×

Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-13



Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-13
Tercüme: Alper Çelebi

4 Aşırı akım ve aşırı gerilimlere karşı koruma
Bir fotovoltaik santralin düzenini tanımlarken, ihtiyaç görülen yerlerde atmosferik kaynaklı aşırı akım ve aşırı gerilimlere karşı santralin farklı bölümlerinin korunma sağlanmalıdır.

Burada öncelikle inverterin kaynak (DC) ve yük (AC) tarafında FV santraldeki aşırı akımlara karşı koruma için koşullar; daha sonra olası bir doğrudan ya da dolaylı yıldırımın neden olduğu herhangi bir hasara karşı santralin korunması için yöntemler verilmiştir(1).
 
  1.  Bir FV santralinin varlığında bir kullanıcı santralinin güç faktörü düzeltilmesi ile ilgili olarak
Teknik Uygulama Föyü No. 8’in E ekine bakın.
4.1 DC tarafındaki aşırı akımlara karşı koruma

4.1.1 Kablo korumaları
Aşırı yüklere karşı koruma açısından bakıldığında, 1.25 . I sc (2)  veya üzeri bir akım taşıma kapasitesine sahip olacak şekilde seçilmişlerse, FV dize kablolarının korunmasına ihtiyaç yoktur;              1.25 . SSA . Isc veya üzeri bir akım taşıma kapasitesine sahip olacak şekilde seçilmişlerse, FV alt
dizi kablolarının korunmasına ihtiyaç yoktur; 1.25 . SA . Isc veya üzeri bir akım taşıma kapasitesine sahip olacakşekilde seçilmişlerse, FV dizi kablolarının korunmasına ihtiyaç yoktur (IEC 60364-7).


(2 ) Isc, standart test koşullarında modüldeki kısa devre akımıdır ve yüzde yirmi beşlik artış
1kW/m2’yi aşan güneşlenme değerlerini hesaba katar (bkz. Bolum 3).

Kısa devreler ile ilgili olarak, DC tarafındaki kablolar aşağıdaki durumlarda böylesi bir aşırı akımdan etkilenir:
• FV sistemin polaritesi arasında arıza;
• topraklı sistemlerde toprak arızası;
• topraktan izole sistemlerde çift toprak arızası;

FV dize kablosundaki bir kısa devre (Şekil 4.1, hata 1) eş zamanlı olarak yük yönünde söz konusu dize tarafından (Isc1 = 1.25 . Isc) ve kaynak yönünde aynı invertere bağlı
 diğer SA-1 dize (Isc2 = (SA-1) . 1.25 . Isc) ile beslenir.

Eğer FV santral, küçük ve sadece iki dizeli (SA=2) ise, sonuçIsc2 = 1.25 . Isc = Isc1 olur ve dolayısıyla dize kablolarını kısa devreye karşı korumaya gerek yoktur.

Öte yandan, invertere üç veya daha fazla dize (SA≥3) bağlandığında, Isc2 akımı servis akımından daha yüksek olur ve dolayısıyla akım taşıma kapasiteleri (SA≥3)’den düşük, yani Iz< (SA-1) . 1.25 . Isc olduğunda kabloların kısa devreye karşı korunması gerekir.

FV dize birleştirici kutu ve FV dizi birleştirici kutu arasındaki bir kısa devre (Şekil 4.1, hata 2) kaynak yönünde paralel FV alt dizi dizeleriyle (Isc3) ve yük yönünde aynı FV dizi birleştirici kutunun
 kalan (SA-SSA) dizeleriyle beslenir.

Kısa devre akımı Isc3 = SSA . 1.25 . Isc FV dize birleştirici kutu ile FV dizi birleştirici kutu arasındaki devrenin servis akımı ile çakışırken, Isc4 = (SA-SSA) . 1.25 . Isc akımı, SA-SSA > SSA ⇒ SA > 2SSA ise servis akımından yüksektir.

Bu durumda, akım taşıma kapasitesi Isc4 ‘den düşükse, yani Iz<(SA-SSA).1.25.Isc ise kabloyu kısa devreye karşı korumak gerekir.

Şekil 4.1

“A” FV dize birleştirici kutu “A” FV dize birleştirici kutu içinde kurulu koruyucu cihazı gösterir.
“B” FV dizi birleştirici kutu içinde kurulu koruyucu cihazı gösterir.
“SSA” FV alt dizideki paralel bağlı FV dizelerin sayısıdır.
“SA” FV alt dizideki paralel bağlı FV dizelerin toplam sayısıdır.
4.1.2 Dizelerin ters akıma karşı korunması

Gölgelenme veya arıza nedeniyle dize pasif hale gelerek aynı invertere paralel bağlı diğer dizeler tarafından üretilen elektrik gücünü bir akım üzerinden emer ve dağıtır; bu akım, standart işleme göre bahsedilen dizeden ters yönde akarak modüllere zarar verme riski taşır.

Aynı invertere   SA   dizeleri  paralel  olarak bağlı olduğundan, en yüksek ters akım: Irev = (SA-1) . Isc, eğer Irev < IMOD_MAX_OCPR (IEC TS62548) ise dizelerin korunması gerekmez; burada IMOD_MAX_OCPR , IEC 61730-2 (3)  tarafından belirlenen FV modül maksimum aşırı akım korumasıdır.

(3)  Bazı ülkelerde engelleme  diyotlarının aşırı akım korumaları yerine kullanılmasına izin verilmektedir. (IEC TS 62548). Diğer ülkelerde diyotlar aşırı akım korumasının yerine geçebilecek
kadar güvenilir kabul edilmezler çünkü geçici gerilimlere tabi olduklarında arıza durumunda
genellikle kısa devre yapmış olur. Yerel ülke gereksinimleri, sistem tasarımlarında hesaba
katılmalıdır. Ancak, eğer kullanılmışsa, engelleme diyotları FV dizinin en az 2 katı gerilim
derecesine sahip olacak ve akım değeri  FV dizeler icin en az 1.4 . Isc, FV alt diziler icin
1.4 . SSA . ISC ve FV diziler icin 1.4 . SA . ISC olacaktır.

4.1.3 İnverterin katkısı

İnverterin DC tarafındaki kısa devreye katkı şebekeden ve inverterin içindeki kapasitörlerin deşarjından gelebilir. Şebeke kısa devre akımı, inverterin diyotlarının serbest dönüşü nedeniyle olur ve bu durumda inverter köprü doğrultucusu olarak çalışır. Böylesi bir akım transformatörün ve çıkış devresine ait indüktörlerin empedansları tarafından sınırlanır. 50 Hz’de galvanik yalıtımlı inverter durumunda bu akım mevcutken, transformatörsüz inverter durumunda yoktur. Nitekim, bu inverterler genelde bir giriş DC/DC konvertörüne sahiptir ve böylece FV jeneratörün geniş bir gerilim aralığında çalışması garantilenir; bu konvertör, yapıcı tipolojisi nedeniyle, şebeke akımının kısa devreye katkısını engelleyen en az bir engelleme diyotuna sahiptir.

Kapasitörlerin deşarj akımı, inverter ve arıza arasındaki kablolarla sınırlanır ve üstel eğilim ile kendini tüketir:  tesisteki döşenmiş kablonun  empedansı ne kadar düşük olursa, ilk akım o kadar yüksek ancak deşarjın zaman sabiti de o kadar düşük olur. Akan enerji, kapasitörlerde ilk depolanan enerji ile sınırlıdır. Ayrıca, eğer bir engelleme diyotu veya benzer bir cihaz iki kutuptan biriyle seri bağlı ise, kısa devreye katkısı sıfırdır.

Ancak, durum bazında değerlendirmek gerekebilir: özellikle, kapasitörlerin oldukça yüksek bir deşarj akımı uzun süreli sabitlerle birleştiğinde, devre kesicilerin kesme kapasitesini arttırılması gerekebilir.

Bundan sonraki yazımızda “DC Tarafındaki  Koruma Cihazlarının  Seçimi, AC Tarafındaki Aşırı Akımlara Karşı Koruma ” anlatılacaktır.
 
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt