PV - SEP Gliwice

advertisement
SEMINARIUM SZKOLENIOWE ODDZIAŁU GLIWICKIEGO SEP
GLIWICE UL. GÓRNE WAŁY 25
„PODSTAWY PROJEKTOWANIA PRZYDOMOWYCH
SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH”
2001 - 2016
mgr inż. Julian Wiatr
Redaktor Naczelny elektro.info
GLIWICE, 9 LISTOPADA 2016 R.
Nasłonecznienie i jego uwarunkowania
Słońce to rozżarzona kula gazowa o masie 2∙1030 kg, temperaturze powierzchni około 5800 K
i średniej odległości od Ziemi 149,6 mln km, która emituje w czasie jednej sekundy energię
o wartości 3,8∙1026 J. Z wypromieniowanej przez słońce energii do górnych warstw atmosfery
ziemskiej dociera rocznie około 5,4∙1024 J energii słonecznej.
W promieniowaniu słonecznym, które dociera do powierzchni Ziemi, wyróżnia się trzy
podstawowe składniki:
- promieniowanie bezpośrednie, pochodzące od widocznej tarczy słonecznej,
- promieniowanie rozproszone, powstające w wyniku wielokrotnego załamania promieni
słonecznych na składnikach atmosfery,
- promieniowanie odbite, powstające wskutek odbić od elementów krajobrazu i otoczenia.
Około 30 % energii przenoszonej przez to promieniowanie odbija się od atmosfery otaczającej
kulę ziemską, 47 % pochłaniają morza i oceany, a 23 % zużywa się w obiegu hydrologicznym
(parowanie, opady).
Dla n-tego dnia roku gęstość promieniowania słonecznego należy wyznaczyć z poniższego
wzoru:

 360  n 
GSn  GSC  1  0,033  cos

 365 

GSC=1367 W∙m-2 – stała słoneczna
Całkowity strumień energii promieniowania, docierający do zewnętrznych warstw atmosfery,
dla przyjętej stałej słonecznej i średniego promienia Ziemi, możemy obliczyć wg zależności:
E    R 2  GSC    6371000 2 1367  174 1015 [W ]
gdzie:
R – promień kuli ziemskiej, w [km]
Do biosfery wnika zaledwie około 72 % tego strumienia, co oznacza, że to średnia gęstość
strumienia promieniowania wyniesie:

0,72  E
-2
Gśr 

246
W

m
4  R 2

W praktyce jest to maksymalna wartość teoretyczna możliwa do osiągnięcia bez stosowania
koncentratorów promieniowania, których stosowanie w przydomowych systemach PV jest
zabronione.
Rozkład widma promieniowania słonecznego
Definiuje się optyczną masę atmosfery AM, która jest stosunkiem długości drogi
promieniowania słonecznego przez atmosferę ziemską przy promieniowaniu padającym
pod pewnym kątem, do długości drogi przy przejściu przez atmosferę prostopadłym
do powierzchni Ziemi. Wielkość AM można oszacować za pomocą poniższego wzoru,
który wynika bezpośrednio z rysunku.
AM 
Lx
1
1


D sin S cos Z
Rozkłady widmowe promieniowania słonecznego dla AM0, AM1 i AM2
Geometria układu Słońce – odbiornik
 - pochylenie odbiornika względem horyzontu (od 0 do 180 [st], pow. 90-do Ziemi ),
 - azymut odbiornika – odchylenie od lokalnego południka mierzone względem kierunku południowego (na wschód – ujemne, na
zachód – dodatnie);
S - azymut słoneczny – odchylenie rzutu kierunku bezpośredniego promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi od kierunku
południowego (na wschód - ujemne, na zachód – dodatnie),
 - kąt padania promieniowania na powierzchnię odbiornika, mierzony między kierunkiem promieniowania bezpośredniego a
normalną do odbiornika,
Z - kąt zenitu, będący zarazem kątem padania promieniowania słonecznego na powierzchnię poziomą,
S - wysokość Słońca, kąt między kierunkiem promieniowania bezpośredniego, a płaszczyzną horyzontu ( Z =90 - S ).
Dodatkowo do określenie dokładnej pozycji Słońca na nieboskłonie niezbędne będą jeszcze:
 - szerokość geograficzna, przyjmowana jako dodatnia dla półkuli północnej i ujemna dla południowej,
 - deklinacja słoneczna – kątowe położenie Słońca względem płaszczyzny równika w południe astronomiczne, jest ona zmienna w
zakresie: od -23,45 do 23,45 (23º27’).
Wykresy pozycji Słońca  S
 f  S 
Wpływ orientacji i nachylenia modułu PV
na potencjał promieniowania słonecznego
Oszacowanie uzysku energetycznego w systemach fotowoltaicznych
Mapa nasłonecznienia Polski oraz wpływ kąta nachylenia oraz orientacji płaszczyzny na
dostępną ilość promieniowania słonecznego w stosunku do wartości optymalnej (100%)
System Fotowoltaiczny (PV)
Schemat blokowy autonomicznego systemu PV
Schemat blokowy systemu PV dołączanego do sieci
Charakterystyka ogniwa PV
Zjawisko fotowoltaiczne polega na bezpośredniej konwersji
energii promieniowania
słonecznego w energię elektryczną prądu stałego. Najważniejszymi elementem systemu PV
jest generator PV, zbudowany z ogniw fotowoltaicznych, których budowa przypomina budowę
diody półprzewodnikowej. Pod wpływem promieniowania słonecznego wytwarza ono stałe
napięcie eklektyczne.
W celu umożliwienia porównania prowadzonych prób i pomiarów paneli PV, wprowadzono
tzw. warunki standardowe STC, gdzie przyjęto następujące dane:
- temperatura pomiaru 250 C,
- natężenie promieniowania E= 1000 W/m2,
- optyczna masa atmosfery AM 1,5.
Charakterystyka I-V złącza PV
Uoc – napięcie ogniwa otwartego, nieobciążonego; Isc –
prąd zwarciowy;
PMPP – moc maksymalna;
IMPP – prąd przy maksymalnej mocy ogniwa;
UMPP – napięcie przy mocy maksymalnej ogniwa
PF – współczynnik wypełnienia
Wpływ natężenia promieniowania
słonecznego na wartość prądu i napięcia
Wpływ sposobu połączenia paneli PV na charakterystykę I=f(U)
Wpływ diod bypassu na charakterystykę I-V modułu PV częściowo zacienionego
Dobór paneli PV oraz pojemności akumulatorów magazynu energii
Spośród dostępnych metod wyznaczania wymaganej mocy paneli PV, najprostsza jest metoda
oparta na średnim dziennym zapotrzebowaniu na energię w miesiącu największego
nasłonecznienia.
PPVwym
Qd
 3 10 
I nasł . inst
4
gdzie:
Qd - średnie dzienne zapotrzebowanie na energię w miesiącu o największym nasłonecznieniu [kWh/dzień],
Inas - nasłonecznienia dla miesiąca czerwca dla odpowiedniego dla instalacji kierunku azymutu i pochylenia (lub
najbliższego), odczytana z pliku statystyk miesięcznych typowych lat meteorologicznych, dostępnych na stronie
Ministerstwa Infrastruktury i Rozwoju w dziale: Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla
obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków, w [Wh]
𝜂inst – sprawność instalacji, która zależy głównie od typu zastosowanych akumulatorów – dla akumulatorów litowojonowych można przyjąć ok. 80%, a dla żelowych, czy AGM – ok. 65%.
PPWwym – wymagana moc systemu PV
ZASADY ROZMIESZCZANIA PANELI PV
XM 
Dd  2  Oiz
DM  Om
YM 
Sd  2  Oiz
SM  O m
XM 
Dd  2  Oiz
SM  O m
YM 
Sd  2  Oiz
DM  Om
Schemat poziomego rozmieszczenia paneli
Schemat poziomego rozmieszczenia paneli
MAGAZYN ENERGII
Natomiast wymaganą pojemność baterii magazynu energii należy obliczyć z wykorzystaniem poniższego
wzoru:
QA 
2  Qd  F
U nA
gdzie:
F – współczynnik rezerwy, przyjmowany latem jako 2,5, a zima jako 4,
UnA – napięcie znamionowe systemu baterii akumulatorów stanowiących magazyn energii.
A – odbiorniki zapotrzebowują większą moc od mocy generowanej. Wówczas niedobór energii
pobierany jest z magazynu energii.
B – system PV pokrywa pełne zapotrzebowanie mocy zasilanych odbiorników.
C – generator PV dostarcza moc większą niż zapotrzebowanie mocy przez zasilane odbiorniki.
Wówczas nadmiar energii jest magazynowany w akumulatorach magazynu energii.
Wzajemne usytuowanie charakterystyk I-V generatora PV i akumulatorów magazynu energii
TYPY AKUMULATORÓW STOSOWANYCH W MAGAZYNACH ENERGII
W magazynach energii stosowane są akumulatory klasyczne o gęstości elektrolitu
1,24 kg/l lub akumulatory wykonane w technologii VRLA (Vavle Regulated Lead Acid), czyli
akumulatory regulowane z zaworem jednokierunkowym umożliwiającym usuwanie
nadmiaru wodoru, o gęstości elektrolitu (1,25 – 1,3) kg/l. Akumulatory VRLA produkowane
są w dwóch technologiach:
- AGM, w której elektrolit jest umieszczony w separatorze między płytowym wykonanym z
włókna szklanego o dużej porowatości, które eliminuje niebezpieczeństwo wycieku
elektrolitu oraz zabezpiecza przez możliwością powstania zwarcia pomiędzy płytami
dodatnią i ujemną,
- SLA, w której elektrolit jest zestalony w postaci żelu, stanowiącego tiksotropową odmianę
dwutlenku krzemu (SiO2).
Zestawienie porównawcze wybranych cech akumulatorów VRLA odmiany AGM oraz SLA
Doświadczenia produkcyjne
VRLA - SLA
VRLA-AGM
Dostępność rynkowa
duża
duża
Bezpieczeństwo pracy w podwyższonych temperaturach
wysokie
niskie
Pojemność cieplna
duża
mała
Ilość elektrolitu
wiesza
mniejsza
Poziom rekombinacji gazów
do 97%
do 99 %
Korozja płyt i wyprowadzeń
niższa
wyższa
Rezystancja wewnętrzna
wyższa
niższa
Rozwarstwienie elektrolitu
nie
tak
Głębokie rozładowanie
tak
dyskusyjne
Odporność na przeładowanie
tak
nie
Wymagania w zakresie wentylacji
tak
tak
Zależność energii zapłonowej od składu mieszanin wodoru z powietrzem
Z1- minimalna energia zapłonu Emin=0,019 mJ,
Vd – dolna granica wybuchowości (DGW)
Vg – górna granica wybuchowości (GGW)
NEUTRALIZACJA ZAGROZEŃ WYBUCHU WODORU
Sterowanie wentylacją mechaniczną przedziału bateryjnego należy realizować
z wykorzystaniem układów detekcji stężenia wodoru. Układy automatyki powinny
mieć ustawione dwa progi wykrywania stężenia wodoru:
- 10% DGW, przekroczenie którego zostanie zasygnalizowane oraz zostanie
uruchomiona wentylacja powodująca zwiększenie szybkości wymian powietrza
o 100% w stosunku do warunków normalnych,
- 30% DGW, przekroczenie którego spowoduje oprócz dalszego działania
sygnalizacji akustyczno-dźwiękowej oraz wentylacji, wyłączenie ładowania baterii
akumulatorów do chwili ustania zagrożenia.
Podstawowe wymagania w zakresie wentylacji przedziału bateryjnego wynikają
bezpośrednio z normy PN-EN 62040-1:2009 „Systemy bezprzerwowego zasilania
(UPS). Część 1. Wymagania ogólne i wymagania dotyczące bezpieczeństwa UPS.
Aneks M (normatywny). Wentylacja przedziałów bateryjnych”
Przybliżoną wartość przepływu zapotrzebowanego powietrza w ciągu godziny w [m3/h] można
obliczyć z poniższego wzoru
Q p  v  q  s  n  I g  CB
gdzie:
v – wymagane rozcieńczenie wodoru (100 – 4)/4 = 24
q – wytworzony wodór: 0,45*10-3 [m3/Ah]
s – współczynnik bezpieczeństwa
Ig – prąd gazowania o wartości:
1 mA – dla baterii „zamkniętych” (z zaworem VRLA) przy zmiennym napięciu
5 mA – dla baterii otwartych przy zmiennym napięciu
8 mA – dla baterii” zamkniętych” (z zaworem VRLA) przy stałym napięciu ładowania
20 mA – dla baterii otwartych przy stałym napięciu ładowania
n – liczba ogniw baterii, [-]
CB – pojemność baterii, w [Ah].
Qp – ilość wymaganego powietrza, w [m3/h]
- dla baterii akumulatorów VRLA
QVRLA  0,25  Q p
Jeżeli w pomieszczeniu z akumulatorami wolna przestrzeń V, w m3 obliczona jako:
V  V p  Vu
gdzie:
Vp – objętość pomieszczenia z akumulatorami, w [m3]
Vu objętość, jaką zajmują akumulatory ze stojakami oraz inne wyposażenie pomieszczenia, w [m3]
jest co najmniej 2,5 krotnie większa od wymaganej ilości wymienianego powietrza Q lub QVRLA
odpowiednio, to wystarczające jest zastosowanie wentylacji grawitacyjnej, z umieszczonymi po
przeciwnych stronach pomieszczenia z otworami: dolotowym i wylotowym.
Ap  28* Q p
Pa – suma przekrojów otworów zewnętrznych i wewnętrznych, w [cm2].
W takim przypadku otwory wentylacyjne należy umieścić na przeciwległych ścianach (jeżeli jest
to niemożliwe i otwory wentylacyjne muszą zostać wykonane na tych samych ścianach to
odległość pomiędzy nimi nie może być mniejsza niż 2 m). Ten sam wymóg dotyczy instalowania
wentylatorów wyciągowych, których odległość nie może być mniejsza niż 2 m. Podane
wymagania mają charakter orientacyjny. Opracowanie projektu wentylacji pomieszczenia
bateryjnego jest zagadnieniem wymagającym specjalistycznej wiedzy i powinno być opracowane
przez uprawnionego projektanta branży sanitarnej.
Układ sterowania wentylacją dla baterii z zaworem VRLA
Centralka detekcji stężenia wodoru oraz diagram pracy wentylacji
Centralka detekcji stężenia wodoru
SKUTKI ZLEKCEWAŻENIA WENTYLACJI PRZEDZIAŁU BATERYJNEGO
WARIANTY POŁĄCZEŃ AKUMULATORÓW
Pojemność akumulatora podawana jest w Ah lub przez prąd rozładowania w czasie 20-stu
godzin w temperaturze 200 C, do osiągnięcia napięcia końcowego pojedynczej celi Uk = 1,7 V
(oznaczenie
C20).
Oznacza
to,
że
akumulator
o
pojemności
np. Q = 100 Ah będzie rozładowywany prądem o wartości
przez 20 godzin.
Dla ułatwienia posługiwania się tymi wartościami wprowadzono jednostkę krotności
pojemności znamionowej C, która wyraża prąd jednogodzinnego rozładowania określony
jako 1C. Oznacza to, że akumulator o pojemności np. Q = 100 Ah rozładowywany będzie przez
jedną godzinę prądem o wartości 100 A, ale prąd rozładowania oznaczony jako 0,1C oznacza
wartość prądu 10 A i czas rozładowania akumulatora wynoszący 10 godzin. Cechą
charakterystyczną akumulatorów jest to, że im prąd rozładowania większy to pojemność
dysponowana mniejsza podobnie, im temperatura niższa tym pojemność dysponowana
mniejsza. Wpływ temperatury i prądu rozładowania na pojemność akumulatora przedstawia
rysunek:
NAPIĘCIE ODCIĘCIA Uk
Podczas eksploatacji akumulatorów bardzo istotne znaczenie ma niedopuszczenie do
rozładowania poniżej napięcia końcowego Uk zwanego powszechnie „napięciem odcięcia” tj.
wartości przy której po rozładowaniu akumulator zachowuje znamionową pojemność oraz
znamionową żywotność. Napięcie te zależy od wartości prądu rozładowania i nie jest wartością
stałą w odniesieniu do pojedynczego akumulatora. Przykładowe krzywe rozładowania
akumulatora o pojemności 210 Ah w temperaturze 250 C przy różnych wartościach pądu
rozładowania przedstawia rysunek:
Przykładowe krzywe rozładowania akumulatora w temperaturze 250 C
przy różnych wartościach prądów rozładowania
NAPIĘCIE ODCIĘCIA ORAZ CZAS I TEMPERATURA PRZECHOWYWANIA
Jeżeli akumulator zostanie rozładowany do napięcia o wartości poniżej krzywej odcięcia
to jego pojemność zmniejszy się oraz zmniejszy się jego żywotność. Napięcie odcięcia
dla określonych prądów rozładowania podają producenci akumulatorów. Rozładowanie
akumulatora poniżej wartości napięcia odcięcia grozi jego trwałym uszkodzeniem.
Każdy akumulator, którego pojemność spadła do wartości 80% jego pojemności
znamionowej należy wycofać z eksploatacji. Akumulatory SLA naładowane do
pojemności znamionowej, przechowywane w temperaturze 200 C tracą średnio 3%
pojemności wciągu miesiąca. Przechowywanie akumulatorów SLA w stanie
nienaładowanym może prowadzić do zmiany polaryzacji co skutkowało będzie tym, że
staną się one izolatorami. Czas przechowywania naładowanych akumulatorów jest
uzależniony od temperatury i wynosi:
- 12 miesięcy w temperaturze (0 – 20)0 C
- 9 miesięcy w temperaturze (21 – 30)0 C
- 5 miesięcy w temperaturze (31 – 40)0 C
-
2,5 miesiąca w temperaturze (41 – 50)0 C
TEMPERATURA EKSPLOATACJI
Każde podwyższenie temperatury pracy akumulatora o (8-10)0 C ponad temperaturę
optymalną powoduje skrócenie czasu eksploatacji o połowę. Podobnie na długość eksploatacji
akumulatorów ma wpływ głębokość rozładowania lub liczba cykli ładowania i rozładowania.
Przykładowe charakterystyki żywotności akumulatorów przy pracy buforowej przedstawia
rysunek:
Przykładowe charakterystyki żywotności akumulatora przy pracy buforowej
Przykładowa zależność napięcia ładowania od temperatury
CHARAKTERYSTYKA FALOWNIKA
Zakres pracy falownika mieści się pomiędzy napięciem Ustart a napięciem Umax .Gdy napięcie
po stronie DC uzyska wartość Vstart, falownik załącza się i rozpoczyna poszukiwanie punktu
mocy maksymalnej. Jeżeli punkt ten znajduje się pomiędzy Vmin a Vstart, falownik załączy się
i rozpocznie pracę. Dopóki napięcie nie przekroczy minimalnej wartości zakresu MPPT, pracuje
z niepełną mocą. Najwyższą sprawność falownik uzyskuje przy napięciu Vnom, przez
co konfiguracja łańcuchów paneli PV powinna dawać napięcie bliskie Vnom falownika.
Analiza funkcjonowania falownika po stronie DC
DOBÓR FALOWNIKA
Podstawą doboru falownika są parametry przyjętych modułów PV, z których zbudowany będzie
system PV. Na podstawie karty katalogowej panelu PV należy ustalić następujące parametry:
- moc maksymalna - PMPP [Wp],
- tolerancja mocy - ±PMPP [%] (coraz częściej tylko dodatnia),
- napięcie obwodu otwartego - UOC [V],
- prąd zwarcia - ISC [A],
- napięcie przy mocy maksymalnej - UMPP [V],
- prąd przy mocy maksymalnej - IMPP [A],
- temperatura pracy modułu w warunkach nominalnych - NOCT [C] (zwykle ok. 43÷48C,
mniejsze wartości wskazują na wyższą jakość modułu),
- współczynniki temperaturowe odpowiednio dla: ISC, UOC, PMPP, - T, T, T [%K-1 lub %C-1].
 

I SC (Tr )  I SC 1  Tr  25 T 
100 

 

U OC (Tr )  U OC 1  Tr  25 T 
100 

T 

PMPP (Tr )  PMPP 1  Tr  25
100 

Algorytm doboru falownika
Ustalić zakres temperaturowy Tmin; Tmax.
Obliczyć napięcie układu otwartego w temperaturze ujemnej.
Obliczyć maksymalna liczbę modułów w stringu:
nmax 
U dc max
U OC (Tmin )
Obliczyć napięcie układu otwartego w temperaturze dodatniej:
Obliczyć minimalna liczbę modułów w stringu:
nmin 
U dcstart
U OC (Tmax )
Sprawdzić napięcie w punkcie MPP w temperaturze Tmax.
U MPP(Tmax )  U MPP( STC )  [1 
 T  (Tmax  25)
100
]
nmin  U MPP(Tmax )  U dc min
Moc dobieranego falownika musi spełniać następującą zależność:
PGEN.PV  0,8  1,2  PMAX.INV
PRZYKŁAD DOBORU FALOWNIKA
Dane techniczne panelu ND-R 250A5
Należy wykonać doboru liczby paneli PV o mocy 250 Wp do współpracy z falownikiem o mocy
4500 W, posiadając dane katalogowe panelu typu ND-R 250A5 oraz falownika
FRONIUS SYMO 4,5-3-S.
Moc maksymalna PMPP = 250 W
Tolerancja + 5 [%]
Napięcie toru otwartego Uoc =37,6 [V]
Prąd zwarciowy Isc = 8,68 [A]
Napięcie maksymalne UMPP =30,9 [V]
Maksymalne natężenie prądu
IMPP = 8,10 [A]
Sprawność modułu 15,2 [%]
Sprawność ogniwa 17,2 [%]
Maksymalne napięcie systemu 1000 [V]
Współczynnik straty temperaturowej T = - 0,33 [%/ 0C]
Współczynnik straty temperaturowej T = 0,055 [%/ 0C]
Współczynnik straty temperaturowej T = -0,44 [%/ 0C]
Temperatura pracy (-40 do 90) 0C
Maksymalny bezpiecznik połączeń szeregowych 15 [A]
DANE WEJŚCIOWE FALOWNIKA
Fronius Symo 4.5-3-S; Fronius Symo 4.5-3-M
Maks. prąd wejściowy (Idc max / Idc max ) 16,0 A / 16,0 A
Maks. prąd zwarciowy, pole modułu (MPP1/MPP2) 24,0 A / 24,0 A
Min. napięcie wejściowe (Udc min) 150 V
Napięcie rozpoczęcia pracy (Udc start)200 V
Znamionowe napięcie wejściowe (Udc,r) 595 V
Maks. napięcie wejściowe (Udc max) 1000 V
Zakres napięć MPP (UMPPmin – UMPP max) 300 - 800 V; 150 - 800 V
Liczba trackerów MPP1; 2
Liczba przyłączy prądu stałego DC 3 2 + 2
Zakres temperatur: Tmin= -250 C; Tmax= 700 C.
Napięcie toru otwartego w temperaturze ujemnej Tmin = 250 C:
UOC = 37,60 C; T = - 0,33 %/ 0 C
 0,33 

U OC (25)  37,6  1   25  25 
 43,79V

100 

1000
nmax 
 22,84  22
43,79
Należy przyjąć n max = 22 panele.
Napięcie toru otwartego w temperaturze dodatniej
 0,329 

U OC (70)  37,6  1  70  25 
 32V

100 

nmin 
200
 6,25  7
32
Należy przyjąć n min= 7 modułów.
Sprawdzenie napięcia dla temperatury dodatniej w pkt. MPP
0,33
]  26,32V
100
 7  26,32  184,24V  U dc min  150V
U MPP(Tmax )  30,9  [1  (70  25) 
U min
PGEN
 (0,8  1,2)
PINV
22  150
 (0,8  1,2) i  1,2
4500
Zatem ostatecznie zostanie przyjętych 21 modułów PV o mocy 250 Wp:
21 250
0,8 
 1,17  1,2
4500
U max  22  43,79  963,38 V  U MPP max  800V
Generator PV należy zatem zbudować z dwóch połączonych równolegle stringów po11 paneli
każdy. Wówczas napięcie maksymalne uzyska wartość:
U max  11 43,79  481,69 V  U MPP max
Dobór przewodów i zabezpieczeń
Przewody w części DC systemu PV należy dobierać z katalogu producenta wskazane
do systemów fotowoltaicznych. Zasady ich doboru dotyczą doboru przekroju na długotrwałą
obciążalność prądową oraz przeciążalność i podlegają sprawdzeniu z warunku spadku napięcia
zgodnie
z
ogólnymi
zasadami
stosowanymi
w
praktyce
projektowej.
Nieco odmienny jest proces doboru zabezpieczeń. Do tego celu nadają się bezpieczniki topikowe
o charakterystyce gPV.
Ponieważ w panelach PV prąd zwarciowy jest większy o (15-20)% w stosunku do prądu
płynącego przy generacji największej mocy, zabezpieczenie zwarciowe lub przeciążeniowe staje
się nieskuteczne. Sytuacja ulega radykalnej zmianie w przypadku zwarcia lub zacienienia chociaż
jednego z paneli PV. Płynie wówczas prąd wsteczny przez uszkodzony lub zacieniony panel
o wartości będącej suma algebraiczną wszystkich prądów płynących w pojedynczych gałęziach
połączonych równolegle.
W celu ochrony narażonej, na przepływ dużych prądów w zacienionej lub uszkodzonej gałęzi,
należy w biegunie dodatnim oraz biegunie ujemnym zainstalować bezpieczniki topikowe,
o parametrach zgodnych z wymaganiami normy PN-EN 60269-6:2011 „Bezpieczniki topikowe
niskiego napięcia. Część 6 – wymagania dotyczące wkładek topikowych do zabezpieczania
fotowoltaicznych systemów energetycznych”.
Ponieważ zgodnie z norma PN-EN 61730-2:2007/A1:2012 „Ocena bezpieczeństwa modułu
fotowoltaicznego (PV). Część 2- wymagania dotyczące badań”, największa wartość prądu
wstecznego nie może przekraczać wartości (2-2,6)ISC, zabezpieczenia instalowane
w poszczególnych gałęziach muszą spełnić następujący warunek:
1,4  I SC  I ng  2,4  I SC

U n  1,2  U OCTmin  n
Jeżeli system PV wymaga zabezpieczenia głównego, co występuje przy dużych mocach,
bezpieczniki topikowe zabezpieczenia głównego powinny spełniać następujące wymagania:
 I nG  1,5  I SC  Lg

U n  1,2  U OCTmin  n
Ponadto dobierane bezpieczniki gałęziowe oraz główne muszą spełniać warunek wybiórczości,
który zostanie spełniony gdy zostanie zachowany następujący warunek:
I 2t wG
 1,6
2
I t wg
Ochrona odgromowa
Ochrona odgromowa systemów PV służy do ochrony od bezpośredniego oddziaływania
wyładowań atmosferycznych. Ochronę te realizuje się za pomocą układów zwodów
tworzących strefę ochronną tak by w wyznaczonej przez nie bryle geometrycznej znalazło się
chronione urządzenie.
Określenie wielkości oraz kształtu strefy ochronnej zgodnie z wymaganiami normy
PN-EN 62305-3:2009 „Ochrona odgromowa. Część 3. Uszkodzenia fizyczne obiektów
budowlanych i zagrożenie życia”, należy wykonywać metodą:
- toczącej się kuli lub,
- kąta ochronnego.
Klasa LPS
Promień toczącej się kuli
[m]
I
20
II
30
III
45
IV
60
p  R  R 2  (lZ / 2) 2
p  hZ  hPV
Przy projektowaniu zwodów ochrony odgromowej systemu PV należy zadbać o ich
rozmieszczenie w taki sposób, by nie powodowały one zacienienia chronionych paneli PV.
Zwody te należy instalować w odległości gwarantującej niemożliwość przeskoku iskry podczas
wyładowania bezpośredniego. Odległości te nazywane są odstępami izolacyjnymi, które w
przypadku prostych konstrukcji należy wyznaczyć z poniższego wzoru:
S  ki 
kc
l
km
gdzie:
ki – współczynnik zależy od przyjętej klasy LPS
kc – współczynnik uzależniony od wartości prądu płynącego w elementach LPS
km – współczynnik zależny od rodzaju materiału izolacyjnego
l – odległość mierzona wzdłuż zwodu lub przewodu odprowadzającego do punktu, w którym jest rozpatrywany odstęp
izolacyjny „s” do punktu najbliższego połączenia wyrównawczego
Klasa LPS
ki
I
0,08
II
0,06
III lub IV
0,04
Liczba przewodów
kc
odprowadzających
Materiał izolacyjny
km
Powietrze
1
Beton, cegły
0,5
1
1
2
1…0,5
4 i więcej
1…1/n
Ochrona paneli PV zainstalowanych na pochyłym dachu przed bezpośrednim uderzenie pioruna:
a) budynek posiada LPS i zachowane są odstępy izolacyjne, b) budynek posiada LPS ale
niezachowane są odstępu izolacyjne, c) budynek nie posiada LPS
1 – przewód wyrównawczy do GSU; 2-krawędź dachu, 3 – generator PV, 4 – zwody poziome
5 – połączenie konstrukcji wsporczej PV z LPS
zasada poprawnego oprzewodowania paneli generatora PV
Ochrona przepięciowa
Ograniczniki przepięć w instalacjach PV należy tak dobierać, aby zapewniony poziom ochrony
był niższy niż maksymalne napięcie wytrzymywane przez falowniki i moduły PV. Ograniczniki
przepięć chronią instalację PV przed przepięciami łączeniowymi lub pochodzącymi
od wyładowań atmosferycznych bezpośrednich i pośrednich. Do ochrony instalacji PV
po stronie DC należy stosować ograniczniki przepięć DC w układzie „V”, których układ
połączeń przedstawia rysunek:
Układ połączeń „V” ogranicznika przepięć DC
W instalacjach fotowoltaicznych przy projektowaniu ochrony przepięciowej mogą wystąpić
trzy przypadki podobnie jak przy projektowaniu ochrony odgromowej:
- budynek jest wyposażony w LPS, a odległość elementów PV spełnia warunek s > d,
- budynek jest wyposażony w LPS, a odległość elementów PV nie spełnia warunku s > d,
- budynek nie posiada LPS.
Ochrona przepięciowa systemu PV w budynku z LPS, gdzie d > s
Ochrona przepięciowa systemu PV w budynku z LPS, gdzie d < s
Ochrona przepięciowa systemu PV w budynku nieposiadającym LPS
Należy pamiętać, ze przypadku odległości generatora PV od falownika liczonej wzdłuż
przewodu większej od 10 m, należy ograniczniki przepięć DC instalować przy generatorze PV
oraz przy zaciskach falownika.
Czy jest LPS?
Czy zachowano
Odległość
odstępy
pomiędzy
izolacyjne „s”
od LPS?
tak
tak
nie
nie
-
SPD
SPD
DC
DC
moduły PV
falownik
< 10 m
-
Typ 2
> 10 m
Typ 2
Typ 2
< 10 m
-
Typ 1
> 10 m
Typ 1
Typ 1
< 10 m
-
Typ 2
> 10 m
Typ 2
Typ 2
modułami PV i
falownikiem
SPD
AC
Typ 1
Typ 2
Ochrona przeciwpożarowa w systemach PV
Systemy PV poprawnie zaprojektowany nie stwarza zagrożeń pożarowych. Wybuch pożaru
spowodowanego przez system PV należy do rzadkości. Niemniej system ten sprawia szereg
kłopotów podczas pożaru budynku ze względu na wysokie napięcie po stronie DC. Konieczne
jest wyłączenie systemu paneli PV tak by podczas akcji ratowniczo-gaśniczej zagwarantować
bezpieczeństwo ratowników oraz osób ewakuowanych z płonącego budynku. Najprostszym
sposobem jest zwarcie bieguna dodatniego i bieguna ujemnego za pomocą zestyku zwiernego
wyłącznika zainstalowanego w pobliżu paneli PV. Sterowanie wyłączeniem należy
zainstalować w miejscu dogodnym do eksploatacji. Zgodnie z charakterystyką I=f(U)
generatora PV zwarcie biegunów wyjściowych powoduje przepływ prądu zwarciowego
o wartości około 20% większej od prądu znamionowego i spadek napięcia na zaciskach
falownika do wartości bliskiej zero. Prąd zwarciowy w tym przypadku, przy poprawnie
dobranych zabezpieczeniach oraz przewodach nie stwarza zagrożenia.
Zwarcie elementów PV musi nastąpić z pominięciem bezpieczników topikowych.
Przy poprawnie dobranych przewodach, prąd zwarciowy nie spowoduje ich uszkodzenia jest on
większy zaledwie o (15-20)% od prądu IMPP.
Wyłącznik pożarowy systemu PV powinien spełniać następujące wymagania:
 I nG  1,5  I SC

U n  1,2  U OCTmin  n
RĘCZNY WYŁACZNIK POŻAROWY PROSTEGO SYSTEMU PV
PO PRZESUNIĘCIU DŹWIGNI W DÓŁ NASTĘPUJE ZWARCIE BIEGUNA
DODTNIEGO I UJEMNEGO. PŁYNIE PRĄD Ik 1,2 In,
NAPIECIE NA WYJŚCIU JEST PRAKTYCZNIE RÓWNE 0.
Makieta systemu przeciwpożarowego firmy Mersen
PRZYKŁADOWY PROJEKT PRZYDOMOWEJ ELEKTROWNI PV
Podstawa opracowania
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków
technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [tekst jednolity:
Dz. U. z 2015 roku poz. 1422].
2. Projekt architektoniczno-budowlany.
4. Projekt konstrukcji nośnej paneli fotowoltaicznych oraz kanałów kablowych
pola generatora PV.
3. Norma PN-HD 60364 – 4 –41: 2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4 –41.
Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
4. Norma PN-HD 60364 – 5 –54: 2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5 –54.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody
połączeń ochronnych.
5. Wieloarkuszowa norma PN-EN 62305 Ochrona odgromowa.
6. Norma N SEP-E 002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje
elektryczne w obiektach mieszkalnych. Podstawy planowania.
7. Norma N SEP-E 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie
i budowa.
8. Norma PN-EN 60269-6:2011 Bezpieczniki topikowe niskiego napięcia. Część 6 –
wymagania dotyczące wkładek topikowych do zabezpieczania fotowoltaicznych systemów
energetycznych.
9. Norma PN-IEC 60364-5-523:2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała
przewodów.
10. Norma PN-EN 61730-2:2007/A1:2012 Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego
(PV). Część 2- wymagania dotyczące badań.
11. Norma N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do urządzeń, których
funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
12. Poradnik projektanta elektryka. Podstawy zasilania budynków mieszkalnych,
użyteczności publicznej i innych obiektów nieprzemysłowych w energie elektryczną –
J. Wiatr; M. Orzechowski – DW „MEDIUM 2012 – wydanie V.
13. Uzgodnienia z inwestorem.
14. Warunki przyłączenia do sieci elektroenergetycznej, wydane przez Operatora Sieci
Dystrybucyjnej.
15. Dane meteorologiczne dotyczące nasłonecznienia podawane przez IMiGW.
Stan istniejący
Budynek jest zasilany z sieci elektroenergetycznej nn 3x230/400 V. W linii ogrodzenia
zainstalowana jest szafka złączowo-licznikowa, wyposażona w licznik dwukierunkowy w
układzie bezpośrednim. Do budynku energia elektryczna jest doprowadzona kablem
YKYżo 5x10, wprowadzonym do Rozdzielnicy Głównej Budynku (RGB), której schemat ideowy
przedstawia rysunek 3. Architektura budynku oraz geometria dachu uniemożliwia instalacje
paneli fotowoltaicznych na konstrukcji dachu. Dostępny jest wolny teren na posesji, który
może zostać wykorzystany do zabudowy generatora PV. Moc umowna zgodnie z umową na
dostawę energii elektrycznej wynosi 30 kW, współczynnik mocy cos=0,93. Szerokość
geograficzna, na której jest położona nieruchomość: =520.
Stan projektowany
Projektowane są cztery stringi zawierające po 16 paneli fotowoltaicznych typu HYMON
250-72 ZP o mocy 250 Wp. Przy każdym stringu, w miejscu wskazanym na rysunku 2 należy
zainstalować Rozdzielnice Stringów PV (RSPV1 - RSPV4, z których należy wyprowadzić kable
zasilające falownik typu FRONIUS SYMO 17,5-3-M, zainstalowany w Rozdzielnicy Głównej PV
(RGPV). Schemat układu połączeń wraz z opisem aparatów został przedstawiony na rysunku 4.
Z RGPV należy wyprowadzić kabel YKY 4x16, który należy wprowadzić do RGB
(rysunek 3). Kabel ten należy układać w wykopie o głębokości 0,9 m na podsypce piasku o
grubości 0,1 m i przyspać warstwą piasku o grubości 0,1 m, rodzimego gruntu o grubości 0,35
m i rozłożyć wzdłuż trasy taśmę koloru niebieskiego, poczym zasypać wykop. Na kablu przed
zasypaniem nałożyć w odstępach co 10 m opaski kablowe, zawierające następujące
informacje:
typa kabla – trasa- długość- symbol wykonawcy
Na rysunku 4 został przedstawiony układ automatyki przeciwpożarowego wyłącznika prądu
(PWP), który umożliwia wyłączenie zasilania budynku z sieci elektroenergetycznej z
jednoczesnym odłączeniem zasilania z generatora PV. Elementy automatyki PWP oznaczono
kolorem czerwonym.
Przycisk uruchamiający PWP należy zainstalować w rejonie wejścia do budynku na
zewnętrznej elewacji, 1,4 m nad poziomem gruntu.
Wciśnięcie przycisku PWP powoduje wyłączenie zasilania z sieci elektroenergetycznej, w skutek
rozłączenia rozłącznika, zainstalowanego w szafce złączowo-licznikowej. Jednocześnie
powoduje dezaktywację styczników bezpieczeństwa zainstalowanych w rozdzielnicach RSPV1 –
RSPV4. Styczniki po zdjęciu napięcia z ich cewek sterujących powodują zwarcie paneli PV w
każdym stringu, co skutkuje prądem zwarciowym o wartości Isc =7,94 A, płynący w obwodzie
zamkniętym pojedynczego stringu PV oraz zdjęciem napięcia DC z falownika. Oznacza to
odłączenie budynku od źródeł zasilania, co jest sygnalizowane świeceniem zielonej lampki
kontrolnej stanowiącej wyposażenie przycisku PWP.
Uwaga
W przypadku przerwy w dostawie energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej powstałej w godzinach nocnych, która
przeciągnie się do godzin porannych, nie zostanie uaktywniony generator PV. Uaktywnienie generatora PV nastąpi
natychmiast po powrocie napięcia w sieci elektroenergetycznej. Istnieje możliwość technicznego zabezpieczenia się przed
taką sytuacją, ale powoduje to zbędny wzrost kosztów oraz powstanie problemów eksploatacyjnych. Ponieważ sytuacja
taka jest mało prawdopodobna, rozwiązanie tego problemu zostało pominięte w artykule.
Projektowany generator PV należy chronić od wyładowań atmosferycznych. W tym celu w
miejscach wskazanych na rysunku 2, należy zainstalować słupy odgromowe o wysokości
h=5 m. Strefa ochronna utworzona przez słupy dla II poziomu ochrony zgodnie z zaleceniami
PKOO SEP została przedstawiona na rysunku 5.
Uwaga
Słupy odgromowe mogą powodować kilku procentowe zacienianie paneli fotowoltaicznych. Szacuje się, że strata produkcji
energii elektrycznej z tego powodu nie powinna przekroczyć 2 % wartości maksymalnej możliwej do wytworzenia energii
elektrycznej.
Obliczenia
Wymagana moc systemu PV w odniesieniu do miesiąca o największym nasłonecznieniu
(czerwiec):
PGEN . PV  PPVwym
 3  104 
Qd
3  104  Pz  t
 3  10 


I nasł . inst
I nasł . inst
4
21830  3
 16 kWp
156343  0,8
gdzie:
Qd - średnie dzienne zapotrzebowanie na energię w miesiącu o największym nasłonecznieniu [kWh/dzień],
Inas - nasłonecznienia dla miesiąca czerwca dla odpowiedniego dla instalacji kierunku azymutu i pochylenia (lub
najbliższego), odczytana z pliku statystyk miesięcznych typowych lat meteorologicznych, w [Wh],
𝜂inst – sprawność instalacji, w [-],
Pz – moc zapotrzebowana, oszacowana dla potrzeb rozpatrywanego okresu, w [W]
t – czas poboru mocy Pz, w [h]
Wymagana moc falownika:
PGEN . PV  0,8  1,2   PMAX . INV
PGNEN . PV
P
 PMAX . INV  GEN . PV
1,2
0,8
16
16
 13,34 kW  PMAX . INV 
 20 kW
1,2
0,8
Przyjęty zostanie beztransformatorowy falownik FRONIUS SYMO 17,5-3-M,
o następujących parametrach:
- minimalne napięcie wejściowe Udc min= 200 [V]
- napięcie rozpoczęcia pracy Udc start= 200 [V]
- maksymalne napięcie wejściowe Udc max = 1000 [V]
- moc znamionowa Pac = 17500 [W]
- maksymalny prąd wyjściowy Iac max= 33 [A]
- stopień ochrony przez obudowy IP 66
- zakres temperaturo -40 do +60 0 C
- liczba przyłączy prądu stałego 3+3
- dopuszczalna wilgotność względna powietrz (0-100)%
Dane panelu PV HYMON 250-72P
- zakres temperatur: Tmin= -250 C; Tmax= 700 C.
- napięcie toru otwartego UOC = 43 [V]
- napięcie przy znamionowej mocy UMPP=34,6 [V]
- temperaturowy współczynnik napięcia T = - 0,35 [%/ 0 C]
- temperaturowy współczynnik prądu T = - 0,5 [%/0 C]
- temperaturowy spółczynnik mocy T = 0,06 [%/0 C]
- maksymalne napięcie systemu Umax dc = 1000 [V]
- prąd znamionowy Impp = 7,25 [A]
- prąd zwarcia Isc = 7,94 [A]
Napięcie toru otwartego w ujemnej temperaturze:
 

U OC (Tr )  U OC  1  Tr  25  T 
100 

gdzie:
Tr -
 0,35 

U OC (T  250C )  43  1   25  25 
 50,53V

100 

temperatura funkcjonowania oświetlonego modułu PV [C],
nmax 
U max dc
U OC (Tmin )

1000
 19,79
50,53
Należy przyjąć w stringu n max = 20 paneli.
Napięcie toru otwartego w temperaturze dodatniej
 0,35 

U OC (T  700 C )  43  1  70  25 
 36,23V

100


nmin 
U dc start
U oc (Tmax )

200
 5,52  6
36,23
Należy przyjąć n min= 6 modułów.
Sprawdzenie napięcia dla temperatury dodatniej w pkt. MPP
U MPP(Tmax )  U MPP  [1 
T  (Tmax  25)
100
]
0,35  (70  25)
]  28,98V
100
 U MPP(Tmax )  U dc min
 34,4  [1 
nmin
6  28,98  173,88V  U dc min  200V
nmin 
U dc min
U MPP(Tmax )

200
 6,91  7  6
28,98
Pmin 13340
P
20000

 54  n  max 
 80
250
250
250
250
P
54  n  GEN .PV  64  80
250
Zatem ostatecznie zostanie przyjętych 64 moduły PV o mocy 250 Wp:
0,8 
64  250
 0,92  1,2
17500
Zatem generator PV należy wykonać z 4 gałęzi zawierających
po 16 modułów o mocy pojedynczego panelu 250 Wp.
Obliczenia zmienności prądu oraz mocy znamionowej w skrajnych temperaturach:
 

I SC (Tr )  I SC 1  Tr  25 T 
100 

I SC (T  250 )  7,94  [1  (25  25) 
I SC (T  700 )  7,94  [1  (70  25) 
 0,5
]  9,93 A
100
 0,5
]  6,15 A
100
 

PMPP (Tr )  PMPP 1  Tr  25 T 
100 

PMPP (T  250 C )  250  [1  (25  25) 
PMPP (T  700 C )  250  [1  (70  25) 
0,06
]  242,5Wp
100
0,06
]  256,75Wp
100
Dobór przewodów oraz ich zabezpieczeń
- przewody pojedynczego stringu
1,4  I SC  1,4  7,94 A  11,12 A  I ng  2,4  I SC  2,4  7,94  19,06 A

U n  1100V  1,2  U OCTmin  n  1,2  50,53  16  970,18 V
Należy przyjąć wkładki topikowe gPV16
- przewody łączące dwa stringi z falownikiem
1,6  I ng  1,6  16  25,6  I nG  2  I ng  2  16  32

U n  1100V  1,2  U OCTmin  n  1,2  50,53  16  970,18V
Należy przyjąć wkładki topikowe gPV32
gdzie:
n – liczba paneli PV w stringu, w [-]
Ing – prąd znamionowy zabezpieczenia pojedynczego Stingu PV, w [A]
InG – prąd znamionowy zabezpieczenia przewodów łączących dwa stringi PV
z falownikiem, w [A]
I nG 32

 2  1,6
I ng 16
Dobór przewodów po stronie DC:
- przewody łączące stringi paneli PV z rozdzielnicą RSPV
I B  19,06 A  I n  16 A  I z
Iz 
k2  I n 1,6  16

 17,66 A
1,45
1,45
Należy przyjąć przewody 2 x SOLARFLEX –X PV1-F 2,5, dla których przy sposobie
ułożenia „C”:
I z  1,06  26  27,56 A  17,66 A
- przewody łączące RSPV2 oraz RSPV4 z RGPV
I B  23,82 A  I n  32 A  I z
Iz 
k2  I n 1,6  32

 35,32 A
1,45
1,45
Należy przyjąć przewody 2 x SOLARFLEX –X PV1-F 6, dla których przy sposobie
ułożenia „C”:
I z  1,06  46  0,8  39 A  35,32 A
Kabel łączący wyjście falownika z RGB:
IB 
Iz 
Pac
17500

 27,2 A  I n  32 A  I z
3  U n  cos 
3  400  0,93
k 2  I n 1,6  32

 35,32 A
1,45
1,45
Należy przyjąć kabel YKY 4x10, dla którego przy sposobie ułożenia „D”:
I z  1,18  0,91 52  55,83 A  35,32 A
Spadek napięcia w instalacji dc
U 
2  P  l  100
2  4000  10  100
2  8000  15  100


 0,61%  1%
2
2
2
  S  U MPP
55

2
,
5

(
16

29
,
98
)
55

6

(
16

36
,
23
)
(Tmax )
Całkowity spadek napięcia
U  0,61 
P max l  100 16000  30  100

 0,95 %  1%
  S  U n2
55  16  4002
Zgodnie z opisem zawartym w książce Mariusza Sarniaka pt. „Budowa i eksploatacja systemów
fotowoltaicznych” – Grupa MEDIUM 2015 rok, kąt  należy wyznaczyć z następującej zależności:
  900    23027'  900  520  23027'  14033'
gdzie:
 - szerokość geograficzna właściwa dla miejsca instalacji generatora PV [].
Optymalna wartość kąta , pochylenia paneli PV, powinna być równa wartości szerokości
geograficznej występującej w miejscu instalacji. Dopuszcza się spełnienie warunku .
W opracowaniu, został przyjęty kąt =500.
sin    
sin( 14033'  500 )
Z d
 2
 7,2 m
0
'
sin 
sin 14 33
d  cos   2  cos 500  1,29 m
Uwaga
Wyznaczone długości odcinków d i L uwzględniają zapas niezbędny na instalacje klamer
montażowych.
Obliczenia elementów ochrony odgromowej projektowanego generatora PV.
Zgodnie z wytycznymi PKOO SEP, opracowanymi na podstawie wieloarkuszowej normy PN-EN
62305, zostanie przyjęty II poziom ochrony, przy którym kąt ochronny dla zwodów pionowych o
wysokości 5 m, wynosi 650. Przyjmując wysokość posadowienia najniżej położonych krawędzi
paneli PV nad ziemią hmin = 1 m, wysokość najwyżej położonych krawędzi wyniesie:
hmax  1  tg500  d  cos 500  2,53 m  2,6 m
Zatem strefę ochrony należy wyznaczyć na wysokości min 2,6 m nad poziomem gruntu:
R  tg650  [hsł  hmax PV )  tg650  (5  2,6)  5,14 m  5 m
Obszar ochrony pola wyznaczonego przez wierzchołki słupów odgromowych jest wyznaczony
przez czaszę kuli o promieniu R=30 m. Najniższy punkt strefy znajduje
się na wysokości h = 4,47 m. Stefę ochrony wyznaczona przez słupy odgromowe przedstawia
rysunek 5.
Uwagi końcowe
1. Po uruchomieniu instalacji należy przeprowadzić próby i pomiary zgodnie w z
wymaganiami norm:
- PN-HD 60364-6
- PN-EN 61730-2:2007:2011/A1:2012
- N SEP-E 004.
2. Rozdzielnice RSPV oraz RGPV należy wykonać w II klasie ochronności.
3. Wszystkie obwody w RGB są zabezpieczone wysokoczułymi wyłącznikami
różnicowoprądowymi z uwagi na zmienność parametrów generatora PV, co skutkuje
trudnościami w uzyskaniu samoczynnego wyłączenia zgodnie z wymaganiami normy
PN-HD 60364-4-41:2009.
RYSUNEK 1
RYSUNEK 2
RYSUNEK 3
RYSUNEK 4
RYSUNEK 5
Publikacje
[P-1] J. Wiatr, M. Orzechowski –Poradnik projektanta Elektryka – DW MEDIUM 2012
wydanie V
[P-2] H. Markiewicz – Instalacje elektryczne - WNT
[P-3] J. Wiatr, M. Orzechowski – Dobór przewodów i kabli elektrycznych niskiego napięcia
DW MEDIUM 2012 wydanie II
[P-4] J. Wiatr, A. Boczkowski, M. Orzechowski – Ochrona przeciwporażeniowa
oraz dobór przewodów i ich zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych niskiego
napięcia – DW MEDIUM 2010
[P-5] J. Wiatr, M. Miegoń, M. Orzechowski, A. Przasnyski – Poradnik projektanta
elektryka Systemów napięcia gwarantowanego i awaryjnego – EATON 2008
[P-6] M. T. Sarniak - Budowa i eksploatacja systemów fotowoltaicznych - MEDIUM 2015
[P-7] Pluta Z. Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej.
Warszawa : Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2000
[P-8] Szymański B. SOLARIS - blog Bogdana Szymańskiego poświęcony OZE.
[Online] [Zacytowano: 07 04 2015.] http://solaris18.blogspot.com.
[P-9] Sarniak M. Podstawy fotowoltaiki. Warszawa : Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, 2008.
[P-10] VIESSMANN. Energetyka słoneczna - zeszyty fachowe. 2012.
[P-11] Drabczyk K. , Panek P. Silicon-based sollar cells. Characteristics and production
processes. Kraków : Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish
Academy of Sciences, 2012.
[P-12] Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki. [Online] [Zacytowano: 4. 04.2016]
http://pv-polska.pl/publikacje/.
[P-13] Szymański B. Instalacje fotowoltaiczne. Wydanie III. Kraków : GEOSYSTEM,
Redakcja GLOBEnergia, 2014.
[P-14] Strona Firmy Jean Mueller Polska. [Online] [Zacytowano: 3. 04.2016]
http://www.jeanmueller.pl/.
[P-15] Wincencik K. DEHNcube - gotowy zestaw do ochrony systemów PV.
Magazyn Fotowoltaika. 1/2015, strony 32-34.
[P-16] A. W. Sowa, K. Wincencik - Ochrona Odgromowa Systemów
Fotowoltaicznych -Medium 2014
[P-17] H. Boroń - Kompleksowa ochrona paneli fotowoltaicznych
instalowanych na obiektach budowlanych INPE nr 174
Normy
[N-1] N SEP E 002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje
elektryczne w budynkach mieszkalnych. Podstawy planowania.
[N-2] PN-HD 60364-4-41: 2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Ochrona
dla zapewnienia bezpieczeństwa. Część 4-41. Ochrona przed porażeniem
elektrycznym.
[N-3] PN-HD 6-364-5-54:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-54.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne
i przewody połączeń ochronnych.
[N-4] PN-IEC 60364-5-523:2001 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała
przewodów.
[N-5] IEC 602876-3-1/A1: 1999 IEC 602876-3-1/A1:1999 Electric cables. Calculation
of the current rating. Part 3–1: Sections on operating conditions.
Reference operating conditions and selections of cable type.
[N-6] N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń
przeciwpożarowych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
[N-7] PN-IEC 364-4-481:1994 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Ochrona zapewniająca bezpieczeństwo. Dobór środków ochrony w zależności
od wpływów zewnętrznych. Wybór środków ochrony przeciwporażeniowej
w zależności od wpływów zewnętrznych.
[N-8] PN-EN 60947-2:2005 Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa.
Część 2. Wyłączniki.
[N-9]
[N-10]
[N-11]
[N-12]
[N-13]
[N-14]
[N-15]
[N-16]
[N-17]
[N-18]
[N-19]
PN-HD 60364-4-443:2016-03 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część: 4-443.
Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed zaburzeniami
napięciowymi i zaburzeniami elektromagnetycznymi. Ochrona przed
przejściowymi przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowym.
PN-HD 60364-7-701:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 7-701.
Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Pomieszczenia
wyposażone w wannę lub prysznic.
PN-EN 1838: 2013 Zastosowanie oświetlenia. Oświetlenie awaryjne.
PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne niskiego napięcia.
Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje
bezpieczeństwa.
PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych .Dobór
i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
PN-EN 50172: 2005 Systemy awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego.
DIN 4102-12 Zachowanie się materiałów i elementów budowlanych pod wpływem
ognia. Podtrzymywanie funkcji urządzeń w czasie pożaru. Wymagania i badania.
N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia.
Ochrona przeciwporażeniowa.
PN-EN 62040-3:2005 Systemy bezprzerwowego zasilania (UPS). Część 3. Metody
określania właściwości i wymagania dotyczące badań.
PN-EN 61000 Kompatybilność elektromagnetyczna. – norma wieloarkuszowa.
PN-EN 60269-6:2011 Bezpieczniki topikowe niskiego napięcia. Część 6.
Wymagania dotyczące wkładek topikowych do zabezpieczania fotowoltaicznych
systemów energetycznych.
[N-20]
[N-21]
[N-22]
[N-23]
PN-EN 61730-2:2007/A1:2012 Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego
(PV). Część 2. Wymagania dotyczące badań.
PN-EN 62305-1:2008 Ochrona odgromowa. Część 1. wymagania ogólne.
PN-EN 62305-2: 2008 Ochrona odgromowa. Część 2. Zarzadzanie rysikiem.
PN-EN 62305-3:2009 Ochrona odgromowa. Część 3. Uszkodzenia fizyczne
obiektów budowlanych i zagrożenie życia.
2001 - 2016
Dziękuję za uwagę: JULIAN WIATR
Download