्यासों का पीवी प्रणालियों के लिए बिजली से सुरक्षा पर प्रभाव

रूफटॉप पीवी सिस्टम के लिए एसपीडी इंस्टॉलेशन को आम तौर पर तीन श्रेणियों में बांटा जाता है, जो बाहरी एलपीएस की उपस्थिति और प्रकार पर आधारित होती हैं:

(1) बाह्य एलपीएस के बिना पीवी सिस्टम

चित्र में दर्शाए अनुसार (जो यहाँ शामिल नहीं है), यदि भवन में बाहरी बिजली सुरक्षा प्रणाली नहीं है, तो बिजली के जोखिम के आकलन के आधार पर SPD (सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस) स्थापित किए जाने चाहिए। महत्वपूर्ण PV घटकों की सुरक्षा के लिए AC और DC दोनों तरफ सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस लगाने की सलाह दी जाती है।

डीसी साइड के लिए, टाइप 2 डीसी एसपीडी (जिसे डीसी1 नाम दिया गया है) को पीवी कंबाइनर बॉक्स या पीवी एरे (यदि कंबाइनर बॉक्स का उपयोग नहीं किया जा रहा है) के पास स्थापित किया जाना चाहिए। यह एसपीडी पीवी केबलों के माध्यम से संचारित बाहरी सर्ज से भवन की सुरक्षा करता है और आमतौर पर पीवी केबलों के भवन में प्रवेश करने के ठीक बाद स्थापित किया जाता है। एक अन्य टाइप 2 डीसी एसपीडी (जिसे डीसी2 नाम दिया गया है) को इन्वर्टर के डीसी इनपुट के पास स्थापित किया जाना चाहिए। यदि डीसी1 और इन्वर्टर के बीच केबल की लंबाई 10 मीटर से कम है, तो डीसी1 को हटाया जा सकता है।

AC साइड के लिए, AC मेन इनपुट पर टाइप 2 AC SPD (जिसे AC1 कहा जाता है) लगाने की सलाह दी जाती है, जो आमतौर पर मुख्य वितरण पैनल पर स्थित होता है। यह उपकरण यूटिलिटी ग्रिड से आने वाले बिजली के झटके से सुरक्षा प्रदान करता है। बाहरी बिजली सुरक्षा के बिना किसी सिस्टम में AC1 की आवश्यकता है या नहीं, यह बिजली के जोखिम मूल्यांकन के परिणामों पर निर्भर करता है। महंगे इन्वर्टर की सुरक्षा के लिए, इन्वर्टर के AC आउटपुट के पास आमतौर पर टाइप 2 AC SPD (जिसे AC2 कहा जाता है) लगाया जाता है। यदि AC1 और AC2 के बीच केबल की लंबाई 10 मीटर से कम है, तो AC2 की आवश्यकता नहीं होगी। विस्तृत जानकारी के लिए कॉन्फ़िगरेशन तालिका देखें।

(2) आवश्यक पृथक्करण दूरी को पूरा करने वाले बाह्य एलपीएस वाले पीवी सिस्टम (पृथक एलपीएस)

चित्र में दर्शाए अनुसार, जब किसी भवन में बाहरी बिजली सुरक्षा प्रणाली (जैसे एयर-टर्मिनेशन रॉड या टेप) लगी हो और छत पर लगे पीवी पैनल को उचित दूरी बनाए रखते हुए इस प्रणाली द्वारा सुरक्षित किया गया हो, तो पीवी प्रणाली को पृथक एलपीएस से सुसज्जित माना जाता है। इस स्थिति में भी, एसपीडी लगाना आवश्यक है।

आइसोलेटेड एलपीएस वाले सिस्टम के लिए, एसपीडी सेटअप उन सिस्टम के समान है जिनमें कोई बाहरी लाइटनिंग प्रोटेक्शन नहीं है। एक टाइप 2 डीसी एसपीडी को कंबाइनर बॉक्स के पास, या यदि कंबाइनर बॉक्स का उपयोग नहीं किया जा रहा है तो पीवी ऐरे के पास स्थापित किया जाना चाहिए। एक और टाइप 2 डीसी एसपीडी को इन्वर्टर के डीसी साइड के पास, और एक टाइप 2 एसी एसपीडी को इन्वर्टर के एसी साइड के पास लगाया जाना चाहिए। हालांकि, चूंकि पीवी सिस्टम बिल्डिंग के अंदर और बाहर दोनों तरफ कनेक्ट होता है, इसलिए मुख्य एसी डिस्ट्रीब्यूशन बोर्ड पर एक टाइप 1 एसी एसपीडी की भी आवश्यकता होती है जहां यूटिलिटी पावर बिल्डिंग में प्रवेश करती है। विस्तृत लेआउट मार्गदर्शन के लिए कॉन्फ़िगरेशन तालिका देखें।

(3) बाहरी एलपीएस वाले पीवी सिस्टम जो आवश्यक पृथक्करण दूरी को पूरा नहीं करते (गैर-पृथक एलपीएस)

रूफटॉप पीवी सिस्टम में, यदि पैनल बाहरी लाइटनिंग प्रोटेक्शन सिस्टम (एलपीएस) के बहुत करीब हैं और आवश्यक सुरक्षा दूरी बनाए नहीं रख पाते हैं, तो पीवी सिस्टम के सभी धातु भागों को एलपीएस से जोड़ना आवश्यक है ताकि लाइटनिंग इक्विपोटेंशियल बॉन्डिंग सही तरीके से हो सके। रूफटॉप लाइटनिंग प्रोटेक्शन के लिए यही सामान्य तरीका है। इस सेटअप में, एसी और डीसी दोनों केबलों को बॉन्डिंग सिस्टम में समानांतर कंडक्टर की तरह माना जाता है, जिसका अर्थ है कि वे सीधे बिजली के करंट से प्रभावित हो सकते हैं। इसीलिए आईईसी सिस्टम के प्रमुख बिंदुओं पर टाइप 1 सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) - आमतौर पर टाइप 2 एसपीडी के साथ - का उपयोग करने की सलाह देता है: जहां पीवी केबल भवन में प्रवेश करते हैं, और इन्वर्टर जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों के एसी और डीसी दोनों तरफ।

चित्र में दिखाए अनुसार, DC1 को कंबाइनर बॉक्स के जितना संभव हो सके पास स्थापित किया जाना चाहिए, या यदि कंबाइनर बॉक्स नहीं है तो PV ऐरे के पास स्थापित किया जाना चाहिए। DC2 और AC2 को इन्वर्टर के पास रखा जाना चाहिए ताकि उसे बेहतर सुरक्षा मिल सके। अधिकांश मामलों में, AC1 (मुख्य पैनल पर) और AC2 (इन्वर्टर के पास) दोनों की आवश्यकता होती है। लेकिन यदि इन्वर्टर मुख्य पैनल के अंदर स्थापित है और दोनों का ग्राउंड कनेक्शन एक ही है, और केबल की लंबाई 0.5 मीटर या उससे कम है, तो AC2 की आवश्यकता नहीं हो सकती है। विस्तृत इंस्टॉलेशन निर्देशों के लिए आप तालिका देख सकते हैं।

1: निम्नलिखित स्थितियों में DC1 को छोड़ा जा सकता है: यदि DC1 और इन्वर्टर के बीच केबल की लंबाई 10 मीटर से कम है, और AC2 का वोल्टेज सुरक्षा स्तर (Up) PV सरणी के रेटेड आवेग विदस्टैंड वोल्टेज (Uw) के 0.8 गुना से कम या बराबर है; या यदि AC2 का Up, Uw के 0.5 गुना से कम या बराबर है और PE (सुरक्षात्मक अर्थ) कंडक्टर DC केबलों के निकट से होकर गुजरता है।

2: निम्नलिखित स्थितियों में AC2 को छोड़ा जा सकता है: यदि AC1 और AC2 के बीच केबल की लंबाई 10 मीटर से कम है; या यदि इन्वर्टर और मुख्य वितरण बोर्ड एक ही ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड साझा करते हैं, और SPD कनेक्शन केबल प्रत्येक 0.5 मीटर से अधिक लंबी नहीं हैं - उदाहरण के लिए, यदि इन्वर्टर मुख्य पैनल के अंदर स्थापित है।

3: एसपीडी ग्राउंडिंग कंडक्टरों के लिए न्यूनतम क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र: टाइप 2 एसपीडी के लिए, तांबे के ग्राउंडिंग कंडक्टर का क्षेत्रफल 6 मिमी² से कम नहीं होना चाहिए; टाइप 1 एसपीडी के लिए, यह 16 मिमी² से कम नहीं होना चाहिए।

रूफटॉप पीवी सिस्टम में डीसी-साइड एसपीडी का चुनाव मुख्य रूप से इस बात पर निर्भर करता है कि इमारत को बिजली से कैसे सुरक्षित किया गया है और सिस्टम की वायरिंग कैसे की गई है। कॉन्फ़िगरेशन तालिका और आईईसी मानकों के अनुसार, इन्वर्टर के डीसी साइड पर हमेशा एक सर्ज प्रोटेक्टर होना चाहिए। लेकिन कंबाइनर बॉक्स के पास—या यदि कंबाइनर बॉक्स नहीं है तो पीवी पैनलों के पास—अतिरिक्त एसपीडी की आवश्यकता केवल तभी होती है जब पैनलों और इन्वर्टर के बीच का केबल 10 मीटर से अधिक लंबा हो।

हालांकि, हर जगह ऐसा नहीं होता। कुछ देशों में—जैसे जर्मनी में—नियम बिल्कुल उलट हैं। वहां, डीसी सर्ज प्रोटेक्शन हमेशा पीवी पैनलों के ठीक बगल में लगाया जाता है, और इनवर्टर के पास इसे तभी लगाने की ज़रूरत होती है जब केबल की लंबाई 10 मीटर से ज़्यादा हो।