Blixtnedslag är en vanlig orsak till fel i solceller (PV) och vindelektriska system.En skadlig våg kan uppstå från blixtar som slår ner ett långt avstånd från systemet, eller till och med mellan moln.Men de flesta blixtskador kan förebyggas.Här är några av de mest kostnadseffektiva teknikerna som är allmänt accepterade av elsysteminstallatörer, baserat på årtionden av erfarenhet.Följ detta råd, och du har en mycket god chans att undvika blixtskador på ditt system för förnybar energi (RE).
Få jordad
Jordning är den mest grundläggande tekniken för skydd mot åskskador.Du kan inte stoppa en blixtvåg, men du kan ge den en direkt väg till marken som kringgår din värdefulla utrustning och på ett säkert sätt släpper ut översvämningen i jorden.En elektrisk väg till jord kommer ständigt att ladda ur statisk elektricitet som ackumuleras i en ovanjordisk struktur.Ofta förhindrar detta attraktionen av blixtar i första hand.
Åskavledare och överspänningsskydd är utformade för att skydda elektronisk utrustning genom att absorbera elektriska överspänningar.Dessa enheter är dock inte en ersättning för bra jordning.De fungerar endast i samband med effektiv jordning.Jordningssystemet är en viktig del av din ledningsinfrastruktur.Installera den innan eller medan strömkabeln är installerad.Annars, när systemet väl fungerar, kan denna viktiga komponent aldrig bockas av på "att göra"-listan.
Steg ett i jordning är att konstruera en urladdningsbana till jord genom att binda (sammanbinda) alla strukturella metallkomponenter och elektriska kapslingar, såsom PV-modulramar, monteringsställ och vindgeneratortorn.National Electrical Code (NEC), artikel 250 och artikel 690.41 till 690.47 anger kodkompatibla trådstorlekar, material och tekniker.Undvik skarpa böjar i jordledningar – höga strömstötar gillar inte att svänga snäva hörn och kan lätt hoppa till närliggande ledningar.Var särskilt uppmärksam på fästen av koppartråd till aluminiumkonstruktionselement (särskilt PV-modulramarna).Använd kontakter märkta "AL/CU" och fästelement i rostfritt stål, som minskar risken för korrosion.Jordledningarna för både DC- och AC-kretsar kommer också att anslutas till detta jordsystem.(Se Code Corner-artiklarna om PV-arrayjordning i HP102 och HP103 för mer råd.)
Markstänger
Den svagaste aspekten av många installationer är kopplingen till själva jorden.När allt kommer omkring kan du inte bara skruva fast en tråd till planeten!Istället måste du gräva ner eller hamra en stav av ledande, icke-korrosiv metall (vanligen koppar) i marken och se till att det mesta av dess yta kommer i kontakt med ledande (det vill säga fuktig) jord.På detta sätt, när statisk elektricitet eller en våg kommer ner i linjen, kan elektronerna rinna ner i marken med minimalt motstånd.
På ett liknande sätt som hur ett dräneringsfält avleder vatten, verkar jordning för att skingra elektroner.Om ett avloppsrör inte rinner ut ordentligt i marken, uppstår backuper.När elektroner backar upp, hoppar de över gapet (bildar en elektrisk båge) till din strömledning, genom din utrustning och först sedan till jord.
För att förhindra detta, installera en eller flera 8 fot långa (2,4 m), 5/8 tum (16 mm) kopparpläterade markstavar, helst i fuktig jord.Ett enda spö är vanligtvis inte tillräckligt, särskilt i torr mark.I områden där marken blir extremt torr, installera flera stavar, placera dem med minst 3 fot (6 fot) från varandra och koppla ihop dem med ren koppartråd, nedgrävd.Ett alternativt tillvägagångssätt är att gräva ner #6 (13 mm2), dubbel #8 (8 mm2) eller större blank koppartråd i ett dike som är minst 100 fot (30 m) långt.(Den nakna kopparjordledningen kan också dras längs botten av ett dike som bär vatten- eller avloppsrör, eller andra elektriska ledningar.) Eller klipp jordledningen på mitten och sprid den i två riktningar.Anslut ena änden av varje nedgrävd ledning till jordningssystemet.
Försök att leda en del av systemet till fuktigare områden, som där ett tak dräneras eller där växter ska vattnas.Om det finns stålbrunnshölje i närheten kan du använda det som jordstång (gör en stark, bultad anslutning till höljet).
I fuktigt klimat ger inte betongfotarna i en mark- eller stolpmonterad array, eller ett vindgeneratortorn, eller markstavar inkapslade i betong idealisk jordning.På dessa platser är betong vanligtvis mindre ledande än den fuktiga jorden som omger foten.Om så är fallet, installera en jordstång i jorden bredvid betongen vid basen av en array, eller vid basen av ditt vindgeneratortorn och vid varje ankare, koppla sedan ihop dem alla med bar, nedgrävd tråd.
I torrt eller torrt klimat är det ofta tvärtom – betongfot kan ha en högre fukthalt än den omgivande jorden och erbjuda en ekonomisk möjlighet till jordning.Om 20 fot långa (eller längre) armeringsjärn ska bäddas in i betong kan själva armeringsjärnet fungera som en markstång.(Obs: Detta måste planeras innan betongen gjuts.) Denna jordningsmetod är vanlig på torra platser och beskrivs i NEC, artikel 250.52 (A3), "Betongomsluten elektrod".
Om du är osäker på den bästa jordningsmetoden för din plats, prata med din elinspektör under designfasen av ditt system.Du kan inte ha för mycket jordning.På en torr plats, använd varje tillfälle att installera överflödiga jordstavar, nedgrävda trådar etc. För att undvika korrosion, använd endast godkänd hårdvara för att göra anslutningar till jordstavar.Använd koppardelade bultar för att skarva jordledningar på ett tillförlitligt sätt.
Jordning strömkretsar
För byggnadsledningar kräver NEC att en sida av ett likströmssystem är ansluten - eller "bunden" - till jord.AC-delen av ett sådant system måste också jordas på det konventionella sättet för alla nätanslutna system.(Detta är sant i USA. I andra länder är ojordade strömkretsar normen.) Jordning av strömsystemet krävs för ett modernt hemsystem i USA.Det är viktigt att DC-negativet och AC-neutralen är anslutna till jord vid endast en punkt i sina respektive system, och båda till samma punkt i jordningssystemet.Detta görs på den centrala strömpanelen.
Tillverkare av vissa fristående system för enstaka ändamål (som solvattenpumpar och radiorepeaters) rekommenderar att inte jorda strömkretsen.Se tillverkarens instruktioner för specifika rekommendationer.
Array Wiring & "Twisted Pair"-teknik
Arrayledningar ska använda minsta längd av tråd, instoppad i metallramen.Positiva och negativa ledningar ska vara lika långa och dras tillsammans när det är möjligt.Detta kommer att minimera induktion av för hög spänning mellan ledarna.Metallrör (jordad) lägger också till ett lager av skydd.Gräv ner långa ledningar utomhus istället för att köra dem ovanför.En tråddragning på 30 meter eller mer är som en antenn – den kommer att ta emot överspänningar även från blixtar i molnen.Liknande överspänningar kan fortfarande uppstå även om ledningarna är nedgrävda, men de flesta installatörer är överens om att nedgrävda transmissionsledningar ytterligare begränsar risken för blixtskador.
En enkel strategi för att minska känsligheten för överspänningar är "twisted pair"-tekniken, som hjälper till att utjämna och eliminera eventuella inducerade spänningar mellan de två eller flera ledarna.Det kan vara svårt att hitta lämplig strömkabel som redan är tvinnad, så här är vad du ska göra: Lägg ut ett par strömkablar längs marken.Stick in en pinne mellan trådarna och vrid ihop dem.Var 30 fot (10 m), alternera riktningen.(Detta är mycket enklare än att försöka vrida hela sträckan i en riktning.) En borrmaskin kan ibland också användas för att sno ledningar, beroende på ledningsstorleken.Fäst bara ändarna av kablarna i borrchucken och låt borrens verkan vrida ihop kablarna.Se till att köra borren på lägsta möjliga hastighet om du provar denna teknik.
Jordledningen behöver inte vridas med strömkablarna.För nedgrävningar, använd blank koppartråd;om du använder ledning, dra jordledningen utanför ledningen.Den extra jordkontakten kommer att förbättra jordningen av systemet.
Använd partvinnad kabel för alla kommunikations- eller kontrollkablar (till exempel en flottörswitchkabel för fulltankavstängning av en solvattenpump).Denna kabel med mindre tjocklek är lätt tillgänglig i förtvinnade kablar, flera eller enpars kablar.Du kan också köpa en skärmad tvinnad-par-kabel, som har en metallfolie som omger de tvinnade ledningarna, och vanligtvis en separat, ren "avloppsledning" också.Jorda kabelskärmen och dräneringskabeln endast i ena änden för att eliminera möjligheten att skapa en jordslinga (mindre direkt väg till jord) i ledningarna.
Ytterligare åskskydd
Förutom omfattande jordningsåtgärder rekommenderas specialiserade överspänningsskyddsanordningar och (eventuellt) blixtledare för platser med något av följande tillstånd:
• Isolerad plats på hög mark i ett område med kraftig blixt
• Torr, stenig eller på annat sätt dåligt ledande jord
• Tråden går längre än 30 m (100 fot)
Blixtfångare
Blixtavledare (surge) är designade för att absorbera spänningsspikar orsakade av elektriska stormar (eller out-of-specific nätström), och gör att överspänningen effektivt kan kringgå strömledningar och din utrustning.Överspänningsskydd bör installeras i båda ändarna av alla långa trådar som är anslutna till någon del av ditt system, inklusive AC-ledningar från en växelriktare.Skyddsskydd är gjorda för olika spänningar för både AC och DC.Se till att använda lämpliga avledare för din applikation.Många systeminstallatörer använder rutinmässigt Delta överspänningsavledare, som är billiga och erbjuder ett visst skydd där hotet från blixtnedslag är måttligt, men dessa enheter är inte längre UL-listade.
PolyPhaser och Transtector avledare är högkvalitativa produkter för åskbenägna platser och större installationer.Dessa hållbara enheter erbjuder robust skydd och kompatibilitet med en mängd olika systemspänningar.Vissa enheter har indikatorer för att visa fellägen.
Blixtstång
"Blixstång" är statiska urladdningsanordningar som är placerade ovanför byggnader och solcellspaneler och anslutna till jord.De är avsedda att förhindra uppbyggnad av statisk laddning och eventuell jonisering av den omgivande atmosfären.De kan hjälpa till att förhindra en strejk och kan ge en väg för mycket hög ström till jord om ett strejk inträffar.Moderna enheter är spikformade, ofta med flera punkter.
Belysningsstavar används vanligtvis bara på platser som upplever extrema elektriska stormar.Om du tror att din webbplats faller inom denna kategori, anlita en entreprenör som har erfarenhet av åskskydd.Om din systeminstallatör inte är så kvalificerad, överväg att rådgöra med en åskskyddsspecialist innan systemet installeras.Om möjligt, välj en North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) certifierad PV-installatör (se Access).Även om denna certifiering inte är specifik för åskskydd, kan den vara en indikation på en installatörs övergripande kompetensnivå.
Utom syn, inte utom sinne
En hel del åskskyddsarbete är begravt, och utom synhåll.För att säkerställa att det görs korrekt, skriv in det i dina kontrakt med din systeminstallatör, elektriker, grävmaskin, rörmokare, brunnsborrare eller någon annan som utför jordarbeten som kommer att innehålla ditt jordsystem.
Posttid: 10 augusti 2020