Αντίσταση μόνωσης (R iso ) φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων που δεν είναι απομονωμένες γαλβανικά

Transcript

1 Αντίσταση μόνωσης (R iso ) φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων που δεν είναι απομονωμένες γαλβανικά με τα SUNNY MINI CENTRAL 9000TL/10000TL/11000TL Περιεχόμενα Οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις με μετατροπείς χωρίς μετασχηματιστή δεν απομονώνονται γαλβανικά από το δίκτυο κατά τη λειτουργία τροφοδοσίας. Σύμφωνα με το Πρότυπο DIN VDE δεν επιτρέπεται η μόνωσή τους να υπολείπεται μιας καθορισμένης οριακής τιμής πριν τη δύνδεση στο δίκτυο. Κατά τη σύνταξη του Προτύπου η προκαθορισμένη οριακή τιμή για τέτοιες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις πρσαρμόστηκε στις τρέχουσες προδιαγραφές εγκατάστασης (πχ. 1kΩ/V). Κατά τη χρονική στιγμή σύνταξης του Προτύπου, τα τυπικά μεγέθη ισχύος των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων ήταν σημαντικά μικρότερα από τα σημερινά. Αυξανομένου του μεγέθους μιας φωτοβολταϊκής εγκατάστασης, λόγω της μεγαλύτερης επιφάνειας των γεννητριών και της παράλληλης σύνδεσης πολλών φωτοβολταϊκών μονάδων, η αντίσταση μόνωσης (R iso ) μειώνεται συνεχώς. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο να μην είναι δυνατό να συνδεθεί ο μετατροπέας στο δίκτυο λόγω πολύ χαμηλής αντίστασης μόνωσης της συνολικής φωτοβολταϊκής εγκατάστασης, παρ' όλον ότι όλα τα εξαρτήματα λειτουργούν χωρίς πρόβλημα. Η SMA Solar Technology AG, σε συνεργασία με την Επαγγελματική της Ένωση, έχει επεξεργαστεί μια λύση, που λαμβάνει υπόψη τη μειωμένη αντίσταση μόνωσης μεγαλύτερων φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων. Αυτή η λύση ικανοποιεί ταυτόχρονα τον στόχο προστασίας του Προτύπου, δηλαδή την αναγνώριση σφαλμάτων μόνωσης. Riso-UGR Έκδοση 2.1 1/5

2 Τι σημαίνει όμως R iso ; 1 Τι σημαίνει όμως R iso ; Κάθε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση εμφανίζει τόσο πριν την σύνδεσή της στο δίκτυο, όσο και κατά τη λειτουργία τροφοδοσίας, ένα διαφορετικό δυναμικό ως προς Γη. Μόνο η επαρκής αντίσταση μονώσεως ως προς Γη εμποδίζει τη ροή ρεύματος από τη φωτοβολταϊκή εγκατάσταση προς Γη και αποκλείει τον κίνδυνο κατά την επαφή, καθώς και τις πρόσθετες απώλειες. Το συνολικό ρεύμα προς Γη, που ονομάζεται και ρεύμα διαρροής, συντίθεται από τη συνεισφορά όλων των εξαρτημάτων της εγκατάστασης: Φωτοβολταϊκές μονάδες Καλώδιο DC Μετατροπέας Για δεδομένη τάση συστήματος αυτό το ρεύμα διαρροής αντιστοιχεί σε μια αντίσταση μόνωσης, η οποία χαρακτηρίζεται R iso. Στους μετατροπείς χωρίς μετασχηματιστή, λόγω της μη ύπαρξης γαλβανικής απομόνωσης δεν είναι δυνατή η συνεχής μέτρηση της R iso κατά τη λειτουργία. Για το λόγο αυτό οι μετατροπείς χωρίς μετασχηματιστή μετρούν την R iso πριν από κάθε σύνδεση στο δίκτυο και επιτηρούν κατά τη λειτουργία το ρεύμα σφάλματος. SMA Solar Technology AG 2/5

3 Διάκριση από άλλα φαινόμενα 2 Διάκριση από άλλα φαινόμενα Η μέτρηση της R iso δεν πρέπει να συγχέεται με το πρόβλημα των χωρητικών ρευμάτων (βλέπε Τεχνικές Πληροφορίες "Χωρητικά Ρεύματα" στο Προϋπόθεση για αυτά αποτελεί η επίδραση της συχνότητας δικτύου στην φωτοβολταϊκή εγκατάσταση. Κατά συνέπεια χωρητικά ρεύματα εμφανίζονται μόνο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Η μέτρηση της R iso γίνεται όμως πριν τη σύνδεση στο δίκτυο. Κατά τη λειτουργία η επιτήρηση των ρευμάτων σφάλματος γίνεται μέσω της ευαίσθητης διάταξης επιτήρησης όλων των ρευμάτων σφάλματος (RCMU). Πρόκειται λοιπόν για 2 διαφορετικά φαινόμενα. 3 Πρότυπες προδιαγραφες για την R iso Για την R iso υφίστανται οι ακόλουθες προδιαγραφές: Για φωτοβολταϊκές μονάδες (DIN EN 61646, DIN IEC 61215): Ανά m² επιφάνειας πλαισίου: R iso > 40 Μ Ω m² Αυτό σημαίνει ότι ένα φωτοβολταϊκό μονάδα με επιφάνεια πλαισίου 1 m² πρέπει να παρουσιάζει αντίσταση μόνωσης τουλάχιστον 40 Μ Ω, αλλά ένα φωτοβολταϊκό μονάδα με επιφάνεια 2 m² τουλάχιστον 20 Μ Ω. Για μετατροπείς χωρίς γαλβανική απομόνωση (χωρίς μετασχηματιστή) σύμφωνα με το DIN VDE : Ο μετατροπέας επιτηρεί ως "καρδιά" μιας φωτοβολταϊκής εγκατάστασης την αντίσταση μονώσεως της συνολικής εγκατάστασης (όλες τις φωτοβολταϊκές μονάδες, την καλωδίωση DC, την εγκατάσταση και τον μετατροπέα). Όπως αναφέρεται ανωτέρω, στις φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις χωρίς γαλβανική απομόνωση αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, δεδομένου ότι ακόμα και ένα μεμονωμένο βραχυκύκλωμα μπορεί να οδηγήσει σε τραυματισμό ατόμων ή υλικές ζημιές. Επειδή σε τέτοιες περιπτώσεις είναι καθοριστικό το μέγεθος των ρευμάτων, η προδιαγραφόμενη R iso εξαρτάται από τη μέγιστη τάση εισόδου του μετατροπέα. Σύμφωνα με το DIN VDE ισχύει: R iso > 1 k Ω / V, αλλά τουλάχιστον 500 k Ω. Για την αντίσταση μόνωσης φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων με γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο το DIN VDE δεν περιλαμβάνει προδιαγραφές. SMA Solar Technology AG 3/5

4 R iso περισσότερων φωτοβολταϊκών μονάδων 4 R iso περισσότερων φωτοβολταϊκών μονάδων Σε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση οι αντιστάσεις μόνωσης όλων των φωτοβολταϊκών μονάδων σε έναν μετατροπέα αποτελούν μια παράλληλη σύνδεση στη γη και προστίθενται αντίστροφα: Για ταυτόσημες φωτοβολταϊκές μονάδες η εξίσωση αυτή απλοποιείται ως εξής: Η συνολική αντίσταση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης ως προς Γη μειώνεται ανάλογα με τον αριθμό των συνδεδεμένων φωτοβολταϊκών μονάδων. Αντιφάσεις Προτύπων Σε μια τυπική φωτοβολταϊκή εγκατάσταση με τάση συστήματος 700 V το Πρότυπο για φωτοβολταϊκές μονάδες επιφάνειας μονάδας άνω των 60 m² έρχεται σε αντίφαση με το Πρότυπο για μετατροπείς (40 Μ Ω/60 m² = 667 k Ω). Ακόμα και εάν η λειτουργία γίνεται αποτελεσματικά, υπο προϋποθέσεις η προδιαγραφόμενη R iso δεν μπορεί πλέον να επιτευχθεί. Με βαθμό απόδοσης πλαισίου 10 % αντιστοιχούν στα 60 m² μόνο 6 kw, ενώ με βαθμό απόδοσης πλαισίου 5 % μόλις 3 kw. 5 Νέος τύπος για την οριακή τιμή R iso Οι μέχρι τώρα προβλέψεις των Προτύπων δεν λαμβάνουν υπόψη σημαντικούς παράγοντες, όπως ο βαθμός απόδοσης των φωτοβολταϊκών μονάδων ή η ισχύς του μετατροπέα. Για το λόγο αυτό γίνονται προσπάθειες σε εθνικό και διεθνές επίπεδο (IEC), να εναρμονιστούν οι υπάρχουσες οδηγίες στους κανονισμούς. Η SMA Solar Technology AG, σε συνεργασία με τη Γερμανική Επαγγελματική της Ένωση, έχει επεξεργαστεί έναν τύπο για την αντίσταση μόνωσης που αποκλίνει από το DIN VDE Η νέα οριακή τιμή R iso είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την ισχύ του μετατροπέα και αντιστοιχεί στην οριακή τιμή R iso 40 Μ Ω m² για βαθμό απόδοσης πλαισίου 5 % που απαιτούν τα DIN EN και DIN IEC R iso = 2000 k Ω * kw/p DC_μετατροπείς Αυτή η εξαρτώμενη από την ισχύ τιμή R iso που αποκλίνει από το Πρότυπο DIN VDE έχει γίνει αποδεκτή από την Επαγγελματική Ενωση, δεδομένου ότι με τον τρόπο αυτό καλύπτεται ο βασικός πρότυπος στόχος προστασίας. Σε κάθε περίπτωση η τιμή αυτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 200 k Ω, δεδομένου ότι μικρότερες τιμές αντίστασης μόνωσης μπορεί να προκαλέσουν επικίνδυνα ρεύματα σφάλματος. Ιδιαίτερα σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις ισχύος άνω των 10 kw και με παρουσία πρόσθετων προβλημάτων μόνωσης στα καλώδια και βύσματα μπορεί ως εκ τούτου ακόμα και με τη νέα ρύθμιση κατά περίπτωση να εμφανιστούν ανωμαλίες. SMA Solar Technology AG 4/5

5 Τι μετράται μέχρι τώρα; 6 Τι μετράται μέχρι τώρα; Η φωτοβολταϊκή εγκατάσταση αποτελεί ένα σύστημα με πολλά εξαρτήματα, που όλα συνεισφέρουν στην ανωτέρω καθορισμένη R iso. Κατά συνέπεια ο καθορισμός της τιμής αυτής εξαρτάται από τον αλγόριθμο και το κύκλωμα μέτρησης. Πέραν αυτού μια ενσωματωμένη διάταξη μέτρησης πρέπει να λειτουργεί χωρίς απώλειες. Επιπλέον υφίστανται πρόσθετα σφάλματα μέτρησης λόγω των ανοχών των εγκατεστημένων ηλεκτρονικών στοιχείων. Οι μετατροπείς του τύπου Sunny Mini Central 9000TL/10000TL/11000TL διαθέτουν μια διάταξη μέτρησης, που υπερκαλύπτει τις απαιτούμενες προϋποθέσεις μέτρησης του Προτύπου και αναγνωρίζει ακόμα και σφάλματα μόνωσης που είναι δύσκολο να εντοπιστούν. Για να επιτευχθεί η απαιτούμενη οριακή τιμή των 700 k Ω που είναι σύμφωνη με το DIN VDE , οι συσκευές παραδίδονταν έως τώρα με οριακή τιμή 900 k Ω. Ακόμα και οι μετατροπείς SMA με μετασχηματιστή μπορούν να μετρήσουν την αντίσταση μόνωσης. Παρά το γεγονός, ότι στην περίπτωση γαλβανικής απομόνωσης ισχύουν άλλες προδιαγραφές, δεν αγνοείται η σύνδεση στο δίκτυο, αλλά δίδεται μόνο μια ένδειξη προειδοποίησης. 7 Τι έχει αλλάξει; Από 01 Δεκεμβρίου 2010 η SMA Solar Technology AG θα παραδίδει το Sunny Mini Central 9000TL/ 10000TL/11000TL με ένα Firmware, στο οποίο οι οριακές τιμές για την αντίσταση μόνωσης θα ανταποκρίνονται στις νέες συνθήκες. Για μετατροπείς οι οποίοι έχουν παραδοθεί νωρίτερα, η SMA Solar Technology AG προσφέρει, εφόσον ζητηθεί, αυτήν την αναβάθμιση δωρεάν. Οι νέες οριακές τιμές επιτυγχάνουν ώστε οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις να τίθενται με ασφάλεια σε λειτουργία και να σηματοδοτούν αξιόπιστα μόνο πραγματικά σφάλματα μόνωσης (θραύση πλαισίου, φθορά από τρωκτικά) ως ανωμαλία. Μπορείτε να απευθύνεστε, αν απαιτηθεί, στη Γραμμή Εξυπηρέτησης της SMA στη διεύθυνση: Service@SMA-Hellas.com. SMA Solar Technology AG 5/5