Ochrona przeciwprzepięciowa na farmie PV

W instalacjach PV powinno się stosować zewnętrze SPD po stronie DC falownika na podstawie m. in. normy 60364-7-712. Jest tam napisane wprost, że warystory w falownikach nie są uznawane za SPD, ale linijkę wyżej napisali, że producent falownika może stwierdzić że SPD po stronie DC falownika są wystarczające do spełnienia ochrony przeciwprzepięciowej.

Podczas rozmów z serwisem goodwe oraz sofara panowie stwierdzili, że zabezpieczeń nigdy za wiele. Czyli w sumie nie wiadomo, ale dupochrona mieć nie zaszkodzi.

Będąc szczerym nie widziałem na farmie PV dodatkowych SPD przy falowniku i to jest częsty argument wykonawców. Natomiast Dehn i RST twierdzą, że SPD muszą być i przywołują powyższy zapis w normie.

Z punktu widzenia technicznego na pewno będzie lepiej gdy będą bo wtedy szansa, że cały falownik nie polegnie po burzy jest duża. Inwestor uniknie przestojów w generacji i zaoszczędzi na falowniku. Ciekawy jestem co producent powiedziałby gdyby falownik się uszkodził i nie było SPD, być może podnieśliby to jako argument przeciw uznaniu reklamacji.

Z drugiej strony na takiej farmie 2MW koszt SPD to około 60000 netto.

Pytanie brzmi czy znacie jakąś podstawę do ewidentnego zrezygnowania z SPD w instalacjach PV? Czy jeżeli producent odpowie mailowo, że SPD w falowniku zapewnia ochronę to można z jej zrezygnować? Tak należy interpretować przywołany zapis w normie?

Zapytaliśmy producenta zobaczymy co odpowie. Natomiast chciałbym znać zdanie innych bardziej doświadczonych w branży.

Zależy czy pytasz o realną ochronę, czy o papierowy dupochron.


Tu masz zdjęcie hybrydy 12kW LV od Deye. Całe zabezpieczenia przeciwprzepięciowe strony DC znajdują się na płytce która przykręcona jest do spodu falownika. Typowy ochronnik w układzie Y, czyli dwa warystory z + i - do ochronnika gazowego, i iskiernik gazowy do uziemionej obudowy. Wytrzymałości prądowe takich elementów widocznych na zdjęciu są oczywiście istotne, ale raczej niewielkie.
Dlatego zawsze przy montażu instalacji stosuję, być może przewymiarowane, ograniczniki przepięć. Przy trafieniu bezpośrednio w panel tak czy inaczej trzeba go będzie spisać na straty, ale jest szansa że chociaż falownik i dalsza część instalacji przeżyje.
Zgodnie z dosyć powszechnym podejściem, gdy długość kabli między falownikiem a panelami nie przekracza 10m, montuję ograniczniki przy panelach, a gdy odległość jest większa niż 10m to zarówno przy panelach jak i przy falowniku. Szczerze mówiąc nie wiem czy wynika to bezpośrednio z przepisów lub norm, czy po prostu jest dobrą praktyką wynikającą z doświadczeń innych. A może po prostu gusła lub zabobony. W każdym razie jak napisałeś - zabezpieczeń nigdy za dużo, i tak samo jak przewód PE możesz uziemiać nawet co metr, tak samo co metr możesz zamontować ograniczniki przepięć.
Montując instalację na gruncie raczej nikogo nie zaskoczę, że przy konstrukcji wykonujemy uziemienie w ramach możliwości i budżetu (uziom pionowy, a jak jakiś wykop istnieje to lepiej wrzucić bednarkę), i razem z rurą na kable PV kładziemy do wykopu bednarkę łącząc ją w budynku z GSU. Do GSU podłączamy przewód uziemiający z obudowy falownika, przewody wyrównawcze z tras kablowych jeżeli takie wykorzystujemy, przewód uziemiający z ograniczników przy falowniku. Na konstrukcji paneli montujemy szynę LSU, podłączamy nasz uziom najlepiej tę samą bednarką która idzie przez wykop, podłączamy uziemienie ograniczników przepięć, przewody uziemiające ramki paneli, przewód uziemiający konstrukcję… Na dachu w zasadzie podobnie z tą różnicą że nie ciągniemy bednarki na dach tylko przewód miedziany, lub drut aluminiowy.
Nie używam ochronników z DEHNa. Uważam je za mocno przepłacone, gdzie ten sam poziom ochrony można uzyskać taniej, stosując albo RST albo ETI. Co innego duże instalacje przemysłowe.
Zarówno na gruncie jak i na dachu warto rozważyć montaż instalacji odgromowej jeżeli jej nie ma. Dach to dosyć wiadoma sprawa, natomiast przy instalacji na gruncie montuje się osobną instalację w postaci odpowiednio wysokich szpilek “za” panelami. Natomiast osobiście nie jestem specjalistą od projektowania instalacji odgromowych, także odpowiednie wyliczenia, projekt i określenie czy instalacja odgromowa jest konieczna a jeżeli tak, to jaka.

Jak przyjdzie Konrad to Ci powie :stuck_out_tongue:

Czy jeżeli producent odpowie że można zrezygnować, a podczas burzy przepięcie przyjdzie od strony DC paląc falownik i urządzenia w instalacji AC, to pokryje koszty wymiany? Czy ubezpieczalnia która ma w umowie obowiązek posiadania ograniczników przepięć, wypłaci odszkodowanie na podstawie emaila od producenta falownika?

Zależy od farmy. Są instalacje w których panele łączy się w stringi (z optymalizatorami i bez), gdzie każdy string osobno podłączony jest do falownika, i wtedy takich stringów jest powiedzmy 40, to 40 SPD nawet po 4 stówy sztuka plus rozdzielnica i osprzęt kosztuje 20k netto całość. W skali inwestycji na kilka milionów to dużo?
Są też instalacje w której łączy się stringi równolegle jeszcze na dachu, i kilkoma-kilkunastoma obwodami schodzi do falowników. Czyli SPD potrzeba też mniej.

1 polubienie

To wynika z normy 60364-7-712. Powinieneś montować przy falowniku gdy nie ma 10m. Po drugie na farmie większość łańcuchów przekracza 10m to tych ograniczników musiałoby być zatrzęsienie.

Trochę mało tych łańcuchów. Falownik 250kW ma np. 6x3 łańcuchów a falowników będzie 8 na 2MW czyli 6x3x8 daje 144 łańcuchy.

Jeżeli chodzi o połączenia równolegle to można je zrobić na SPD, ale norma chyba tego nie dopuszcza. Nie mogę znaleźć teraz tego fragmentu na telefonie.

Dzięki za zdjęcie i wyjaśnienia.

Tak, to prawda. Natomiast wychodzę z założenia że lepiej mieć jedno zabezpieczenie przy panelach, potem kilka metrów przewodu i drugie wbudowane w falownik, niż oba zabezpieczenia przy falowniku zaraz obok siebie.

Faktycznie. Odkopałem stare plany budowy, ale nie zauważyłem że to tylko część dachu. Lekko licząc typowy string 800V i powiedzmy 20A na optymalizatorach, daje nam to 16kW na string. Licząc po panelach też się zgadza, bo mam 32 panele o mocy 460W każdy, niech 15kWp na string. Jakby nie patrzeć pod 150 łańcuchów.

Nie do końca rozumiem o czym piszesz jeżeli chodzi o łączenie stringów na SPD. Masz panele na dachu połączone w stringi. Wchodzą one do rozdzielnicy na dachu w której są układy kontroli oraz rozłączniki bezpiecznikowe, których wyjścia łączą się na szynach. Do szyn podłączone są grube aluminiowe kable 95mm2 i one wchodzą do budynku. Przy falownikach są SPD, i z SPD wyjście już bezpośrednio na falowniki.

Mam 3 łańcuchy połączone szeregowo na gruncie. Przychodzą mi do rozdzielnicy przy falowniku. Żeby nie robić trzech SPD, robię dwa: na jeden wchodzą razem dwa łańcuchy a na drugi jeden. Oczywiście trzeba będzie zastosować jakieś bloki, złączki żeby to dobrze połączyć.

Tulejka kablowa 2x4mm, czy 2x6mm i tyle.

Jeszcze musisz odejść na falownik trzecim przewodem.

To bierzesz tulejkę 2x10, obcinasz całą metalową część, bierzesz tulejkę 16mm i obcinasz sam plastik, wsadzasz jedno w drugie i masz tulejkę na 3x4mm2 ale z wystarczająco dużym plastikiem by zmieściły się 3 kable PV 4mm2 :stuck_out_tongue:

A poważnie, jako że całe instalacje robię na ETI bo z jednej firmy jest wszystko co potrzebuję, to masz złączki serii EDBM, szare, niebieskie, jakie chcesz. EDBM-1 chyba będą najlepsze do tego. 1500V napięcia znamionowego.

U mnie w firmie w standardzie jest:

Grunt - brak ograniczników DC, bo się nie opłaca, korzystamy z falowników H…i i S…w, którzy zadeklarowali, że uszkodzenie falownika w wyniku przepięcia po stronie DC zachowuje gwarancję na urządzenie. AC dajemy, bo zazwyczaj analiza ryzyka wg PN-HD 60365-4-443 wskazuje na taką konieczność, a koszty nie są duże.

Dach - falowniki powinny być na dachu (dachy płaskie), dajemy ograniczniki DC, żeby uciąć falę przepięciową jak najbliżej źródła przepięcia i ograniczyć możliwość indukowania się napięć w instalacjach niezwiązanych z PV. AC jak wyżej.

Ewidentna podstawa to jest żeby dawać ograniczniki DC (wspomniany zapis w PN-HD 60364-7-712), ale akurat PV to jest źródło, które ma się szybko zamortyzować i szuka się oszczędności, gdzie się da. Taka prawda.

W jaki sposób to zadeklarowali?

Co analiza ryzyka mówi o LPS w takim razie?

Zgadzam się. Tylko co ma zrobić projektant w takiej sytuacji, skoro wszyscy wiemy że nikt tego nie daje, ale norma mówi co innego. Wykonawca zwali przecież na to, że w projekcie nie było w razie czego. Natomiast jeżeli będą to mamy ogromne koszty, które być może okażą się nieuzasadnione.

Deklaracja była na gębę, zapytaliśmy o to przy okazji szkolenia z komunikacji. Wspominając o analizie ryzyka, miałem na myśli analizę ryzyka przepięcia, a nie wyładowania. Odnośnie LPS to sprawa jest prosta. Dla farmy PV należy sobie odpowiedzieć czy wzrost kosztów jest warty potencjalnego uratowania paru modułów PV. Różne są podejścia, dla Francuzów robimy duży projekt i tam tego wymagają, ale ten kontrakt w ogóle jest bardzo trudny z różnych względów (np. zakontraktowane stacje w TN-C dla falowników 800 V, ponoć powszechne we Francji, chociaż niezalecane w DTR falowników i skutkujące natychmiastowym uszkodzeniem falownika przy uziemieniu pojedynczego bieguna DC). Natomiast większość LPS nie ma, bo i po co. Parę modułów się upali, wyładowanie pójdzie po konstrukcji do ziemi. Po tygodniu O&M ogarnie sprawę i nie będzie czego wspominać.

Dla tematu farmowego nierobionego jako jednostka projektowa generalnego wykonawcy, tylko jako podwykonawca, opisałbym temat inwestorowi, przedstawił koszty i korzyści wynikające z ich poniesienia. Jak się nie zdecyduje to chciałbym mieć to na piśmie. Teraz sprawdziłem, norma PV nie jest normą przywołaną, sam jestem ciekawy czy gdyby doszło do uszkodzenia falownika po okresie gwarancyjnym i przyczyna - przepięcie po stronie DC byłaby ewidentna, to czy w sądzie mail inwestora byłby wystarczający, żeby nie dostać po kieszeni.

@marcinrcd Dzięki.

W jaki sposób wykonujecie uziom na farmach?

W większości przypadków spotkałem się z uziomem kratowym 40x40m z wykorzystaniem konstrukcji wsporczych. Tak też zaleca dr inż. Maksimowicz z RST.

Czy zadziałanie SPD i zwarcie bieguna do ziemi w ten sposób też może spowodować takie zagrożenie?
Szczerze mówiąc pierwszy raz się z takim czymś spotykam, a w zasadzie wszystkie falowniki dużych mocy, jak i spora część tańszych falowników o mocy “domowej” to konstrukcje beztransformatorowe, gdzie zapewne z tego powodu to uszkodzenie może powstać. Tylko że w falownikach domowych zabezpieczenia od razu wyłączają przetwornicę, w modelach dużej mocy zapewne tak samo bo są również odporne na zwarcia i przeciążenia.

Ustaliliśmy maksymalny obrys połaci zajętej przez rzędy stołów PV (względy utrzymania i technologiczne), dookoła jest robiony otok ze szpilkami pogrążanymi co ustaloną odległość. Stoły mają między sobą połączenia wyrównawcze LgY 25. Nie kwestionuję w żaden sposób zalecenia dot. uziomu kratowego, ale w rozwiązaniu, które przedstawiłem jest zapewniona ekwipotencjalizacja i odpowiednia wartość rezystancji uziemienia. Odpowiednia pod kątem wykorzystywania go do uziemienia wspólnego z SN w stacji transformatorowej, gdzie zwykle nie powinna przekraczać pojedynczych omów, zaostrzenie występuje zresztą przez brak możliwości skutecznego rozdzielenia uziomów części SN i nN. Niemniej, chętnie zapoznałbym się z jego zaleceniami, to było na którymś ze szkoleń czy artykule?

Bardzo dobre pytanie! Może główny dystrybutor falowników H…i w Polsce w swoim centrum badawczym w Jabłonnie byłby skory do sprawdzenia tego? Nie wyobrażam sobie odpowiedzieć na Twoje pytanie bez potwierdzenia eksperymentalnego. A gdyby się to udało potwierdzić, to byłby bardzo poważny argument w dyskusji o stosowaniu SPD po stronie DC.

Też doszedłem do Tego wniosku, ale jak przeczytałem Twoją odpowiedź i nasunęło mi się kolejne pytanie:
Czy jeżeli zadziałania SPD po stronie DC może spowodować uszkodzenie falownika, to czemu producenci falowników wbudowują zabezpieczenia SPD strony DC do wewnątrz falownika?
Dodatkowo nie zapominajmy, że każdy falownik PV ma wbudowane układy kontroli rezystancji izolacji strony DC, i w razie pogorszenia się jej stanu/zwiększonego upływu wyłącza się.

Tak naprawdę to po co są te kilometry stali w ziemi? Ograniczników nie dajemy mimo tego, że to wynika z normy, ale są drogie i najwyżej wymieni się kilka paneli i falownik. Zresztą nikt tego nie daje. Odgromu nie robimy bo po co? Powody jak wyżej. Ale za to bednarka? Oczywiście i to ile się da.

Na rzecz układu IT? To jedyne co mi przychodzi do głowy. Wbijanie szpilek uważam za bezzasadne skoro mamy kilkaset nóg stołów wbitych 1,5m w ziemię i to przkrojem znacznie większym niż 16mm2. Rezystancja uziemienia to rzecz wtórna przy udarze pioruna, on widzi tylko niewielką część uziomu.

Z Panem Maksimowiczem rozmawiałem osobiście.

Moim zdaniem problemem jest brak norm jednoznacznie mówiących co gdzie ma być jak zrobione. To co mamy dzisiaj to ogólne zalecenia. Tak naprawdę niezobowiązujące i stąd każdy robi jak mu się podoba a inwestor najczęściej za to dopłaca.

Na potrzeby ww. projektu uzyskaliśmy raport z uszkodzenia falownika 800 V w układzie IT, wypytam też o to.

Wniosek na tym raporcie brzmiał:

Uszkodzenie wszystkich falowników nastąpiło w wyniku doziemienia obwodów DC:
„Falownik mierzy napięcie AC na ciągach DC, co uszkadza falownik. Poniżej znajdują się wykresy z analizy, przedstawiające historyczne alarmy z urządzeń oraz wykresy napięć i prądów mierzonych przez falownik.”

Płytka drukowana spalona między dławikami a filtrem EMI fazy A, zwarcie nastąpiło przy szczycie UC-A. Tam też znajduje się pomiar napięcia Vout, co by potwierdzało wnioski raportu.

Korzyści na pewno można parę znaleźć. Ekwipotencjalizacja ziemi na terenie całej sekcji badanej przez IMD - warto pamiętać, że IMD w układzie IT AC + DC bez separacji galwanicznej po starcie falowników sprawdza też Riso części DC. Dlatego nasz sposób wykonywania uziomu raczej ma na celu wyrównanie całego potencjału ziemi niż np. zmniejszanie napięć krokowych. To ma też ogromne znaczenie dla zapobieganiu groźnych dla instalacji ESD. Dodatkowo jak już wcześniej wspomniałem, zmniejszanie napięcia dotykowego przy zwarciu Ik1 po stronie SN. Co do wbijania szpilek to jest to może trochę nadmiarowe, ale na pewno stabilniejsze biorąc pod uwagę zmienność rezystywności gruntu w ciągu roku.

Mam bardzo sprzeczne informacje.

To by oznaczało że uszkodzeniu ulega część pomiarowa strony DC, która ma napięcia ujemne tam, gdzie powinny być dodatnie. Jednakże:

W raporcie mowa o napięciu AC na stronie DC, skąd więc uszkodzenie płytki drukowanej po stronie AC? Musiały popłynąć prądy zwarciowe, tylko że one płyną przez przetwornicę która ma elektroniczne limity prądów. Sprawdzałem to nawet u siebie badając wpływ falownika PV na realny prąd zwarciowy instalacji, oraz na pomiar prądu zwarciowego (co niekoniecznie jest tożsame). Zatem bardzo dziwny przypadek, albo czegoś nie rozumiem.
Punkt zaznaczony na wykresie strzałką kompletnie nic nie mówi. Prąd przemienny płynął, a potem przestał. Układy pomiarowe nie wykryły nagłego skoku prądu, także przetwornica musiała się faktycznie od razu wyłączyć jak bym się po niej spodziewał i faktycznie widać to na wykresach.
Spójrz na wykres górny prawy - prąd wyjściowy nagle znika.
Wykres prawy dolny - w momencie zniknięcia prądu wyjściowego wyłączony został sygnał SPWM, znaczy że to sterownik wyłączył przetwornicę.
Wykres dolny lewy - napięcie VbusPos wzrosło troszkę, znaczy panele z napięcia Vmpp weszły na Voc, a mówiąc po polsku zdjęto z nich obciążenie. Natomiast Uiso ciągle trzymało się w okolicach 600V. Jakby nastąpiło zwarcie to Uiso by spadło do zera, a przynajmniej jakkolwiek zareagowało.
I najlepsze na koniec - pisałeś że wypaliło fazę A, lub układy pomiarowe. Wykres górny lewy, zwarcie nastąpiło między 150 a 200 na osi poziomej. To czemu układy pomiarowe nadal poprawnie widziały piękne równe wykresy wszystkich trzech faz?

Podsumowijąc - wnioski ni cholery nie kleją się z przedstawionymi wykresami.

Zgadzam się. Na wykresach nie widzę uzasadnienia do postawionych wniosków. Z całego opisu można wyciągnąć tylko wniosek że odstrzeliło jeden z filtrów EMI a w konsekwencji wyłączył się falownik, ale nie wiadomo czemu ten filtr odstrzeliło.

Pole DC (jak sądzę) pracuje w układzie IT. Jeśli tak, przy mniej więcej symetrycznych rezystancji doziemnej (izolacji) obu biegunów, moduły napięć doziemnych obu biegunów zą mniej więcej równe. Przy pogorszeniu izolacji jednego z biegunów, napięcie doziemne tego bieguna spada a drugiego bieguna - rośnie. Nic takiego nie widać na wykresie więc skąd informacja o doziemieniu DC?

Panowie, jedna rzecz:

to nie było w raporcie, tylko tak intepretuję po zdjęciu, być może błędnie.

Zdjęcie uszkodzenia:

Schemat układu:

Jeżeli założyłem, że zwarcie było tam gdzie pomiar Vac4…6, to faktycznie, powinien nastąpić zapad napięcia. Jeżeli zwarcie byłoby tam, gdzie pomiar Vac1…3, to by oznaczało że falownik został odcięty przy zwarciu przez AC Relay 1…6, a pomiar napięcia na oscylogramie był z Vac4…6. Dalej kwestia oscylogramu z UbusPos, UbusNeg i Uiso, nie widać UbusNeg. A to chyba tutaj trzeba byłoby szukać anomalii, bo UbusPos przeszło jak kol. @w3501yyyy zauważył w Uoc. Chyba, że UbusNeg schował się za pozostałymi. Tylko dalej analizując ten wykres, czy pulsowanie Uiso z częstotliwością ok. 2-3 razy większą niż sieciowa to prawidłowe zachowanie? Wygląda tak, jakby był zaburzany inny sygnał, a skoro UbusPos jest praktycznie stały, to wychodziło by, że UbusNeg faluje.

I jeszcze jedna rzecz, błąd, który był zapisany w rejestrze w minucie, w której nastąpiła awaria, jest opisany tak:

“Nieprawidłowy prąd upływowy
Impedancja izolacji między wejściem a uziemieniem zmalała podczas korzystania z falownika.

  1. Jeśli alarm występuje sporadycznie, przyczyną może być przejściowe uszkodzenie zewnętrznego kabla zasilania. Falownik automatycznie wraca do zwykłego trybu pracy po usunięciu usterki.
  2. Jeśli alarm powtarza się często lub trwa, sprawdzić czy impedancja między łańcuchem PV i uziemieniem nie jest niższa od dolnego progu.”

Dokładnie, ale zwarcie mogło być zasilane z sieci dopóki AC Relay 1…6 były zamknięte.

Tu można jednoznacznie stwierdzić, że ze względu na efekty cieplne zwarcia i na oscylogram (pomiary w Iac1…3) zwarcie było zasilane z sieci i było gdzieś na relacji Vac1…3 - AC Output.

Jeżeli UbusNeg rzeczywiście się ukrył za pozostałymi oscylogramami, to…

no właśnie, po tych Waszych spostrzeżeniach zaczynam zastanawiać się, czy sporządzający raport sobie za dużo nie dopowiedzieli, a my z racji pokrywania się tego raportu z naszymi oczekiwaniami byliśmy zbyt mało wobec niego krytyczni i wyłączyliśmy myślenie. Z tym, że podobne uszkodzenie wg informacji z raportu wystąpiło na tej samej farmie w 4 falownikach, także nie ignorowałbym przesłanek za tym, że było to z powodu TN-C.

Edit: Teraz to już popłynąłem. W sumie skoro cały czas napięcie jest w normie, to gdzie to zwarcie? Kompletnie się w tym pogubiłem. :smiley: