A villámcsapás gyakori oka a fotovoltaikus (PV) és a szél-elektromos rendszerek meghibásodásának. Káros túlfeszültség keletkezhet olyan villámlásból, amely nagy távolságra csap be a rendszerből, vagy akár felhők között is. De a legtöbb villám okozta kár megelőzhető. Íme néhány a legköltséghatékonyabb technikák közül, amelyeket az energiarendszer-szerelők általánosan elfogadottak, több évtizedes tapasztalat alapján. Kövesse ezt a tanácsot, és nagyon jó esélye van arra, hogy elkerülje a megújuló energiaforrások (RE) rendszerében keletkezett villámkárosodást.
Grounded
A földelés a villámcsapás elleni védelem legalapvetőbb módja. A villámhullámot nem tudja megállítani, de közvetlen utat biztosíthat neki a földhöz, amely megkerüli értékes berendezéseit, és biztonságosan kisüti a túlfeszültséget a földbe. A földhöz vezető elektromos út folyamatosan kisüti a föld feletti szerkezetben felhalmozódó statikus elektromosságot. Ez gyakran megakadályozza a villám vonzását.
A villámhárítók és a túlfeszültségvédők az elektronikus berendezések védelmét szolgálják az elektromos túlfeszültségek elnyelésével. Ezek az eszközök azonban nem helyettesítik a jó földelést. Csak hatékony földeléssel együtt működnek. A földelési rendszer a kábelezési infrastruktúra fontos része. Telepítse a tápkábel felszerelése előtt vagy közben. Ellenkező esetben, ha a rendszer működik, előfordulhat, hogy ez a fontos összetevő soha nem kerül ki a „teendők” listájából.
A földelés első lépése a kisülési útvonal kialakítása a föld felé az összes fém szerkezeti alkatrész és elektromos burkolat, például PV-modul keretek, szerelőállványok és szélgenerátor-tornyok összekapcsolásával (összekapcsolásával). A National Electrical Code (NEC) 250. cikke, valamint a 690.41–690.47 cikk határozza meg a kódnak megfelelő vezetékméreteket, anyagokat és technikákat. Kerülje a földvezetékek éles kanyarulatait – a nagy áramingadozások nem szeretik a szűk kanyarokat, és könnyen átugorhatnak a közeli vezetékekre. Különös figyelmet kell fordítani a rézhuzal alumínium szerkezeti elemekhez (különösen a PV modul kereteihez) való rögzítésére. Használjon „AL/CU” feliratú csatlakozókat és rozsdamentes acél rögzítőket, amelyek csökkentik a korrózió lehetőségét. A DC és AC áramkörök földelővezetékei is ehhez a földelőrendszerhez lesznek csatlakoztatva. (További tanácsért olvassa el a Code Corner cikkeit a HP102 és HP103 PV-tömbök földelésével kapcsolatban.)
Földelő rudak
Sok telepítés leggyengébb oldala magával a földdel való kapcsolat. Végül is nem lehet csak úgy egy vezetéket rácsavarni a bolygóra! Ehelyett egy vezetőképes, nem korrozív fémből (általában rézből) álló rudat kell elásnia vagy kalapálnia a talajba, és meg kell győződnie arról, hogy felületének nagy része érintkezik vezetőképes (azaz nedves) talajjal. Így amikor statikus elektromosság vagy túlfeszültség jön le a vonalon, az elektronok minimális ellenállással tudnak a talajba szivárogni.
Hasonlóan ahhoz, ahogyan a vízelvezető mező disszipálja a vizet, a földelés az elektronok eloszlatására szolgál. Ha egy lefolyócső nem ömlik megfelelően a talajba, akkor tartalékok keletkeznek. Amikor az elektronok visszafelé haladnak, átugorják a rést (elektromos ívet képezve) a tápvezetékhez, a berendezésen keresztül, és csak azután a földhöz.
Ennek elkerülése érdekében szereljen fel egy vagy több 8 láb hosszú (2,4 m), 5/8 hüvelykes (16 mm) rézbevonatú köszörült rudat, lehetőleg nedves földbe. Egyetlen rúd általában nem elegendő, különösen száraz talajon. Azokon a területeken, ahol a talaj rendkívül kiszárad, szereljen fel több rudat, legalább 6 láb (3 m) távolságra egymástól, és kösse össze őket csupasz rézhuzallal, elásva. Egy másik megoldás a #6 (13 mm2), a dupla #8 (8 mm2) vagy nagyobb csupasz rézhuzal elásása legalább 30 m hosszú árokba. (A csupasz réz földelővezeték egy árok alján is elvezethető, amely víz- vagy csatornacsöveket vagy más elektromos vezetékeket szállít.) Vagy vágja ketté a földelővezetéket, és terítse szét két irányba. Csatlakoztassa az egyes eltemetett vezetékek egyik végét a földelési rendszerhez.
Próbálja meg a rendszer egy részét nedvesebb területekre irányítani, például ahol a tető lefolyik, vagy ahol növényeket kell öntözni. Ha a közelben van acél kútház, akkor azt földelő rúdként használhatja (erős, csavaros csatlakozást készítsen a burkolathoz).
Nedves éghajlaton a földre vagy oszlopra szerelt tömb, vagy a szélgenerátor torony beton lábai, vagy a betonba burkolt földelő rudak nem biztosítanak ideális földelést. Ezeken a helyeken a beton jellemzően kevésbé vezető, mint az alapokat körülvevő nedves talaj. Ha ez a helyzet, szereljen fel egy földelő rudat a beton mellé egy tömb alján, vagy a szélgenerátor torony tövében és minden horgonynál, majd kösse össze őket csupasz, földbe ásott vezetékkel.
Száraz vagy száraz éghajlaton gyakran ennek az ellenkezője igaz – a betontalpok nedvességtartalma magasabb lehet, mint a környező talajé, és gazdaságos lehetőséget kínálnak a földelésre. Ha 20 láb hosszú (vagy hosszabb) betonacélt kell betonba ágyazni, maga a betonacél szolgálhat földelő rúdként. (Megjegyzés: Ezt a beton öntése előtt meg kell tervezni.) Ez a földelési módszer száraz helyeken elterjedt, és az NEC 250.52 (A3) cikkelyében, a „Betonbevonatú elektródában” van leírva.
Ha nem biztos abban, hogy melyik földelési módszer a legmegfelelőbb az Ön helyének, a rendszer tervezési szakaszában beszéljen az elektromos ellenőrrel. Nem lehet túl sok földelés. Száraz helyen használjon fel minden lehetőséget redundáns földelő rudak, földbe ásott vezetékek stb. felszerelésére. A korrózió elkerülése érdekében csak jóváhagyott hardvert használjon a földelő rudak csatlakoztatásához. Használjon réz osztott csavarokat a földvezetékek megbízható összeillesztéséhez.
Tápáramkörök földelése
Az épület vezetékeihez az NEC-hez az egyenáramú áramellátó rendszer egyik oldalát földeléssel kell összekötni – vagy „kötni”. Az ilyen rendszer váltakozó áramú részét is a hagyományos módon földelni kell bármely hálózatra kapcsolt rendszernél. (Ez igaz az Egyesült Államokra. Más országokban a földeletlen áramkörök az általánosak.) Az Egyesült Államokban egy modern otthoni rendszerhez szükséges az áramellátó rendszer földelése. Lényeges, hogy a DC negatív és a váltóáramú nulla csak a megfelelő rendszer egy pontján legyen földelve, és mindkettő a földelési rendszer ugyanazon pontján. Ez a központi tápegységen történik.
Egyes egycélú, önálló rendszerek (például szoláris vízszivattyúk és rádiós átjátszók) gyártói azt javasolják, hogy ne földeljék le az áramkört. A konkrét ajánlásokért olvassa el a gyártó utasításait.
Tömb huzalozás és „csavart érpár” technika
A tömb huzalozásánál minimális hosszúságú vezetéket kell használni, a fémvázba bedugva. A pozitív és negatív vezetékeknek egyenlő hosszúságúaknak kell lenniük, és lehetőség szerint együtt kell őket vezetni. Ez minimálisra csökkenti a túlzott feszültség indukcióját a vezetők között. A fém védőcső (földelt) szintén védőréteget ad. Temesje el a hosszú kültéri vezetékeket ahelyett, hogy a feje fölött vezetné őket. A 100 láb (30 méter) vagy annál hosszabb vezeték olyan, mint egy antenna – még a felhőkben villámlásból származó hullámokat is fogadja. Hasonló túlfeszültségek akkor is előfordulhatnak, ha a vezetékek el vannak temetve, de a legtöbb telepítő egyetért abban, hogy az eltemetett átviteli vezetékek tovább korlátozzák a villámcsapás okozta károk lehetőségét.
A túlfeszültségek érzékenységének csökkentésére egy egyszerű stratégia a „csavart érpár” technika, amely segít kiegyenlíteni és megszüntetni a két vagy több vezető között indukált feszültségeket. Nehéz lehet megfelelő tápkábelt találni, amely már megcsavarodott, ezért a következőket kell tennie: Fektessen ki egy pár tápkábelt a föld mentén. Helyezzen egy pálcát a vezetékek közé, és csavarja össze őket. Minden 30 láb (10 m) váltogatja az irányt. (Ez sokkal egyszerűbb, mintha a teljes távolságot egy irányba próbálnánk megcsavarni.) A huzalmérettől függően időnként elektromos fúróval is meg lehet csavarni a vezetékeket. Csak rögzítse a vezetékek végeit a fúrótokmányba, és hagyja, hogy a fúró összecsavarja a kábeleket. Ügyeljen arra, hogy a fúrót a lehető legalacsonyabb fordulatszámon futtassa, ha kipróbálja ezt a technikát.
A földelő vezetéket nem kell összecsavarni a tápvezetékekkel. A temetéshez használjon csupasz rézhuzalt; ha védőcsövet használ, vezesse a földelővezetéket a vezetéken kívül. A további földelés javítja a rendszer földelését.
Bármilyen kommunikációs vagy vezérlőkábelhez használjon csavart érpárú kábelt (például úszókapcsolós kábelt a napkollektoros vízszivattyú teljes tartályos leállításához). Ez a kisebb átmérőjű vezeték könnyen elérhető előre sodrott, többszörös vagy egypár kábelben. Vásárolhat árnyékolt csavart érpárú kábelt is, amelyen fémfólia veszi körül a csavart vezetékeket, és általában egy különálló, csupasz „leeresztő” vezetéket is. A kábel árnyékolását és a leeresztő vezetéket csak az egyik végén földelje le, hogy elkerülje a földhurok kialakulását (kevésbé közvetlen a földhöz vezető út) a vezetékekben.
Kiegészítő villámvédelem
A kiterjedt földelési intézkedések mellett speciális túlfeszültség-védelmi eszközök és (esetleg) villámhárítók ajánlottak az alábbi feltételek bármelyikével rendelkező helyszíneken:
• Elszigetelt helyen magasan, erős villámlási területen
• Száraz, sziklás vagy más módon rosszul vezető talaj
• A vezeték hosszabb, mint 100 láb (30 m)
Villámhárítók
A villám- (túlfeszültség-) levezetőket úgy tervezték, hogy elnyeljék az elektromos viharok okozta feszültségcsúcsokat (vagy a nem megfelelő hálózati áramellátást), és hatékonyan lehetővé teszik a túlfeszültség megkerülését a tápkábelek és a berendezés megkerülésére. Túlfeszültség-védőket kell felszerelni bármely hosszú vezeték mindkét végére, amely a rendszer bármely részéhez csatlakozik, beleértve az inverter váltakozó áramú vezetékeit is. A levezetők különböző feszültségekhez készülnek mind váltakozó, mind DC számára. Ügyeljen arra, hogy az alkalmazásának megfelelő levezetőket használja. Sok rendszertelepítő rutinszerűen használ Delta túlfeszültség-levezetőket, amelyek olcsók és némi védelmet nyújtanak ott, ahol a villámlás veszélye mérsékelt, de ezek az egységek már nem szerepelnek az UL listán.
A PolyPhaser és Transtector levezetők kiváló minőségű termékek villámlásveszélyes helyszínekhez és nagyobb telepítésekhez. Ezek a tartós egységek robusztus védelmet és kompatibilitást kínálnak a rendszerfeszültségek széles skálájával. Egyes eszközök jelzőkkel rendelkeznek a hibaüzenetek megjelenítésére.
Villámhárítók
A „villámhárítók” olyan statikus kisülési eszközök, amelyeket épületek és napelem-tömbök felett helyeznek el, és földeléssel csatlakoznak. Céljuk, hogy megakadályozzák a statikus töltés felhalmozódását és a környező légkör esetleges ionizációját. Segítenek megakadályozni a csapást, és nagyon nagy áramot biztosítanak a föld felé, ha ütés történik. A modern eszközök tüske alakúak, gyakran több ponttal.
A világítórudakat általában csak olyan helyeken használják, ahol szélsőséges elektromos viharokat tapasztalnak. Ha úgy gondolja, hogy webhelye ebbe a kategóriába tartozik, béreljen fel villámvédelemben jártas vállalkozót. Ha a rendszer telepítője nem ilyen képzett, a rendszer telepítése előtt konzultáljon villámvédelmi szakemberrel. Ha lehetséges, válasszon egy North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) tanúsítvánnyal rendelkező PV telepítőt (lásd: Hozzáférés). Bár ez a tanúsítvány nem kifejezetten a villámvédelemre vonatkozik, a telepítő általános kompetenciájának jelzése lehet.
Szem elől, nem eszből
Sok villámvédelmi munka el van temetve, és nem látható. A helyes végrehajtás érdekében írja be a szerződés(ek)be rendszerszerelőjével, villanyszerelőjével, kotrójával, vízvezeték-szerelőjével, kútfúrójával vagy bárkivel, aki olyan földmunkát végez, amely a földelési rendszert tartalmazza.
Feladás időpontja: 2020. augusztus 10