SERIA: ZESZYTY DLA ELEKTRYKÓW NR 10 Andrzej W. Sowa Krzysztof Wincencik OCHRONA ODGROMOWA SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH
SERIA: ZESZYTY DLA ELEKTRYKÓW NR 10 Andrzej W. Sowa, Krzysztof Wincencik OCHRONA ODGROMOWA SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH
Recenzent: Renata Markowska Politechnika Białostocka Kierownik projektu Michał Grodzki Redakcja i korekta Anna Kuziemska Wszelkie prawa zastrzeżone Copyright by Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. ISBN 978-83-64094-30-9 Wydawca i rozpowszechnianie Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18 Sprzedaż: księgarnia wysyłkowa www.ksiegarniatechniczna.com.pl Skład i łamanie Studio Graficzne Grupy MEDIUM Warszawa 2014, wydanie I Pod patronatem miesięcznika
SPIS TREŚCI 1. WSTĘP.......................................................................... 5 1.1. Podstawowy zakres wiedzy wymagany przy projektowaniu urządzeń piorunochronnych..... 6 2. ŹRÓDŁA ZAGROŻEŃ ORAZ SKUTKI ODDZIAŁYWAŃ PIORUNOWYCH........................ 9 2.1. Określanie zagrożeń piorunowych.............................................. 10 2.2. Prądy udarowe stosowane w badaniach zagrożeń piorunowych........................ 10 2.3. Badania elementów urządzenia piorunochronnego................................. 12 3. PRĄDY PIORUNOWE W INSTALACJACH NISKIEGO NAPIĘCIA............................ 14 3.1. Podział prądu piorunowego w instalacjach dochodzących do obiektu................... 14 3.2. Prądy piorunowe w instalacji elektrycznej........................................ 16 4. NAPIĘCIA I PRĄDY UDAROWE INDUKOWANE W INSTALACJACH NISKIEGO NAPIĘCIA........ 19 4.1. Wyładowania piorunowe w LPS obiektu budowlanego............................... 19 4.2. Wyładowania piorunowe w sąsiedztwie obiektu budowlanego......................... 20 4.3. Wyładowania piorunowe w sąsiedztwie linii dochodzących do obiektu.................. 20 4.4. Napięcia i prądy udarowe rejestrowane w obwodach sygnałowych..................... 21 5. ANALIZA RYZYKA STRAT PIORUNOWYCH............................................ 23 5.1. Analiza ryzyka............................................................. 26 5.2. Typowy dom jednorodzinny.................................................... 32 5.3. Analiza ryzyka wspomagana programem komputerowym............................ 38 5.3.1. Rozległy park solarny.................................................. 40 5.3.2. Instalacja fotowoltaiczna na dachu hali przemysłowej......................... 44 6. ODPORNOŚĆ UDAROWA PRZYŁĄCZY ZASILANIA I SYGNAŁOWYCH URZĄDZEŃ............. 47 6.1. Przyłącza zasilania urządzeń................................................... 47 6.2. Przyłącza sygnałowe urządzeń................................................. 47 7. ZEWNĘTRZNE URZĄDZENIA PIORUNOCHRONNE NA OBIEKTACH BUDOWLANYCH........... 49 7.1. Materiały stosowane do wykonania urządzeń piorunochronnych...................... 49 7.2. Zwody.................................................................... 51 7.3. Przewody odprowadzające i zaciski probiercze..................................... 53 7.4. Przewody uziemiające........................................................ 54 7.5. Uziomy naturalne........................................................... 54 7.6. Uziomy sztuczne............................................................ 55 7.7. Wyznaczanie wymiarów układów uziomowych.................................... 58 7.8. Eksploatacja i konserwacja urządzenia piorunochronnego............................ 60 8. OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ W OBIEKCIE BUDOWLANYM....... 62 8.1. Urządzenia do ograniczania przepięć typu 1...................................... 63 8.1.1. Zasady doboru i montażu............................................... 65 8.1.2. Urządzenie do ograniczania przepięć typu 1 o różnych napięciowych poziomach ochrony............................................................. 68 8.1.3. Koordynacja właściwości urządzeń do ograniczania przepięć typu 1 z wymaganiami kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń............................. 69 8.2. Urządzenia do ograniczania przepięć typu 2....................................... 70 8.2.1. Zasady doboru i montażu............................................... 71 8.3. Urządzenia do ograniczania przepięć typu 3...................................... 72 8.4. Odległości pomiędzy SPD a chronionym urządzeniem............................... 75 8.5. Zasady tworzenia wielostopniowego systemu ograniczania przepięć.................... 78 www.elektro.info.pl 3
ochrona odgromowa systemów fotowoltaicznych 8.6. Instalacje prądu stałego...................................................... 78 8.6.1. Urządzenia do ograniczania przepięć w obwodach stałoprądowych systemów fotowoltaicznych............................................. 81 8.7. Eksploatacja i konserwacja urządzeń do ograniczania przepięć......................... 87 9. OCHRONA KOLEKTORÓW PV PRZED BEZPOŚREDNIM WYŁADOWANIEM PIORUNOWYM....... 88 9.1. Kolektory na dachach obiektów budowlanych...................................... 88 9.2. Przestrzenie chronione....................................................... 91 9.2.1. Kąty ochronne....................................................... 91 9.2.2. Odstępy izolacyjne.................................................... 93 9.3. Zacienienia paneli PV przez zwody pionowe....................................... 95 9.4. Przewody o izolacji wysokonapięciowej........................................... 97 9.5. Przeskoki iskrowe do instalacji ułożonych wewnątrz obiektu.......................... 97 9.6. Wykorzystanie programu DEHNsupport do wyznaczania odstępów izolacyjnych.......... 102 10. PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIA OCHRONY ODGROMOWEJ I PRZECIWPRZEPIĘCIOWEJ SYSTEMÓW PV................................................................. 104 10.1. Ochrona przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego................... 104 10.1.1. Dachy dwuspadowe.................................................. 104 10.1.2. Dachy płaskie....................................................... 111 10.1.3. Odstępy izolacyjne do instalacji i urządzeń wewnątrz obiektu.................. 117 10.1.4. Wolno stojące elektrownie fotowoltaiczne................................. 121 10.2. Ograniczanie napięć i prądów udarowych w instalacjach elektrycznych................ 126 10.2.1. Obiekt budowlany bez urządzenia piorunochronnego........................ 126 10.2.2. Obiekt budowlany z urządzeniem piorunochronnym......................... 127 10.2.3. Kolektory fotowoltaiczne na dachach płaskich.............................. 133 10.3. Rozbudowane systemy fotowoltaiczne........................................... 134 11. OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W OBWODACH SYGNAŁOWYCH............................. 140 11.1. Urządzenia ograniczające przepięcia............................................ 141 11.2. Ograniczanie przepięć w obwodach kontrolno-pomiarowych......................... 142 12. PODSUMOWANIE............................................................... 146 LITERATURA...................................................................... 148 4 www.elektro.info.pl