ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில் மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பான்கள், மின்சுற்றுத் துண்டிப்பான்கள் மற்றும் உருகிகளின் கூட்டுச் செயல்பாடு: செயல்பாட்டுப் பகுப்பாய்வு மற்றும் அவசியக் கலந்துரையாடல்

அறிமுகம்

உலகளாவிய ஒளிமின்னழுத்தத் துறையின் விரைவான வளர்ச்சியுடன், சூரிய மின் உற்பத்தி அமைப்புகளின் பாதுகாப்பு மற்றும் நிலைத்தன்மை ஆகியவை தொழில்துறையின் கவனத்தின் மையமாக மாறியுள்ளன. ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகள் நீண்ட காலத்திற்கு வெளிப்புறச் சூழலில் இருப்பதால், மின்னல் தாக்குதல்கள், மின் கட்டமைப்பு ஏற்ற இறக்கங்கள் மற்றும் உபகரணக் கோளாறுகள் போன்ற அச்சுறுத்தல்களுக்கு ஆளாகின்றன. இவை உபகரணச் சேதத்தையோ அல்லது தீ விபத்தையோ கூட ஏற்படுத்தக்கூடும். மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்கள் (SPDs), மின்சுற்று முறிப்பான்கள் மற்றும் உருகிகள் ஆகியவை முக்கியப் பாதுகாப்புச் சாதனங்களாகும். இவை ஒவ்வொன்றும் தத்தமது கடமைகளைச் செய்து, அமைப்பின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை உறுதிசெய்ய ஒன்றோடொன்று ஒத்துழைக்கின்றன. இந்தக் கட்டுரை, தொழில்துறைப் பயனர்களுக்கு ஒரு வழிகாட்டியாக, அவற்றின் செயல்பாடுகள், ஒருங்கிணைப்பு வழிமுறைகள் மற்றும் அவசியத்தை ஆழமாகப் பகுப்பாய்வு செய்யும்.

I. ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகள் எதிர்கொள்ளும் "கண்ணுக்குப் புலப்படாத கொலையாளி"

சூரிய ஒளி மின் நிலையங்கள், திறந்த வெளியில் இயங்கி, பல்வேறு கடுமையான சோதனைகளைத் தொடர்ந்து தாங்கிக்கொள்ளும் "எஃகுப் போர்வீரர்களைப்" போன்றவை.

1.1 மின்னல் தாக்குதல் பிரச்சினைகள்:

குறிப்பாக மத்திய கிழக்கு மற்றும் தென்கிழக்கு ஆசியாவில், போதிய பாதுகாப்பு இல்லாத வானிலை அமைப்புகளை ஒரேயொரு இடியுடன் கூடிய மழைப் பருவம் முடக்கிவிடக்கூடும்.
1.2 மின் கட்டமைப்பு ஏற்ற இறக்கங்கள்:
நான் பொறுப்பில் இருந்த சிலி திட்டத்தில், மின் அழுத்தத்தில் ஏற்பட்ட திடீர் அதிகரிப்பு காரணமாக பல உபகரணங்கள் பழுதடைந்தன.

1.3 மின்சுற்று குறுக்கீடு அபாயம்:
கடந்த ஆண்டு, ஜெர்மனியில் ஒரு திட்டத்தின்போது, ​​பழுதடைந்த கேபிள்கள் காரணமாக ஏற்பட்ட மின்கசிவு, தீ விபத்து ஏற்படவிருந்த நிலையை உருவாக்கியது.

இந்த அபாயங்கள் மிகைப்படுத்தப்பட்டவை அல்ல. சர்வதேச ஒளிமின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு கூட்டமைப்பின்படி, 60%க்கும் மேற்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புச் செயலிழப்புகள், போதுமான மின்சாரப் பாதுகாப்பு இல்லாததாலேயே ஏற்படுகின்றன.

II. மின்னழுத்த எழுச்சி பாதுகாப்பு சாதனங்களின் (SPD) முக்கிய செயல்பாடுகள்

2.1 செயல்பாட்டுக் கொள்கை
SPD ஆனது, உலோக ஆக்சைடு வேரிஸ்டர்கள் (MOV) அல்லது வாயு வெளியேற்றக் குழாய்கள் (GDT) வழியாக, தற்காலிக மிகை மின்னழுத்தத்தை பூமிக்குத் திருப்பிவிட்டு, மின்னழுத்தத்தை ஒரு பாதுகாப்பான வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்துகிறது. ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில், SPD-கள் பொதுவாகப் பின்வரும் இடங்களில் நிறுவப்படுகின்றன:
DC பக்கம் (மாட்யூல்களுக்கும் இன்வெர்ட்டருக்கும் இடையில்): மின்னலால் ஏற்படும் மின்னழுத்த ஏற்ற இறக்கங்களிலிருந்து பாதுகாக்க.
AC பக்கம் (இன்வெர்ட்டருக்கும் மின் கட்டமைப்புக்கும் இடையில்): மின் கட்டமைப்புப் பக்கத்திலிருந்து வரும் அதிக மின்னழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காக.

2.2 முக்கிய அளவுருக்கள்
அதிகபட்ச தொடர்ச்சியான இயக்க மின்னழுத்தம் (Uc): ஒளிமின்னழுத்த அமைப்பின் மின்னழுத்த அளவோடு (உதாரணமாக, 1000V DC அல்லது 1500V DC) பொருந்த வேண்டும்.
வெளியேற்ற மின்னோட்டம் (In/Iimp): இது மின்னல் மின்னோட்டத்தை வெளியேற்றும் திறனைக் குறிக்கிறது, மேலும் ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளுக்குப் பொதுவாக 20kA அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது.
மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு நிலை (மேல்): இது எஞ்சிய மின்னழுத்தத்தின் அளவைத் தீர்மானிக்கிறது மற்றும் பாதுகாக்கப்படும் சாதனத்தின் தாங்கு மின்னழுத்தத்தை விடக் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.

2.3 அவசியம்
இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் கம்பைனர் பாக்ஸ்கள் போன்ற விலையுயர்ந்த சாதனங்கள் மின்னழுத்த ஏற்றங்களால் சேதமடைவதைத் தடுக்கவும்.
ஒளிமின்னழுத்த மின் நிலையங்களுக்கான சர்வதேச தரநிலைகள் (IEC 6164331, UL 1449 போன்றவை) மற்றும் ஏற்புத் தேவைகளுக்கு இணங்க வேண்டும்.

II. சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள் மற்றும் ஃபியூஸ்களின் செயல்பாடு மற்றும் தேர்வு

3.1 மின்சுற்று முறிப்பான்
செயல்பாடு:
•மிகைச்சுமைப் பாதுகாப்பு: மின்னோட்டமானது நிர்ணயிக்கப்பட்ட மதிப்பை (எடுத்துக்காட்டாக, மதிப்பிடப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் 1.3 மடங்கு) தாண்டும்போது, ​​வெப்பத் துண்டிப்புப் பொறிமுறை செயல்படும்.
•குறுக்கச் சுற்றுப் பாதுகாப்பு: மின்காந்தத் துண்டிப்புப் பொறிமுறையானது, குறுக்கச் சுற்று மின்னோட்டத்தை (10kA போன்றது) மில்லி விநாடிகளுக்குள் துண்டித்துவிடுகிறது.

• ஒளிமின்னழுத்தத்திற்கான பயன்பாட்டுப் பண்புகள்:
பிரத்யேகமான ஒரு DC சர்க்யூட் பிரேக்கரை (DC 1000V/1500V போன்றது) தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்.
துண்டிப்புத் திறனானது, அமைப்பின் குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்திற்கு (பொதுவாக ≥ 15kA) பொருந்த வேண்டும்.

3.2 உருகி
செயல்பாடு:
ஃபியூஸ் உறுப்பை உருக்குவதன் மூலம், பழுதடைந்த மின்சுற்றை விரைவாகத் தனிமைப்படுத்தி, தொடராக இணைக்கப்பட்ட கிளையைப் பாதுகாக்க முடியும்.

நன்மைகள்:
துண்டிப்பு வேகம் (மைக்ரோ வினாடி அளவில்) மிக வேகமாக இருப்பதால், அதிக குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டச் சூழல்களுக்கு இது பொருத்தமானது.
இது அளவில் சிறியது மற்றும் குறைந்த இடவசதி கொண்ட மின்னோட்டப் பெட்டிகளுக்குப் பொருத்தமானது.

3.3 SPD உடனான ஒத்துழைப்பு

SPD மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பிற்குப் பொறுப்பாகும், அதே சமயம் சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள்/ஃபியூஸ் ப்ரொடெக்டர்கள் மின்னோட்டப் பாதுகாப்பிற்குப் பொறுப்பாகும்.
மின்னழுத்த ஏற்றத் தடை காரணமாக SPD செயலிழக்கும்போது, ​​தீ விபத்தைத் தடுப்பதற்காக சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள் அல்லது ஃபியூஸ் ப்ரொடெக்டர்கள் பழுதடைந்த மின்சுற்றை உடனடியாகத் துண்டிக்க முடியும்.

II. பன்மடங்கு பாதுகாப்பு அமைப்பின் ஒரு நிகழ் ஆய்வு

1 மெகாவாட் சூரிய ஒளி மின் நிலையத்தை உதாரணமாக எடுத்துக்கொள்வோம்:
4.1 DC பக்கத்தில் பாதுகாப்பு
கூறு தொடர் கிளைகள்: ஒவ்வொரு தொடருக்கும் உருகிகளை (10A gPV வகை போன்றவை) நிறுவவும்.
கம்பைனர் பெட்டியின் நுழைவாயில்: வகை II SPD (மேல் மின்னழுத்தம் ≤ 1.5kV) மற்றும் DC சர்க்யூட் பிரேக்கரை (63A) நிறுவவும்.

4.2 ஏசி பக்கத்தில் பாதுகாப்பு
இன்வெர்ட்டரின் வெளியீட்டு முனையில்: வகை 1+2 SPD (Iimp ≥ 12.5kA) மற்றும் வார்ப்பு உறை மின்சுற்றுத் துண்டிப்பானை (250A) அமைக்கவும்.

4.3 பிழைச் சூழல் உருவகப்படுத்துதல்
மின்னல் தாக்கும்போது: SPD ஆனது மின்னோட்டப் பாய்ச்சலை வெளியிட்டு, மின்னழுத்தத்தை 2kV-க்குக் கீழே கட்டுப்படுத்துகிறது; குறுக்குச் சுற்று காரணமாக SPD செயலிழந்தால், மின்சுற்றுத் துண்டிப்பான் துண்டிக்கப்படும்.
மின் இணைப்பில் குறுக்குச் சுற்று ஏற்படும்போது: வெப்பப் புள்ளி விளைவு பரவுவதைத் தடுக்க, உருகி 5 மில்லி விநாடிகளுக்குள் உருகிவிடும்.

Ⅴ. தேர்வு மற்றும் நிறுவுதலுக்கான முன்னெச்சரிக்கைகள்

5.1 SPD தேர்வு
சாதாரண AC SPD-யின் எதிர் மின்னோட்டப் பிரச்சனையைத் தவிர்ப்பதற்காக, DC பக்கத்திற்கு ஒளிமின்னழுத்தத்திற்கென பிரத்யேகமான ஒரு SPD (PVSPD போன்றது) தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும்.
வெப்பநிலை பாதுகாப்பு வரம்பைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும் (அதிக வெப்பநிலை சூழல்களில் Uc ஒரு பாதுகாப்பு வரம்பை விட்டுவைக்க வேண்டும்).

5.2 மின்சுற்று முறிப்பான்/உருகிப் பொருத்தம்
துண்டிப்புத் திறன், அமைப்பின் அதிகபட்ச குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் (எடுத்துக்காட்டாக, கம்பித் தொடரின் பழுது மின்னோட்டம் 1.5kA வரை அடையலாம்).
ஃபியூஸின் மதிப்பிடப்பட்ட மின்னோட்டமானது, கூறின் குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்தை (Isc) விட 1.56 மடங்கு அதிகமாக இருக்க வேண்டும் (NEC 690.8-இன் படி).

5.3 அமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு பரிந்துரைகள்
எஞ்சிய மின்னழுத்தத்தைக் குறைப்பதற்காக, SPD-க்கும் சர்க்யூட் பிரேக்கருக்கும் இடையிலான கம்பியின் நீளம் 0.5 மீட்டருக்குக் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.
SPD நிலை குறிகாட்டிகளைத் தவறாமல் பரிசோதித்து, பழுதடைந்த தொகுதிகளை உரிய நேரத்தில் மாற்ற வேண்டும்.

II. தொழில்துறைப் போக்குகள் மற்றும் தரநிலை மேம்படுத்தல்கள்
• உயர் மின்னழுத்தத் தேவை: 1500V ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவதால், SPD-கள் மற்றும் சர்க்யூட் பிரேக்கர்களின் தாங்கும் மின்னழுத்த அளவுகள் ஒருங்கிணைந்து மேம்படுத்தப்பட வேண்டும்.

•நுண்ணறிவு கண்காணிப்பு: தொலைநிலை கோளாறு முன்கூட்டிய எச்சரிக்கையை வழங்குவதற்காக, வெப்பநிலை உணர்விகள் மற்றும் கம்பியில்லாத் தொடர்பு செயல்பாடுகளை ஒருங்கிணைக்கும் நுண்ணறிவு SPD-கள் படிப்படியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.

• தரநிலை வலுவூட்டல்: IEC 625482023-இன் புதிய பதிப்பானது, ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளுக்கான பாதுகாப்பு சாதனங்கள் மீது கடுமையான ஒருங்கிணைப்புத் தேவைகளை விதித்துள்ளது.

முடிவு
ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில், மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்கள், மின்சுற்று முறிப்பான்கள் மற்றும் உருகிகள் ஆகியவை ஒரு முழுமையான "மின்னழுத்த-மின்னோட்ட" கூட்டுப் பாதுகாப்பு அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்தக் கூறுகளைச் சரியான முறையில் தேர்ந்தெடுத்து உள்ளமைப்பது, உபகரணங்களின் சேவை ஆயுளை நீட்டிப்பதோடு, செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகளையும் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், மின் நிலையங்களின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்கான அத்தியாவசியமான நிபந்தனைகளாகவும் உள்ளன. தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியுடன், இந்தப் பாதுகாப்புச் சாதனங்களின் ஒருங்கிணைப்பும் நுண்ணறிவும் எதிர்காலத்தில் ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளின் நம்பகத்தன்மையை மேலும் மேம்படுத்தும்.