Wskazówki dotyczące eksploatacji generatora fotowoltaicznego PV z uziemieniem

Transkrypt

1 SUNNY CENTRAL Wskazówki dotyczące eksploatacji generatora fotowoltaicznego PV z uziemieniem 1 Wstęp Niektórzy producenci modułów w przypadku zastosowania cienkowarstwowych lub tylnostykowych modułów PV zalecają lub wymagają zastosowania ujemnego lub dodatniego uziemienia generatora fotowoltaicznego. Bez względu na uziemienie ramy modułu dodatni lub ujemny biegun wyjściowy generatora zostaje wówczas połączony z ziemią. W przypadku Sunny Central z opcją kontroli izolacji "GFDI uziemienie ujemne" lub "GFDI uziemienie dodatnie" uziemienie to następuje w samym urządzeniu. Przemienniki częstotliwości są dostosowane do pracy z uziemionym generatorem fotowoltaicznym. Uziemienie odbywa się poprzez bezpiecznik GFDI (ground fault detection interruption). Niniejsza informacja techniczna uzupełnia instrukcję obsługi oraz instrukcję instalacji urządzeń standardowych z serii Sunny Central o istotne wskazówki i informacje dotyczące eksploatacji z uziemieniem. SC-HEM-UPL Wersja 1.0 1/12

2 Wskazówki dotyczące eksploatacji z uziemieniem 2 Wskazówki dotyczące eksploatacji z uziemieniem Poza wskazówkami bezpieczeństwa podanymi w standardowej dokumentacji Sunny Central należy uwzględnić następujące wskazówki bezpieczeństwa. Biegun generatora fotowoltaicznego jest uziemiony w urządzeniu poprzez bezpiecznik. Bezpiecznik sygnalizuje zwarcie doziemne nieuziemionego bieguna i może przerwać obwód w przypadku zwarcia, aby chronić urządzenie. Powoduje to przerwanie uziemienia generatora fotowoltaicznego. Po przerwaniu uziemienia na tym biegunie może być przyłożone pełne napięcie generatora do ziemi. GFDI nie gwarantuje ochrony osób, służy tylko ochronie urządzenia! Plus lub minus generatora fotowoltaicznego jest uziemiony w przemienniku częstotliwości poprzez GFDI. Dodatkowe uziemienie w generatorze fotowoltaicznym lub w skrzynkach rozdzielczych jest zabronione. Tylko w przypadku Sunny Central 500 / 560 HE w położeniu przełącznika "Stop", lub też w przypadku awarii sieci uziemienie generatora fotowoltaicznego zostaje przerwane za pomocą wyłącznika głównego prądu stałego. Uziemienie generatora fotowoltaicznego może zostać przerwane automatycznie w każdej chwili przez GFDI. Plus i minus generatora fotowoltaicznego to potencjały zagrażające w przypadku dotknięcia zdrowiu bądź życiu człowieka! Wszelkie prace przy urządzeniu są dozwolone wyłącznie po odłączeniu wszystkich biegunów prądu stałego lub przemiennego przy przyłączu urządzenia. Należy przestrzegać wskazówek bezpieczeństwa instrukcji instalacji. Zwarcie doziemne uziemionego bieguna generatora fotowoltaicznego prowadzi do unieruchomienia GFDI. W ramach konserwacji konieczna jest regularna kontrola izolacji uziemionego bieguna. Eksploatacja Sunny Central przy wyzwolonym GFDI jest zabroniona. Skutkiem mogłoby być uszkodzenie modułów. Maksymalny możliwy prąd upływowy GFDI podwaja się w przypadku pracy w trybie tandemowym. SMA Solar Technology AG 2/12

3 Wskazówki dotyczące eksploatacji z uziemieniem 2.1 Bezpiecznik GFDI Bezpiecznik GFDI jest wbudowany w Sunny Central i podłączony między wejściową szyną zbiorczą a szyną przewodu ochronnego. Jako GFDI stosowany jest wysokiej mocy bezpiecznik automatyczny z regulowanym prądem wyzwalającym o charakterystyce K. GFDI można odłączać do celów testowych. Może on łączyć prąd upływowy do maks. napięcia wejściowego prądu stałego przemiennika częstotliwości. Odłączenie lub wyzwolenie jest sygnalizowane. Maks. dopuszczalny prąd upływowy zgodnie z UL1741, tabela 2.1 Moc znamionowa prądu stałego Granica wyłączenia kw 4,0 A > 250 kw 5,0 A Na życzenie klienta możliwe jest zastosowanie innych granic wyzwalania. SMA Solar Technology AG 3/12

4 Eksploatacja z uziemieniem 3 Eksploatacja z uziemieniem Istotną różnicą w porównaniu ze standardowymi urządzeniami serii produktów Sunny Central jest uziemienie bieguna generatora fotowoltaicznego poprzez bezpiecznik centralnie w Sunny Central. Ta koncepcja została zastosowana po raz pierwszy w Stanach Zjednoczonych i jest stosowana w przemiennikach częstotliwości sprzedawanych na rynku amerykańskim od momentu wprowadzenia tych urządzeń do sprzedaży. Koncepcja ta nie jest regulowana normami. Maksymalny prąd upływowy powodujący wyłączenie przez GFDI jest ustalany w oparciu o UL Postępowanie w przypadku zwarcia doziemnego W razie awarii, gdy nieuziemiony biegun generatora fotowoltaicznego zostanie zwarty z ziemią, prąd upływowy przepływa przez bezpiecznik GFDI z powrotem do uziemionego bieguna i powoduje wyzwolenie bezpiecznika GFDI. Prąd upływowy zostaje przerwany poprzez wyzwolenie bezpiecznika, a generator fotowoltaiczny nie jest w sposób zdefiniowany uziemiony przez zwarcie doziemne (zob. rysunek 1, przykład urządzenia z uziemionym biegunem ujemnym). Poprzez przerwanie prądu upływowego można uniknąć uszkodzenia urządzenia. GFDI nie gwarantuje ochrony osób. "Ochrona poprzez automatyczne odłączenie zasilania prądem" jest obecnie technicznie niemożliwa. Jest to związane z rozgałęzioną strukturą generatora fotowoltaicznego. Czas upływający do momentu wyzwolenia zależy od natężenia występującego prądu upływowego, które z kolei zależy od napięcia prądu zmiennego oraz oporności stykowej zwarcia doziemnego. Czasy wyłączenia są podane w charakterystyce wyzwalania GFDI (dostępna na życzenie). Jeżeli prąd upływowy jest niższy od progu wyłączenia GFDI, wyzwolenie nie następuje. Może to mieć miejsce np. w przypadku dużej oporności stykowej lub niskiego promieniowania. Prądy upływowe poniżej progu wyzwolenia GFDI mogą występować przez dłuższy czas i nie powodować jego zadziałania. Wyzwolenie GFDI jest sygnalizowane w urządzeniu poprzez lampkę sygnalizacyjną, wyjście przekaźnika i na wyświetlaczu. Jest ono sygnalizowane jako usterka zbiorcza, tzn. mogą występować różne przyczyny usterki. Przegląd możliwych usterek znajduje się w instrukcji obsługi Sunny Central. W przypadku wyzwolenia GFDI przemiennik częstotliwości zostaje wyłączony przez system monitorowania. Po wyłączeniu należy natychmiast usunąć usterkę izolacji. Praca przemiennika częstotliwości z wyzwolonym GFDI mogłaby spowodować uszkodzenie modułów fotowoltaicznych z powodu braku uziemienia. Jeżeli w tym stanie dodatkowo wystąpi zwarcie doziemne uziemionego bieguna, powstaje zwarcie (zob. rysunek 2) zasilane przez przemiennik. Może to spowodować uszkodzenie głównego modułu przemiennika. Dlatego też eksploatacja przemiennika częstotliwości z wyzwolonym GFDI jest niemożliwa. SMA Solar Technology AG 4/12

5 Eksploatacja z uziemieniem Rysunek 1: Zwarcie doziemne L+ (biegun ujemny uziemiony) SMA Solar Technology AG 5/12

6 Eksploatacja z uziemieniem Rysunek 2: Obustronne zwarcie doziemne SMA Solar Technology AG 6/12

7 Eksploatacja z uziemieniem 3.2 Postępowanie w przypadku zwarcia doziemnego uziemionego bieguna W razie awarii Zwarcie doziemne uziemionego bieguna generatora fotowoltaicznego powoduje ominięcie GFDI. GFDI może wówczas nie spełniać funkcji ochronnej. Jeżeli w takim stanie urządzenia nastąpi zwarcie doziemne nieuziemionego bieguna (zob. rysunek 2), to powstający w ten sposób prąd upływowy nie może zostać wyłączony przez GFDI. Może to spowodować uszkodzenie urządzenia lub części budynku. Aby zagwarantować właściwe działanie GFDI, w ramach konserwacji należy zapewnić regularną kontrolę izolacji generatora fotowoltaicznego! Podczas eksploatacji Zwarcie doziemne uziemionego bieguna generatora fotowoltaicznego powoduje podczas eksploatacji powrót części prądu generatora do generatora solarnego przez GFDI (zob. rysunek 3), co również może spowodować jego wyzwolenie. W przypadku niewystarczającego połączenia przez wyrównanie potencjałów do uziemienia GFDI prądy te mogą płynąć również przez części urządzenia lub glebę. Skutkiem może być uszkodzenie urządzenia lub części budynku. SMA Solar Technology AG 7/12

8 Eksploatacja z uziemieniem Rysunek 3: Zwarcie doziemne uziemionego bieguna podczas eksploatacji SMA Solar Technology AG 8/12

9 Wymagania dotyczące urządzenia 4 Wymagania dotyczące urządzenia Poniżej opisano wymagania dotyczące urządzenia, których spełnienie jest konieczne w celu umożliwienia pracy z bezpiecznikiem GFDI: Generator fotowoltaiczny jest uziemiony centralnie w Sunny Central. Dodatkowe uziemienie w urządzeniu jest zabronione. Oba bieguny należy układać w sposób zabezpieczony przed zwarciem wzajemnym lub doziemnym. Bezpieczniki zabezpieczające przewody powinny znajdować się wyłącznie w biegunie nieuziemionym. Należy zapewnić możliwość odłączenia uziemionego bieguna poprzez złączki separujące lub noże odłącznika w celu przeprowadzenia pomiarów w stanie nieobciążonym. Oba bieguny to potencjały niebezpieczne przy dotknięciu i należy je odpowiednio zabezpieczyć przed bezpośrednim dotknięciem. 5 Zmiany w porównaniu ze standardowym przemiennikiem częstotliwości Poniżej opisano wprowadzone modyfikacje Sunny Central z opcją "GFDI" w porównaniu ze standardowymi przemiennikami częstotliwości. W przemienniku niedostępna jest już kontrola izolacji. Generator fotowoltaiczny jest uziemiony centralnie w Sunny Central przez bezpiecznik GFDI. Uziemiony biegun jest prowadzony do izolowanych szyn zbiorczych. Bezpieczniki zabezpieczające przewody znajdują się wyłącznie w biegunie nieuziemionym. Uziemiony biegun można odłączać w stanie nieobciążonym poprzez nóż odłącznika w celu przeprowadzenia prac przy urządzeniu lub dokonania pomiarów. Wartość chwilowa "R-Iso" nie jest już dostępna jako wartość pomiarowa, jednak jest nadal wskazywana w menu "Pozostałe". SMA Solar Technology AG 9/12

10 Zmiany w porównaniu ze standardowym przemiennikiem częstotliwości 5.1 Wyłącznik GFDI w Sunny Central 500 / 560HE W Sunny Central 500 / 560HE bezpiecznik GFDI z powodu dwóch wejść prądu stałego jest umieszczony za wyłącznikiem głównym. Oznacza to, że w stanie "Stop", w przypadku niektórych usterek lub awarii sieci uziemienie generatora fotowoltaicznego zostaje przerwane przez wyłącznik główny. Rysunek 4: Umiejscowienie bezpiecznika GFDI w Sunny Central 500 / 560HR Po wyłączeniu wyłącznika głównego prądu stałego generator fotowoltaiczny staje się siecią IT. W tym stanie mogące wystąpić zwarcie doziemne nie jest sygnalizowane. Sygnalizacja i wyzwolenie bezpiecznika GFDI następuje dopiero po włączeniu Sunny Central i przejściu urządzenia w stan "Oczekiwanie". SMA Solar Technology AG 10/12

11 Zmiany w porównaniu ze standardowym przemiennikiem częstotliwości 5.2 Tryb tandemowy Stycznik tandemowy łączy ze sobą równolegle dwa generatory fotowoltaiczne. Oznacza to, że w trybie tandemowym dwa bezpieczniki GFDI są połączone równolegle (zob. rysunek 4). W razie awarii w niekorzystnym przypadku prąd upływowy rozdzieli się na oba bezpieczniki GFDI. Jeżeli zostaną wyzwolone, stycznik tandemowy zostanie wyłączony. Przy wyzwolonym GFDI praca w trybie tandemowym zostaje przerwana. W razie awarii podczas pracy w trybie tandemowym mogą zostać wyzwolone oba bezpieczniki GFDI. Skutkiem jest wyłączenie obu urządzeń Sunny Central! 5.3 Sygnalizacja bezpieczników GFDI Skutkiem wyzwolenia GFDI jest wyłączenie Sunny Central. Sunny Central przechodzi w stan "Usterka". Następuje szybkie zatrzymanie głównego modułu generatora, a wyłącznik prądu stałego, stycznik tandemowy oraz stycznik sieciowy prądu przemiennego zostają wyłączone. Błąd sygnalizowany jest przez Sunny Central Control oraz lampkę usterki na Sunny Central. Sygnalizacja następuje wraz z usterką zbyt wysokiej temperatury szafy rozdzielczej "Usterka 201, alarm zw. doz. 2 lub zbyt wysoka temperatura urządzenia." W komunikacie usterki sygnalizowane jest zwarcie doziemne, a nie GFDI. SMA Solar Technology AG 11/12

12 Obsługa techniczna i konserwacja 6 Obsługa techniczna i konserwacja Informacje uzupełniające dotyczące obsługi technicznej i konserwacji Aby zagwarantować wysokie bezpieczeństwo eksploatacyjne Sunny Central, należy regularnie wykonywać prace konserwacyjne opisane w instrukcji obsługi Sunny Central oraz w książce konserwacji. Umożliwi to wczesne wykrywanie wadliwych komponentów systemu i ich wymianę przed wystąpieniem awarii. Ponadto zagwarantowane jest wówczas właściwe działanie komponentów istotnych dla bezpieczeństwa. Bezpiecznik GFDI ulega stopniowo zniszczeniu poprzez zużycie kontaktów występujące przy każdym wyzwoleniu. Wskutek tego zmniejsza się jego czułość. Dlatego też zaleca się wymianę bezpiecznika GFDI po ok. 100 wyzwoleniach. W przypadku eksploatacji przemienników z uziemieniem należy przeprowadzać następujące dodatkowe prace konserwacyjne: Prace konserwacyjne Uruchomienie bezpiecznika GFDI W stanie wyłączonym przemiennika częstotliwości w celu mechanicznego sprawdzenia funkcjonowania oraz sprawdzenia sygnalizacji. Kontrola wizualna bezpiecznika GFDI Wymiana GFDI Jeśli urządzenie nie spełnia wymagań kontroli mechanicznej lub wizualnej. Kontrola izolacji generatora fotowoltaicznego i przyłączonego Sunny Central. Odstępy czasu między konserwacjami Co roku Najpóźniej po 100 zwarciach doziemnych, które spowodowały wyzwolenie bezpiecznika GFDI. Do ustalenia przez użytkownika urządzenia SMA Solar Technology AG 12/12