Pengenalan

Dalam konteks transformasi struktur tenaga global, sistem penjanaan kuasa fotovoltaik (solar), disebabkan oleh ciri-cirinya yang bersih, boleh diperbaharui dan mampan, menjadi bahagian penting dalam sektor tenaga baharu. Walau bagaimanapun, semasa operasi, sistem fotovoltaik menghadapi pelbagai ancaman elektrik seperti panahan kilat, turun naik grid dan nyahcas elektrostatik, yang boleh menyebabkan kerosakan peralatan, penutupan sistem dan juga akibat yang serius seperti kebakaran. Pelindung lonjakan (Peranti Pelindung Lonjakan, SPD) sebagai komponen teras untuk keselamatan elektrik dalam sistem fotovoltaik boleh menyekat voltan lampau sementara dan arus lonjakan dengan berkesan, memastikan operasi sistem yang stabil. Artikel ini akan meneroka secara mendalam peranan utama, prinsip teknikal, kriteria pemilihan dan trend pasaran pelindung lonjakan dalam sistem fotovoltaik, untuk membantu pengamal industri lebih memahami kepentingannya.

Ⅰ. Ancaman Elektrik yang Dihadapi oleh Sistem Fotovoltaik dan Keperluan Perlindungan Lonjakan

1.1 Ciri-ciri persekitaran elektrik sistem fotovoltaik

Sistem fotovoltaik biasanya dipasang di luar rumah dan terdedah kepada persekitaran yang kompleks, menjadikannya terdedah kepada ancaman elektrik berikut.

1.1.1 Sambaran Kilat

Sambaran kilat langsung atau sambaran kilat teraruh boleh menghasilkan voltan lampau sementara yang sangat tinggi dalam tatasusunan fotovoltaik, penyongsang dan sistem pengagihan kuasa.

1.1.2 Voltan Lebihan Pensuisan

Pensuisan grid, perubahan beban atau permulaan-henti inverter boleh menyebabkan voltan berlebihan operasi.

1.1.3 Pelepasan Elektrostatik (ESD)

Dalam persekitaran kering, pengumpulan statik boleh menyebabkan kerosakan pada peralatan elektronik.

1.1.4 Turun Naik Grid

Kenaikan, penurunan atau gangguan harmonik secara tiba-tiba boleh menjejaskan kestabilan sistem.

1.2 Bahaya Disebabkan oleh Arus Lonjakan kepada Sistem Fotovoltaik

Jika langkah perlindungan lonjakan yang berkesan tidak diambil, sistem fotovoltaik mungkin menghadapi isu-isu berikut:

- Kerosakan peralatan: Peranti elektronik yang tepat seperti penyongsang, pengawal dan sistem pemantauan terdedah kepada impak lonjakan dan mungkin tidak berfungsi.

- Kecekapan penjanaan kuasa yang berkurangan: Gangguan elektrik yang kerap boleh menyebabkan sistem terhenti, sekali gus mengurangkan jumlah elektrik yang dijana.

- Bahaya keselamatan: Voltan yang berlebihan boleh mengakibatkan kebakaran elektrik, yang menimbulkan risiko kepada nyawa manusia dan harta benda.

1.3 Teras Fungsi Pelindung Lonjakan

Pelindung lonjakan boleh melepaskan arus lonjakan dengan cepat dan mengehadkan voltan lampau, memastikan semua komponen sistem fotovoltaik beroperasi dalam julat voltan yang selamat. Ia merupakan jaminan penting untuk kebolehpercayaan dan jangka hayat sistem fotovoltaik.

Ⅱ. Bekerja Prinsip dan Klasifikasi Teknikal Pelindung Lonjakan

2.1 Asas Bekerja Prinsip Pelindung Lonjakan

Fungsi teras SPD adalah untuk mengesan voltan lampau dalam jangka masa nanosaat dan melindungi sistem melalui kaedah berikut

• Pengapit voltan: Menggunakan komponen seperti varistor (MOV) dan tiub pelepasan gas (GDT) untuk mengehadkan voltan lampau ke tahap yang selamat.

• Pelesapan tenaga: Menukar arus lonjakan ke dalam tanah untuk mengelakkannya daripada mengalir ke dalam peralatan.

• Pemulihan automatik: Sesetengah SPD boleh kembali ke keadaan operasi biasa secara automatik selepas lonjakan.

2.2 Teknikal Ciri-ciri Pelindung Lonjakan Khas untuk Sistem Fotovoltaik

Disebabkan oleh kekhususan sistem fotovoltaik, SPD sistem ini perlu memenuhi keperluan berikut:

- Rintangan voltan tinggi: Voltan DC bagi susunan fotovoltaik boleh mencapai melebihi 1000V, dan SPD perlu dipadankan dengan tahap voltan tinggi.

- Kapasiti arus yang besar: Mampu menahan hentaman tenaga tinggi semasa sambaran kilat atau litar pintas.

- Voltan baki rendah: Memastikan peralatan yang dilindungi tidak terjejas oleh voltan yang terlalu tinggi.

- Rintangan cuaca: Menyesuaikan diri dengan keadaan luar yang keras seperti suhu tinggi dan rendah, serta sinaran ultraungu.

2.3 Pengelasan Pelindung Lonjakan

Mengikut lokasi dan fungsi aplikasi, SPD fotovoltaik boleh dikelaskan sebagai:

• SPD sisi DC: Digunakan antara modul fotovoltaik dan penyongsang, untuk melindungi daripada lonjakan sisi DC.

• SPD sisi AC: Digunakan pada hujung output penyongsang, untuk melindungi daripada lonjakan dari sisi grid.

• SPD Isyarat: Digunakan untuk perlindungan kilat bagi pemerolehan data dan talian komunikasi.

Ⅲ. Pemilihan dan Garis Panduan Pemasangan untuk Pelindung Lonjakan Fotovoltaik

3.1 Kunci Parameter untuk Pemilihan

• Voltan operasi berterusan maksimum (Uc): Mesti lebih tinggi daripada voltan operasi tertinggi sistem.

• Arus nyahcas nominal (In): Mencerminkan kapasiti toleransi lonjakan SPD. Secara amnya, nilai melebihi 20kA adalah disyorkan.

• Tahap perlindungan voltan (Naik): Lebih rendah voltan baki, lebih baik kesan perlindungan.

• Gred perlindungan IP: Untuk pemasangan luar, ia perlu mencapai IP65 atau lebih tinggi.

3.2 Pemasangan Spesifikasi

- Pemasangan sisi DC: Terletak berhampiran dengan tatasusunan fotovoltaik dan penyongsang untuk mengurangkan lonjakan induktif talian.

- Keperluan pembumian: Pastikan pembumian impedans rendah untuk meningkatkan kecekapan pelesapan arus.

- Perlindungan bertingkat: Gunakan berbilang SPD (seperti Kelas I + Kelas II) untuk mencapai perlindungan yang lebih komprehensif.

Ⅳ.Global Suria Trend Pasaran Pelindung Lonjakan

4.1 Memandu Faktor-faktor untuk Pertumbuhan Permintaan Pasaran

- Kapasiti terpasang kuasa fotovoltaik terus meningkat (kapasiti terpasang kuasa fotovoltaik global dijangka melebihi 3000 GW menjelang 2030).

- Peraturan keselamatan elektrik pelbagai negara semakin ketat (seperti piawaian seperti IEC 61643 dan UL 1449).

- Perhatian pemilik terhadap kebolehpercayaan dan jangka hayat sistem telah meningkat.

4.2 Inovasi Hala Tuju dalam Teknologi

- SPD Pintar: Fungsi pemantauan bersepadu, mampu melakukan penggera jarak jauh dan diagnosis kerosakan.

- Reka bentuk modular: Memudahkan penyelenggaraan dan penggantian.

- Kebolehsuaian suhu yang luas: Mampu menahan keadaan iklim yang melampau.

Ⅴ. Kesimpulan

Pelindung lonjakan kuasa merupakan jaminan utama untuk operasi sistem fotovoltaik yang selamat dan stabil. Pemilihan, pemasangan dan penyelenggaraannya secara langsung mempengaruhi kecekapan penjanaan kuasa dan jangka hayat sistem. Dengan perkembangan pesat industri fotovoltaik, SPD berprestasi tinggi dan pintar akan menjadi arus perdana di pasaran. Perusahaan harus memperkukuh penyelidikan dan pembangunan teknologi dan menyediakan produk berkualiti tinggi yang mematuhi piawaian antarabangsa untuk memenuhi permintaan keselamatan elektrik yang semakin meningkat dalam pasaran fotovoltaik global.