הגנת מתקן פוטו -וולטאי קטן מפני מתחי יתר

[kobigross]

שלום רועי

אני מודה לך על התשובה המפורטת

בתודה

קובי

[מייק]

בתור אחד המתעסק בהגנות מפני ברקים וגם יועץ בתחום הפוטו-וולטאי, אני שמחתי לקרוא את התגובה של רועי. התחום של הגנות מפני ברקים בכלל, והיישום בפרויקטים פוטו-וולטאים בפרט יש חוסר הבנה על ידי הרבה מהמתעסקים בנושא. רועי צדק מאוד בחשיבות סדרת התקנים IEC62305, המהווים לי "אורים ותומים" בנושא. אי אפשר להיכנס לכל התורה בתגובה כאן בפורום, אף אתן את הראיה הבריאה בלבחור רכיבים מתאימים לייושם של פי-ווי על גג. ראשית כל נבין את האיום. לברקים יש שני מנגנונים שמביאים הרס למערכת על גג - השראת מתח מפגיעה קרובה ועליית פוטנציאל הארקה בפגיעה לתוך המבנה (המיצר אף הוא תופעה של השראה מעל הבעיה של פוטנציאל גבוה בהארקה).
לפני שנרחיב על נושא הרהיבים המתאימים, חשוב מאוד לדבר על חשיבות האררקות. תדמינו לעצמכם ברק שפוגע באזור - לתוך המבנה או במרחק קרוב של מאות מטרים - בשני המקרים יוצר מתח בכל המתכות על הגג. כל המתחים האלה הופכים לזרם לאדמה (זכור שכל הפנלים מחוברים לקונצטרוקציה וכל הקונצטרוקציה מחוברת לפטות של הגג- אלה אם כן הגג שטוח על ביטומן, אז המשחק מקבל מימד חדש :-). זרם זה מיוצר בזמן של מיקרושניות, ובדרך כלל פועם כםמה פעמים, לכן יש לנו DI/DT מאוד גבוה. האם זרם זה יורד לקרקע בצורה אחידה? ראה 62305-3. יש חשיבות לדון על שיטה הנוכחית של הארקת מערכות על גגות תוך הבנה של תקן זה.
עכשיו נדון על הרכיבים לשימוש על הגג ומתחת לגג. לצורך בחירת הרכיב המתאים, חייבים להתייחס ל 62305-4, אשר מסביר את המושג של LPZ-Lightning Protection Zone או אזור הגנה מפני ברקים.
על הגג, ישנה מערכת של מחרוזות פנלים המחוברים בלולאות של עשרות, אף מאות מטרים המזינים קופסת מחרוזת. חישוב של השראות הדדית של אנטנה כזו על מהדקי קופסה המחרוזת הינו תרגיל מעניין, מפני שאין לנו את היכולות לחשב כאלה מתחים (גורם הM הינו קשה לקבוע) אנחנו נעזרים על מוצרים קיימים בשוק ליישום זה. מתח פריצה של פנל פי-ווי הינו סביב ה6ק"וו. כלומר מתח השיורי (Up) של הרכיב הנבחר חייב להיות מתחת מתח זה. השראות הדדית הגדולה מראה כמה את החשיבות להקטין את לולאת המחרוזת על ידי החזרת הקוטב הנגדי אל קופסת המחרוזת יחד עם המוליכים שיצאו, על פי דוגמה זו הנלקח מתקן לבניית מערכות פי-ויי.

מתח העבודה של מערכת פי-ווי נכון להיום מוגבלת ל 1000 וולט, בעתיד התקנים ישתנו לאפשר מתח עד 1500 וולט. רכיבים לשימוש כאן חייבים להיות מתאימים למתח זה. בנוגע לזרם הברק המירבי, מפני שהלולאות כולם על הגג, ומפני שמערכת הלולאות הינה מסבודדת מהארקה, אין כאן אלה השראות, ובכך מספקים בקלאס II של התקן הישראלי 2288 או ה IEC61643 כאשר הזרם הבדיקה הינו 20 קילו אמפר מחזורי ו40 מירבי.
מדובר על מתח ישר, אי לכך השימוש במפרץ - SPARKGAP אינו מומלץ אלה אם כן המציאות דורשת זאת, אז הערותיהם של רועי תקפים. באיזה מציאות נדרשת השימוש במפרץ? רק מציאות שבה המבנה ייפגע בפגיעה ישירה, ורק על אלה המוליכים שעוברים למבנה אחר, ו\או מדובר על פנלים אשר קוטב אחד מוארק.
חייבים הגנות בתוך קופסאות המחרוזת הקולטים מחרוזות על הגג. נקודה, אין על מה להתווכיח, ואין דיון. האם יש צורך לשים הגנות על הDC ליד הממיר? זה כבר שאלה של מרחק. כלל אצבע הינו ש מרחק של עד 20 מטר מקופסת מחרוזת עד לממיר מזכה אל הממיר מהגנה קלאס II. לממרים ישנם כבר בפנים קלאס III לפחות. וזה מעיר עניין נוסף של חשיבות התיאום עכבות בין קלאס II המורכב ליד הממיר וקלאסIII המגיע כחלק מהממיר. סביר להניח שכל עוד ועובדים עם מגיני ברק מיועדים לפי-ווי המיוצרים על ידי חברות מוכרות בעלי מוניטין לא תהיה בעיה של שריפת הרכיבים הפנימיים של הממירים כתוצעה מחוסר תאום. אומנם השימוש ב מפרץ בהחלט יכול לייצר מצב כזה, וחשוב לבדוק תאום עכבות לפני שמתקינים מפרץ ליד ממיר.
עכשיו מילה על התקנה נכונה על הגג. מפני שמדובר בפריקה של זרם ברק, חשוב שהארקה המפנה זרם זה אינו עובר בקרבה של מוליכים רגישים, ואינו מזהם מחדש את אותם המוליכים אשר נוקו לעברו, אי לכך יש חשיבות לשמור על מרחקים בין רכיב המגן והארקה שלו והמוליכים המזינים אותם.
עניין נוסף הינו החשיבות של אורך מוליך הארקה המקשר אל גוף הארקה המסיבית. מפני שבארץ נהוגים להעביר הארקות אל פסי צבירה הנמצאים לפעמים מעבר ל50 ס"מ המותרים על פי כללי העבודה של עבודה ברכיבים להגנה מפני ברקים, יש צורך להאריק את המוליך ההארקה כפי שרואים באיור הבא:

על ידי סידור זה, הזרם ממגן הברק מוצא את הדרך למסה כללית של האדמה ללא להעלות את מתח הישורי מעל המוצג על ידי היצרן, וללא להפיר את הוראות של חח"י בנוגע למערכת הארקה על הגג.
עד כאן הבהרתי את הבחירה של רכיב לקופסת מחרוזת והדגשתי את אופן אתקנתו.
בממשך אני אכתוב על הגנות בצד AC ועל מערכת התקשורת.

[kobigross]

שלום מייק
אני פשוט נדהם מהיידע והנסיון שלך בנושא

הגנות מפני ברקים למע' PV .

אני מקווה שתמשיך לכתוב בנושא גם לגבי הגנות בצד ה- AC , ובכלל תמשיך לכתוב לפורום הזה.

בתודה

קובי