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 földbe, 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.Alternatív megoldás a #6 (13 mm2), a dupla #8 (8 mm2) vagy nagyobb csupasz rézhuzal elásása egy legalább 30 m hosszú árokba.(A csupasz réz földelővezeték egy árok alján is elvezethető, amely víz- vagy csatornacsöveket vagy egyéb 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.Alapvető fontosságú, hogy a DC negatív és az AC 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.
Array 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.30 lábonként (10 m) váltogassa 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 kiküszöbölje a földhurok kialakulásának lehetőségét (kevésbé közvetlen út a földhöz) 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 tápellátást), és hatékonyan lehetővé teszik a túlfeszültség megkerülését a tápkábelek és a berendezés megkerülésére.Túlfeszültség-védőket kell felszerelni a rendszer bármely részéhez csatlakoztatott hosszú vezeték mindkét végére, 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, vegyen fel egy villámvédelemben jártas vállalkozót.Ha a rendszer telepítője nem megfelelő képzettséggel rendelkezik, a rendszer telepítése előtt konzultáljon villámvédelmi szakemberrel.Ha lehetséges, válasszon egy North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) tanúsítvánnyal rendelkező PV-szerelőt (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