Problemy z przepięciami w instalacjach fotowoltaicznych – jak je rozwiązać?

Główną przyczyną przepięć są wyładowania atmosferyczne – a na warunki pogodowe trudno cokolwiek poradzić. Czy to oznacza, że problemy z przepięciami w instalacji fotowoltaicznej to fakt, z którym trzeba się pogodzić? Niekoniecznie! Dzięki zabezpieczeniom przeciwprzepięciowym moduły będą pracować bezpiecznie i bez dłuższych przestojów, a urządzenia elektryczne zyskają skuteczną ochronę. Sprawdź, dlaczego stosowanie takiej ochrony ma ogromne znaczenie! 

Przyczyny przepięć w instalacjach fotowoltaicznych

Przepięcia, czyli nagły, tymczasowy wzrost napięcia powyżej nominalnego poziomu, najczęściej pojawiają się w instalacjach fotowoltaicznych w wyniku:

• wyładowań atmosferycznych – uderzenie pioruna w instalację odgromową lub w miejsce położone w jej pobliżu (nawet do kilkuset metrów) może spowodować wniknięcie prądu udarowego w przewody PV;
• awarii w sieci elektrycznej, np. chwilowego braku zasilania – jeśli winę za problemy z działaniem instalacji ponosi zakład energetyczny, sprawdź: Gdzie zgłosić problem z fotowoltaiką;
• uszkodzeń mechanicznych, np. kabli;
• przepięć łączeniowych, które mogą pojawiać się w przypadku, gdy moduły fotowoltaiczne są połączone ze sobą szeregowo.

Co się dzieje, gdy w instalacji PV pojawiają się przepięcia?

To, co dzieje się w przypadku wystąpienia przepięć, zależy od tego, jak zbudowany jest system fotowoltaiczny. Jeśli jest on wyposażony w zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, w takiej sytuacji automatycznie przestaje działać. Dzięki temu instalacja i urządzenia elektryczne są chronione przed uszkodzeniami.

W przypadku, gdyby system fotowoltaiczny nie był chroniony za pomocą takich zabezpieczeń, mogłoby dojść do trwałego uszkodzenia modułów fotowoltaicznych, falownika (inwertera) i innych elementów wrażliwych na zmiany napięcia. Takie zniszczenia mogą generować nie tylko dodatkowe koszty, ale również długotrwałe przestoje w pracy instalacji PV.

Warto wiedzieć, że problemy z przepięciami w instalacji fotowoltaicznej nie są jedyną możliwą przyczyną wyłączania się modułów PV. Sprawdź także: Co robić, gdy fotowoltaika się wyłącza?

‍

W jakie urządzenia warto zainwestować, by uniknąć problemów z przepięciami w fotowoltaice?

W Polsce notuje się rocznie 500-700 tysięcy doziemnych wyładowań atmosferycznych. To pokazuje, że problemy z przepięciami w instalacji fotowoltaicznej mogą być dość częste – ryzyko pojawienia się piorunów w jej pobliżu jest stosunkowo duże. Na warunki atmosferyczne nie mamy wpływu – można jednak zadbać o odpowiednie zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej.

Podstawowym urządzeniem, które zapewnia ochronę w razie ewentualnych wyładowań atmosferycznych czy w przypadku awarii, jest ogranicznik przepięć. Zadaniem takiego urządzenia jest zabezpieczanie instalacji fotowoltaicznej przed przepięciami – dotyczy to przede wszystkim modułów oraz falownika DC/AC. Ogranicznik robi to poprzez przejmowanie i doziemianie prądów wyładowczych powstałych na skutek przepięć. Dzięki temu do urządzeń elektrycznych zasilanych z fotowoltaiki może dopływać prąd o normalnych parametrach, a przepięcia nie wpływają w żaden sposób na ich pracę.

Zaletą takiej aparatury zabezpieczającej jest efektywność, ale przede wszystkim wytrzymałość. Jeśli ogranicznik przepięć nie zostanie uszkodzony lub poddany działaniu prądu udarowego, może wykonywać swoją pracę przez wiele lat. Jak długo? To zależy od jakości urządzenia i deklaracji producenta. Dotyczy to zresztą wszystkich elementów instalacji fotowoltaicznej – dowiedz się więcej na ten temat: Jaka jest gwarancja na moduły fotowoltaiczne?

Jak wybrać odpowiedni ogranicznik przepięć?

Wybór właściwego urządzenia to zadanie dla instalatorów systemów PV. Powinni oni znać zasady doboru ograniczników przepięć, a oprócz tego dokładnie sprawdzić parametry działania instalacji fotowoltaicznej i na tej podstawie zaproponować rodzaj zabezpieczenia. Znaczenie ma także miejsce montażu instalacji – jeśli znajduje się ona np. na dachu pokrytym blachodachówką, wymaga silniejszej ochrony niż w przypadku dachu z tradycyjnych dachówek.

Warto wiedzieć, że do ochrony modułów PV stosuje się dwa rodzaje ograniczników przepięć:

• typu 1 – działające w przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna w moduły fotowoltaiczne lub inne elementy instalacji, a także w jej pobliżu;
• typu 2 – chroniące przed pośrednimi uderzeniami piorunów.

Zabezpieczenia w instalacji fotowoltaicznej a przepisy

Zgodnie z przepisami zabezpieczenia przeciwprzepięciowe należy stosować w instalacji fotowoltaicznej zarówno po stronie DC (prąd stały), jak i po stronie AC (prąd przemienny). Szczegółowe wytyczne znajdują się w następujących normach:

• PN-EN 61173:2002 – tu można znaleźć ogólne informacje na temat ochrony przeciwprzepięciowej w instalacjach PV;
• PN-IEC 61643-1;
• PN-IEC-60364-4-442;
• PN-IEC 60364-4-443:1999;
• PN-HD 60364-7-712:2007.

Montaż ograniczników przepięć w systemach PV to jednak nie tylko kwestia wywiązania się z obowiązku nakładanego przez prawo. Ochrona przed przepięciami po prostu się opłaca – dzięki temu można zapewnić odpowiednią wydajność oraz bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej. Stosowanie zabezpieczeń pozwala także uniknąć dodatkowych kosztów ze skutkami przepięć, np. z wymianą uszkodzonych modułów fotowoltaicznych na nowe.