Οι κεραυνοί είναι μια κοινή αιτία αστοχιών σε φωτοβολταϊκά (ΦΒ) και αιολικά συστήματα.Ένα καταστροφικό κύμα μπορεί να προκύψει από κεραυνό που χτυπά σε μεγάλη απόσταση από το σύστημα, ή ακόμα και ανάμεσα στα σύννεφα.Αλλά οι περισσότερες ζημιές από κεραυνούς μπορούν να αποφευχθούν.Ακολουθούν μερικές από τις πιο οικονομικές τεχνικές που είναι γενικά αποδεκτές από τους εγκαταστάτες συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, με βάση την εμπειρία δεκαετιών.Ακολουθήστε αυτήν τη συμβουλή και έχετε πολύ καλές πιθανότητες να αποφύγετε τη ζημιά από κεραυνό στο σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (RE).
Γειωθείτε
Η γείωση είναι η πιο θεμελιώδης τεχνική για την προστασία από ζημιές από κεραυνούς.Δεν μπορείτε να σταματήσετε ένα κύμα κεραυνού, αλλά μπορείτε να του δώσετε μια άμεση διαδρομή προς το έδαφος που παρακάμπτει τον πολύτιμο εξοπλισμό σας και εκτοξεύει με ασφάλεια το κύμα στη γη.Μια ηλεκτρική διαδρομή προς το έδαφος θα εκφορτώνει συνεχώς στατικό ηλεκτρισμό που συσσωρεύεται σε μια υπέργεια κατασκευή.Συχνά, αυτό αποτρέπει την έλξη του κεραυνού στην πρώτη θέση.
Τα αλεξικέραυνα και τα προστατευτικά υπερτάσεων έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό απορροφώντας ηλεκτρικές υπερτάσεις.Ωστόσο, αυτές οι συσκευές δεν υποκαθιστούν την καλή γείωση.Λειτουργούν μόνο σε συνδυασμό με αποτελεσματική γείωση.Το σύστημα γείωσης είναι ένα σημαντικό μέρος της υποδομής καλωδίωσης.Εγκαταστήστε το πριν ή κατά την εγκατάσταση της καλωδίωσης ρεύματος.Διαφορετικά, από τη στιγμή που το σύστημα λειτουργεί, αυτό το σημαντικό στοιχείο ενδέχεται να μην ελεγχθεί ποτέ στη λίστα "εκκρεμότητες".
Το πρώτο βήμα στη γείωση είναι η κατασκευή μιας διαδρομής εκκένωσης προς τη γείωση με συγκόλληση (διασύνδεση) όλων των μεταλλικών δομικών στοιχείων και των ηλεκτρικών περιβλημάτων, όπως πλαίσια φωτοβολταϊκών μονάδων, βάσεις στήριξης και πύργους ανεμογεννητριών.Ο Εθνικός Ηλεκτρικός Κώδικας (NEC), το άρθρο 250 και το άρθρο 690.41 έως 690.47 καθορίζουν τα μεγέθη, τα υλικά και τις τεχνικές συρμάτων που συμμορφώνονται με τον κώδικα.Αποφύγετε τις αιχμηρές στροφές στα καλώδια γείωσης—οι υπερτάσεις υψηλού ρεύματος δεν τους αρέσει να στρίβουν σφιχτές γωνίες και μπορούν εύκολα να μεταπηδήσουν σε κοντινή καλωδίωση.Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στις συνδέσεις χάλκινων συρμάτων σε δομικά στοιχεία αλουμινίου (ιδιαίτερα τα πλαίσια των φωτοβολταϊκών μονάδων).Χρησιμοποιήστε συνδέσμους με την ένδειξη "AL/CU" και συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα, που μειώνουν την πιθανότητα διάβρωσης.Τα καλώδια γείωσης και των δύο κυκλωμάτων DC και AC θα συνδεθούν επίσης σε αυτό το σύστημα γείωσης.(Ανατρέξτε στα άρθρα του Code Corner σχετικά με τη γείωση της φωτοβολταϊκής γεννήτριας σε HP102 και HP103 για περισσότερες συμβουλές.)
Ράβδοι εδάφους
Η πιο αδύναμη πτυχή πολλών εγκαταστάσεων είναι η σύνδεση με την ίδια τη γη.Εξάλλου, δεν μπορείς απλώς να βιδώσεις ένα καλώδιο στον πλανήτη!Αντίθετα, πρέπει να θάψετε ή να σφυρηλατήσετε μια ράβδο από αγώγιμο, μη διαβρωτικό μέταλλο (γενικά χαλκό) στο έδαφος και βεβαιωθείτε ότι το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειάς του έρχεται σε επαφή με αγώγιμο (δηλαδή υγρό) χώμα.Με αυτόν τον τρόπο, όταν ο στατικός ηλεκτρισμός ή ένα κύμα πέφτει στη γραμμή, τα ηλεκτρόνια μπορούν να στραγγίσουν στο έδαφος με ελάχιστη αντίσταση.
Με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο με τον οποίο ένα πεδίο αποστράγγισης διαχέει το νερό, η γείωση ενεργεί για να διαχέει τα ηλεκτρόνια.Εάν ένας σωλήνας αποστράγγισης δεν εκκενώνεται επαρκώς στο έδαφος, δημιουργούνται εφεδρικά.Όταν τα ηλεκτρόνια επανέρχονται, μεταπηδούν το κενό (σχηματίζοντας ένα ηλεκτρικό τόξο) στην καλωδίωση τροφοδοσίας σας, μέσω του εξοπλισμού σας και μόνο μετά στη γείωση.
Για να το αποτρέψετε αυτό, εγκαταστήστε μία ή περισσότερες ράβδους εδάφους μήκους 8 ποδιών (2,4 m), 5/8 ιντσών (16 mm) επιχαλκωμένης γείωσης, κατά προτίμηση σε υγρό έδαφος.Μια μόνο ράβδος συνήθως δεν αρκεί, ειδικά σε ξηρό έδαφος.Σε περιοχές όπου το έδαφος στεγνώνει εξαιρετικά, τοποθετήστε πολλές ράβδους, τοποθετώντας τις σε απόσταση τουλάχιστον 6 πόδια (3 m) μεταξύ τους και συνδέοντάς τις μεταξύ τους με γυμνό χάλκινο σύρμα, θαμμένο.Μια εναλλακτική προσέγγιση είναι να θάψετε #6 (13 mm2), διπλό #8 (8 mm2) ή μεγαλύτερο γυμνό χάλκινο σύρμα σε μια τάφρο μήκους τουλάχιστον 100 ποδιών (30 m).(Το γυμνό χάλκινο καλώδιο γείωσης μπορεί επίσης να περάσει κατά μήκος του πυθμένα μιας τάφρου που φέρει σωλήνες νερού ή αποχέτευσης ή άλλα ηλεκτρικά καλώδια.) Ή, κόψτε το καλώδιο γείωσης στη μέση και απλώστε το σε δύο κατευθύνσεις.Συνδέστε το ένα άκρο κάθε θαμμένου καλωδίου στο σύστημα γείωσης.
Προσπαθήστε να δρομολογήσετε μέρος του συστήματος σε πιο υγρές περιοχές, όπως εκεί όπου αποστραγγίζεται μια στέγη ή όπου πρόκειται να ποτιστούν τα φυτά.Εάν υπάρχει χαλύβδινο πηγάδι κοντά, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως ράβδο γείωσης (κάντε μια ισχυρή, βιδωτή σύνδεση με το περίβλημα).
Σε υγρά κλίματα, τα τσιμεντένια υποσέλιδα μιας διάταξης τοποθετημένης στο έδαφος ή σε πόλο, ή ένας πύργος ανεμογεννήτριας ή οι ράβδοι γείωσης που είναι εγκλωβισμένες σε σκυρόδεμα δεν θα παρέχουν ιδανική γείωση.Σε αυτές τις θέσεις, το σκυρόδεμα θα είναι συνήθως λιγότερο αγώγιμο από το υγρό χώμα που περιβάλλει τις βάσεις.Εάν συμβαίνει αυτό, εγκαταστήστε μια ράβδο γείωσης στη γη δίπλα στο σκυρόδεμα στη βάση μιας συστοιχίας ή στη βάση του πύργου της ανεμογεννήτριάς σας και σε κάθε άγκυρα καλωδίων τύπου τύπου και μετά συνδέστε τα όλα μαζί με γυμνό, θαμμένο σύρμα.
Σε ξηρά ή άνυδρα κλίματα, συμβαίνει συχνά το αντίθετο - οι βάσεις από σκυρόδεμα μπορεί να έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε υγρασία από το περιβάλλον έδαφος και να προσφέρουν μια οικονομική ευκαιρία για γείωση.Εάν ο οπλισμός μήκους 20 ποδιών (ή μεγαλύτερος) πρόκειται να ενσωματωθεί σε σκυρόδεμα, ο ίδιος ο οπλισμός μπορεί να χρησιμεύσει ως ράβδος γείωσης.(Σημείωση: Αυτό πρέπει να προγραμματιστεί πριν από την έκχυση του σκυροδέματος.) Αυτή η μέθοδος γείωσης είναι κοινή σε ξηρές τοποθεσίες και περιγράφεται στο NEC, Άρθρο 250.52 (A3), «Ηλεκτρόδιο με περιβλήματα από σκυρόδεμα».
Εάν δεν είστε σίγουροι για την καλύτερη μέθοδο γείωσης για την τοποθεσία σας, μιλήστε με τον ηλεκτρολόγο σας κατά τη φάση σχεδιασμού του συστήματός σας.Δεν μπορείτε να έχετε πολύ γείωση.Σε ξηρό μέρος, χρησιμοποιήστε κάθε ευκαιρία για να εγκαταστήσετε πλεονάζουσες ράβδους γείωσης, θαμμένα σύρματα κ.λπ. Για να αποφύγετε τη διάβρωση, χρησιμοποιήστε μόνο εγκεκριμένο υλικό για την πραγματοποίηση συνδέσεων σε ράβδους γείωσης.Χρησιμοποιήστε χάλκινους σχιστούς κοχλίες για να συνδέετε αξιόπιστα τα καλώδια γείωσης.
Κυκλώματα τροφοδοσίας γείωσης
Για την καλωδίωση κτιρίου, το NEC απαιτεί η μία πλευρά ενός συστήματος τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος να είναι συνδεδεμένη —ή «συνδεδεμένη» — στη γείωση.Το τμήμα AC ενός τέτοιου συστήματος πρέπει επίσης να είναι γειωμένο με τον συμβατικό τρόπο οποιουδήποτε συστήματος που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο.(Αυτό ισχύει στις Ηνωμένες Πολιτείες. Σε άλλες χώρες, τα μη γειωμένα κυκλώματα ισχύος είναι ο κανόνας.) Η γείωση του συστήματος ισχύος απαιτείται για ένα σύγχρονο οικιακό σύστημα στις Ηνωμένες Πολιτείες.Είναι σημαντικό το αρνητικό DC και το ουδέτερο εναλλασσόμενου ρεύματος να είναι συνδεδεμένα με τη γείωση μόνο σε ένα σημείο των αντίστοιχων συστημάτων τους και και τα δύο στο ίδιο σημείο στο σύστημα γείωσης.Αυτό γίνεται στον κεντρικό πίνακα τροφοδοσίας.
Οι κατασκευαστές ορισμένων αυτόνομων συστημάτων μίας χρήσης (όπως ηλιακές αντλίες νερού και ραδιοφωνικοί επαναλήπτες) συνιστούν να μην γειώνεται το κύκλωμα ισχύος.Ανατρέξτε στις οδηγίες του κατασκευαστή για συγκεκριμένες συστάσεις.
Array Wiring & Τεχνική "Twisted Pair".
Η καλωδίωση συστοιχίας θα πρέπει να χρησιμοποιεί ελάχιστα μήκη σύρματος, τοποθετημένα στο μεταλλικό πλαίσιο.Τα θετικά και αρνητικά καλώδια πρέπει να έχουν ίσο μήκος και να λειτουργούν μαζί όποτε είναι δυνατόν.Αυτό θα ελαχιστοποιήσει την επαγωγή υπερβολικής τάσης μεταξύ των αγωγών.Ο μεταλλικός αγωγός (γειωμένος) προσθέτει επίσης ένα στρώμα προστασίας.Θάψτε τις μεγάλες εξωτερικές συρμάτινες στρώσεις αντί να τις περνάτε από πάνω.Ένα συρματόσχοινο μήκους 100 ποδιών (30 m) ή περισσότερο είναι σαν μια κεραία—θα δέχεται υπερτάσεις ακόμη και από κεραυνούς στα σύννεφα.Παρόμοιες υπερτάσεις μπορούν να συμβούν ακόμα και αν τα καλώδια είναι θαμμένα, αλλά οι περισσότεροι εγκαταστάτες συμφωνούν ότι η θαμμένη καλωδίωση μετάδοσης περιορίζει περαιτέρω την πιθανότητα βλάβης από κεραυνό.
Μια απλή στρατηγική για τη μείωση της ευαισθησίας σε υπερτάσεις είναι η τεχνική του «συνεστραμμένου ζεύγους», η οποία βοηθά στην εξίσωση και την εξάλειψη τυχόν επαγόμενων τάσεων μεταξύ των δύο ή περισσότερων αγωγών.Μπορεί να είναι δύσκολο να βρείτε το κατάλληλο καλώδιο τροφοδοσίας που να είναι ήδη στριμμένο, οπότε ορίστε τι πρέπει να κάνετε: Τοποθετήστε ένα ζευγάρι καλώδια ρεύματος κατά μήκος του εδάφους.Τοποθετήστε ένα ραβδί ανάμεσα στα καλώδια και στρίψτε τα μεταξύ τους.Κάθε 30 πόδια (10 m), εναλλάσσετε την κατεύθυνση.(Αυτό είναι πολύ πιο εύκολο από το να προσπαθείτε να στρίψετε ολόκληρη την απόσταση προς μία κατεύθυνση.) Ένα ηλεκτρικό τρυπάνι μπορεί μερικές φορές να χρησιμοποιηθεί για να στρίψετε και την καλωδίωση, ανάλογα με το μέγεθος του καλωδίου.Απλώς στερεώστε τα άκρα της καλωδίωσης στο τσοκ του τρυπανιού και αφήστε τη δράση του τρυπανιού να στρίψει τα καλώδια μεταξύ τους.Φροντίστε να εκτελέσετε το τρυπάνι με τη χαμηλότερη δυνατή ταχύτητα εάν δοκιμάσετε αυτήν την τεχνική.
Το καλώδιο γείωσης δεν χρειάζεται να συστραφεί με τα καλώδια τροφοδοσίας.Για ταφές, χρησιμοποιήστε γυμνό χάλκινο σύρμα.εάν χρησιμοποιείτε αγωγό, περάστε το καλώδιο γείωσης έξω από τον αγωγό.Η πρόσθετη επαφή γείωσης θα βελτιώσει τη γείωση του συστήματος.
Χρησιμοποιήστε καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους για οποιαδήποτε καλώδια επικοινωνίας ή ελέγχου (για παράδειγμα, ένα καλώδιο πλωτηροδιακόπτη για την πλήρη απενεργοποίηση μιας ηλιακής αντλίας νερού).Αυτό το μικρότερο σύρμα μετρητή διατίθεται εύκολα σε προστριμμένα, πολλαπλά ή μονού ζεύγους καλώδια.Μπορείτε επίσης να αγοράσετε θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους, το οποίο έχει ένα μεταλλικό φύλλο που περιβάλλει τα στριμμένα καλώδια, και συνήθως ένα ξεχωριστό, γυμνό σύρμα «αποστράγγισης».Γειώστε τη θωράκιση του καλωδίου και το καλώδιο αποστράγγισης μόνο στο ένα άκρο, για να εξαλείψετε την πιθανότητα δημιουργίας βρόχου γείωσης (λιγότερο άμεση διαδρομή προς τη γείωση) στην καλωδίωση.
Πρόσθετη αντικεραυνική προστασία
Εκτός από τα εκτεταμένα μέτρα γείωσης, συνιστώνται εξειδικευμένες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις και (ενδεχομένως) αλεξικέραυνα για χώρους με οποιαδήποτε από τις ακόλουθες συνθήκες:
• Απομονωμένη τοποθεσία σε ψηλό έδαφος σε περιοχή ισχυρού κεραυνού
• Ξηρό, βραχώδες ή αλλιώς κακώς αγώγιμο έδαφος
• Το καλώδιο έχει μήκος μεγαλύτερο από 100 πόδια (30 μέτρα)
Αλεξικέραυνα
Οι αλεξικέραυνες είναι σχεδιασμένοι για να απορροφούν αιχμές τάσης που προκαλούνται από ηλεκτρικές καταιγίδες (ή τροφοδοσία εκτός προδιαγραφών) και επιτρέπουν αποτελεσματικά στην υπέρταση να παρακάμψει την καλωδίωση ρεύματος και τον εξοπλισμό σας.Θα πρέπει να εγκατασταθούν προστατευτικά υπέρτασης και στα δύο άκρα οποιασδήποτε μεγάλης διαδρομής καλωδίων που είναι συνδεδεμένη σε οποιοδήποτε μέρος του συστήματός σας, συμπεριλαμβανομένων των γραμμών AC από έναν μετατροπέα.Οι απαγωγείς κατασκευάζονται για διάφορες τάσεις τόσο για AC όσο και για DC.Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τους κατάλληλους απαγωγείς για την εφαρμογή σας.Πολλοί εγκαταστάτες συστημάτων χρησιμοποιούν τακτικά απαγωγείς υπερτάσεων Delta, οι οποίοι είναι φθηνοί και προσφέρουν κάποια προστασία όταν η απειλή από κεραυνό είναι μέτρια, αλλά αυτές οι μονάδες δεν περιλαμβάνονται πλέον στη λίστα UL.
Οι απαγωγείς PolyPhaser και Transtector είναι προϊόντα υψηλής ποιότητας για κεραυνοπυρηνικούς χώρους και μεγαλύτερες εγκαταστάσεις.Αυτές οι ανθεκτικές μονάδες προσφέρουν στιβαρή προστασία και συμβατότητα με μεγάλη ποικιλία τάσεων συστήματος.Ορισμένες συσκευές διαθέτουν ενδείξεις για την εμφάνιση τρόπων αποτυχίας.
Αλεξικέραυνα
Τα «αλεξικέραυνα» είναι συσκευές στατικής εκκένωσης που τοποθετούνται πάνω από κτίρια και ηλιακές-ηλεκτρικές συστοιχίες και συνδέονται με το έδαφος.Σκοπός τους είναι να αποτρέψουν τη συσσώρευση στατικού φορτίου και τον ενδεχόμενο ιονισμό της περιβάλλουσας ατμόσφαιρας.Μπορούν να βοηθήσουν στην αποφυγή χτυπήματος και μπορούν να παρέχουν μια διαδρομή για πολύ υψηλό ρεύμα προς τη γείωση, εάν συμβεί μια απεργία.Οι σύγχρονες συσκευές έχουν σχήμα ακίδας, συχνά με πολλαπλά σημεία.
Οι ράβδοι φωτισμού χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο σε τοποθεσίες που αντιμετωπίζουν ακραίες ηλεκτρικές καταιγίδες.Εάν πιστεύετε ότι ο ιστότοπός σας εμπίπτει σε αυτήν την κατηγορία, προσλάβετε έναν εργολάβο που έχει εμπειρία στην αντικεραυνική προστασία.Εάν ο εγκαταστάτης του συστήματός σας δεν είναι τόσο εξειδικευμένος, εξετάστε το ενδεχόμενο να συμβουλευτείτε έναν ειδικό αντικεραυνικής προστασίας πριν από την εγκατάσταση του συστήματος.Εάν είναι δυνατόν, επιλέξτε έναν πιστοποιημένο εγκαταστάτη φωτοβολταϊκών από το Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) της Βόρειας Αμερικής (βλ. Πρόσβαση).Αν και αυτή η πιστοποίηση δεν είναι συγκεκριμένη για την αντικεραυνική προστασία, μπορεί να αποτελεί ένδειξη του επιπέδου συνολικής ικανότητας ενός εγκαταστάτη.
Εκτός όρασης, όχι έξω από το μυαλό
Πολλές εργασίες αντικεραυνικής προστασίας είναι θαμμένες και δεν φαίνονται.Για να διασφαλίσετε ότι θα γίνει σωστά, γράψτε το στο συμβόλαιό σας με τον εγκαταστάτη του συστήματός σας, τον ηλεκτρολόγο, τον εκσκαφέα, τον υδραυλικό, το γεωτρύπανο ή οποιονδήποτε κάνει χωματουργικές εργασίες που θα περιέχουν το σύστημα γείωσης.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-10-2020