Τι είναι το σφάλμα DC DC;
Ένα σφάλμα τόξου είναι η ροή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ενός διακένου αέρα μέσω μορίων ιονισμένου αερίου. Ενώ ο αέρας θεωρείται συνήθως ως μη αγώγιμο μέσο, μια υψηλή διαφορά δυναμικού (τάση) μεταξύ δύο αγωγών σε κοντινή απόσταση μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση των μορίων του αέρα στα ιονισμένα συστατικά τους (που ονομάζονται‘πλάσμα αίματος’), το οποίο μπορεί στη συνέχεια να μεταφέρει ένα φορτίο από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο.
Η θερμοκρασία ενός ηλεκτρικού τόξου εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το επίπεδο ροής ρεύματος, αλλά από ένα τυπικό φωτοβολταϊκό σύστημα, είναι αρκετά ζεστό ώστε να λιώσει γυαλί, χαλκό και αλουμίνιο και να ξεκινήσει την καύση των γύρω υλικών.
Σφάλματα DC τόξου συμβαίνουν στην καλωδίωση DC των φωτοβολταϊκών συστημάτων.
Σχηματικό διάγραμμα– Ηλιακό σύστημα μετατροπέα χορδών με απροστάτευτη καλωδίωση DC. Η καλωδίωση, οι αρμοί και ο ηλεκτρικός εξοπλισμός που εκτίθενται σε σφάλματα DC τόξου εμφανίζονται με κόκκινο χρώμα
Υπάρχει πρόβλημα στο ηλεκτρικό σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος; ΟΧΙ
Το τόξο δεν θεωρείται κοινός κίνδυνος σε κανονικά ηλεκτρικά συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο ότι τα πρότυπα, οι πρακτικές και οι σχεδιασμοί εξαρτημάτων της ηλεκτρικής βιομηχανίας έχουν εξελιχθεί τα τελευταία 100 χρόνια περίπου σε ένα σημείο όπου οι σύγχρονες εγκαταστάσεις AC είναι πολύ ασφαλείς.
Το τόξο είναι λιγότερο ζήτημα στα συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, επειδή τα τόξα AC τείνουν να εξαφανίζονται αυτόματα καθώς η τάση εναλλάσσεται, περνώντας από 0 βολτ εκατό φορές ανά δευτερόλεπτο για τυπικές παροχές δικτύου. Για να είναι αυτοσυντηρούμενο ένα τόξο, οι προϋποθέσεις για την εκκίνηση του τόξου πρέπει να υπάρχουν συνεχώς. Το DC παραμένει σε συνεχή τάση και μόλις δημιουργηθεί ένα τόξο, θα συνεχιστεί όσο η τάση DC
Εμφανίζονται σφάλματα DC τόξου σε όλα τα ηλιακά συστήματα; ΟΧΙ
Σφάλματα DC τόξου συμβαίνουν μόνο σε συστήματα αντιστροφέα χορδών που έχουν μη προστατευμένα κυκλώματα τάσης DC πάνω από περίπου 80 volt DC.
Πού στο ηλιακό σύστημα συμβαίνουν σφάλματα DC τόξου;
Σφάλματα μπορεί να προκύψουν οπουδήποτε στην καλωδίωση DC που τρέχει από τις ηλιακές μονάδες στην οροφή έως το μετατροπέα χορδών που συνήθως εγκαθίσταται δίπλα στον κύριο πίνακα διανομής. Υπάρχουν περίπου 26 συνδέσεις στο κύκλωμα DC ενός μικρού οικιακού ηλιακού συστήματος (2kW) που πραγματοποιούνται επιτόπου από τον ηλιακό εγκαταστάτη και περίπου 50 συνδέσεις σε ένα σύστημα 5kW. Όλες αυτές οι συνδέσεις που πραγματοποιούνται από τον ηλιακό εγκαταστάτη είναι πιθανό σημείο αποτυχίας.
Υπάρχουν επίσης πρόσθετες συνδέσεις εντός των ηλιακών μονάδων, μονωτών DC και του μετατροπέα συμβολοσειράς που είναι πιθανά σημεία βλάβης.
Ποιοι είναι οι τύποι βλαβών DC τόξου που συμβαίνουν σε ηλιακά συστήματα που χρησιμοποιούν μετατροπείς συμβολοσειράς;
Υπάρχουν τρεις συνηθισμένοι τύποι βλαβών DC τόξου:
Σειρά– Ένα τόξο σειράς εμφανίζεται όταν μια σύνδεση διακόπτεται ενώ το PV παράγει ρεύμα. Οποιαδήποτε διακοπτόμενη σύνδεση στο κύκλωμα DC έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει σφάλμα DC τόξου. Αυτές οι συνδέσεις μπορεί να περιλαμβάνουν συγκολλημένους συνδέσμους μέσα στη μονάδα, συνδέσεις καλωδίων τύπου συμπίεσης, συνδέσεις που χρησιμοποιούνται στα καλώδια καλωδίων που συνδέονται με φωτοβολταϊκές μονάδες, συνδέσεις σε μονωτές DC, συνδέσεις στο μετατροπέα, οποιοδήποτε κύκλωμα DC στο μετατροπέα ή οποιαδήποτε από τις καλωδιώσεις DC στο κύκλωμα χορδών.
Παράλληλο– Τα παράλληλα τόξα συμβαίνουν όταν υπάρχει βλάβη στο σύστημα μόνωσης και οι ροές ρεύματος μεταξύ θετικών και αρνητικών. Δύο αγωγοί αντίθετης πολικότητας στο ίδιο κύκλωμα DC λειτουργούν συχνά σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους. Η μόνωση μεταξύ των δύο καλωδίων μπορεί να καταστεί αναποτελεσματική λόγω των ζώων που μασάνε, της UV διάσπασης, της ευθραυστότητας, της ρωγμής, της εισόδου υγρασίας και της μηχανικής βλάβης. Τα παράλληλα σφάλματα τόξου μπορούν να συνεχιστούν κατά μήκος των αγωγών προς τα υλικά καύσης συστοιχιών.
Στο έδαφος– Αυτό το σφάλμα απαιτεί μόνο τη διακοπή γείωσης ενός συστήματος μόνωσης. Αυτό μπορεί να είναι το πλαίσιο της ηλιακής μονάδας, η τοποθέτηση ηλιακής συστοιχίας, η οροφή ή οποιαδήποτε άλλη γειωμένη επιφάνεια.
Συχνά ένα σφάλμα μπορεί να ξεκινήσει ως ένας τύπος σφάλματος (π.χ. σφάλμα σειράς) αλλά να εξελιχθεί σε διαφορετικό τύπο σφάλματος (π.χ. παράλληλο σφάλμα).
Τι μπορεί να προκαλέσει σφάλμα DC τόξου;
Βλάβη της συνέχειας του αγωγού λόγω:
·Χαλαροί σύνδεσμοι λόγω κακής εγκατάστασης
·Χαλαροί σύνδεσμοι λόγω κακής ποιότητας συνδέσεων
·Διάβρωση των αρθρώσεων με την πάροδο του χρόνου
Κατανομή του συστήματος μόνωσης:
·Αποικοδόμηση μόνωσης με την πάροδο του χρόνου λόγω έκθεσης σε υπεριώδη ακτινοβολία
·Η μόνωση σπάει με την πάροδο του χρόνου λόγω αλλαγών στη θερμοκρασία (ζεστό– κρύο)
·Υποβάθμιση της μόνωσης λόγω γήρανσης
·Ζημιά στη μόνωση από τρωκτικά, έντομα και πουλιά
·Ζημιά στη μόνωση κατά την εγκατάσταση
·Ζημιά στη μόνωση από μελλοντικές οικοδομικές εργασίες
·Εισαγωγή νερού σε καλώδια, αγωγούς.
·Εισαγωγή νερού σε μονωτές DC από κακή εγκατάσταση
·Εισαγωγή νερού σε μονωτές DC λόγω της υποβάθμισης των σφραγίδων με την πάροδο του χρόνου
·Εισαγωγή νερού στο μετατροπέα
·Εισαγωγή νερού σε ηλιακή μονάδα ή κουτί διακλάδωσης
Μήπως το DC τόξου βλάπτει κάτι που πρέπει να ανησυχεί;ΝΑΙ
Τα σφάλματα DC DC έχουν αναγνωριστεί ως η κύρια αιτία περισσότερων από 400 οικιακών και εμπορικών πυρκαγιών στην Αυστραλία– κτιριακές πυρκαγιές που διακινδυνεύουν την ασφάλεια των επιβατών και προκαλούν ζημιά στην περιουσία. Τα σφάλματα DC τόξου προκαλούν επίσης σημαντική ζημιά στον ηλιακό εξοπλισμό.
Τα υψηλής ποιότητας εξαρτήματα καλωδίωσης DC μπορούν να επιλεγούν και να εγκατασταθούν με τη μεγαλύτερη δυνατή προσοχή. Ωστόσο, η μόνωση του καλωδίου και η υποβάθμιση του αγωγού θα συμβούν με την πάροδο του χρόνου, κάτι που μπορεί να προκαλέσει σφάλμα DC τόξου.
Εάν δείτε ή ακούσετε σφάλμα DC τόξου, μπορείτε να απενεργοποιήσετε τον μετατροπέα σας να σταματήσει το τόξο;ΟΧΙ
Σφάλματα DC τόξου συμβαίνουν στην καλωδίωση DC κάτω από την ηλιακή συστοιχία, οπουδήποτε κατά μήκος της καλωδίωσης DC από την ηλιακή συστοιχία στην οροφή έως το μετατροπέα χορδών και ακόμη και μέσα στον μετατροπέα χορδών. Η απενεργοποίηση του μετατροπέα δεν απενεργοποιεί την καλωδίωση DC. Η καλωδίωση DC από την ηλιακή συστοιχία στον μετατροπέα είναι ζωντανή κάθε φορά που ο ήλιος λάμπει και δεν υπάρχει καμία μέθοδος για την απομόνωση αυτής της καλωδίωσης. Έτσι, η απενεργοποίηση του μετατροπέα δεν θα σβήσει ένα σφάλμα DC τόξου. Ανάλογα με τη θέση του σφάλματος, η λειτουργία του DC Isolator στην οροφή μπορεί να απομονώσει το σφάλμα και να σβήσει το τόξο, ωστόσο αυτό θα απαιτήσει την πρόσβαση στην οροφή και τον εντοπισμό του κατάλληλου μονωτήρα DC. Η διακοπή ενός σφάλματος τόξου DC με έναν απομονωτήρα δεν είναι χωρίς τους δικούς της κινδύνους και θα θεωρείται μόνο ως έσχατη λύση.
Οι μετατροπείς συμβολοσειράς με ενσωματωμένη προστασία από σφάλματα τόξου παρέχουν προστασία για όλους τους τύπους βλαβών DC;ΟΧΙ
Υπάρχουν ορισμένοι μετατροπείς συμβολοσειρών διαθέσιμοι τώρα με ενσωματωμένο εντοπισμό βλαβών τόξου. Ωστόσο, αυτά ΔΕΝ εντοπίζουν και απομονώνουν όλους τους τύπους βλαβών DC τόξου που αναφέρονται παραπάνω.
Οι μετατροπείς με ενσωματωμένη ανίχνευση τόξου αναγνωρίζουν σφάλμα DC τόξου χρησιμοποιώντας θόρυβο στην καλωδίωση DC που παράγεται από το τόξο. Μόλις εντοπιστεί ένα τόξο, το κύκλωμα DC στον μετατροπέα θα απομονωθεί. Αυτό θα σβήσει α‘σειρά’ τόξο αλλά ΔΕΝ θα σβήσει a‘παράλληλο’ ή‘έδαφος’ τόξο σφάλματος. Η καλωδίωση DC κάτω από την ηλιακή συστοιχία και κάτω στον μετατροπέα θα παραμείνει ζωντανή όταν το κύκλωμα DC είναι απομονωμένο στον μετατροπέα. Ένα παράλληλο ή γήινο σφάλμα θα συνεχίσει να δημιουργεί τόξα στα ηλιακά συστήματα χρησιμοποιώντας μετατροπείς χορδών με προστασία από σφάλμα DC.
Εμφανίζονται σφάλματα DC τόξου μόνο σε μονωτές DC;ΟΧΙ
Υπάρχει μια κοινή πεποίθηση σε ορισμένους ηλιακούς εγκαταστάτες ότι τα σφάλματα τόξου DC εμφανίζονται μόνο σε μονωτές DC Αυτό δεν είναι σωστό. Σφάλματα DC τόξου συμβαίνουν όπου υπάρχουν αρμοί στα καλώδια DC, βλάβη της συνέχειας του καλωδίου ή βλάβη της μόνωσης. Αυτό συμβαίνει στις ηλιακές μονάδες, στους συνδετήρες DC, στις καλωδιώσεις DC, στις συνδέσεις στους μονωτές DC ή στο εσωτερικό του μετατροπέα.
Είναι η αφαίρεση των μονωτών Rooftop DC μια επιλογή για τη μείωση των βλαβών τόξου DC;ΟΧΙ
Η μη εγκατάσταση μονωτικών DC στον τελευταίο όροφο σίγουρα θα εξαλείψει την πιθανότητα αποτυχίας τους στο μέλλον. Ωστόσο, η βασική ηλεκτρική θεωρία υπαγορεύει ότι είναι απαραίτητο να μπορούμε να απομονώσουμε μια γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πηγή. Για παράδειγμα, εάν προκύψει σφάλμα στην καλωδίωση DC στην κοιλότητα οροφής ή οπουδήποτε μεταξύ των ηλιακών μονάδων και του μετατροπέα χορδών, το σύστημα πρέπει να διαθέτει έναν τρόπο απενεργοποίησης της τροφοδοσίας για την απομόνωση του σφάλματος. Εάν ένα άτομο ήταν αρκετά ατυχές για να έρθει σε επαφή με την καλωδίωση DC, η τυπική διαδικασία ασφαλούς διάσωσης είναι η απομόνωση της παροχής πριν επιχειρήσετε διάσωση.
Έτσι, παρόλο που η αφαίρεση του μονωτήρα DC στον τελευταίο όροφο μπορεί να φαίνεται σαν ένας εύκολος τρόπος για να αποτραπεί η αποτυχία τους, δεν είναι πρακτικό να αφήσετε το σύστημα χωρίς κανένα τρόπο απομόνωσης της ηλιακής συστοιχίας σε περίπτωση σφάλματος ή ατυχήματος.
Η απομάκρυνση των μονωτών DC θα αποτρέψει σφάλματα DC τόξου;ΟΧΙ
Σφάλματα DC τόξου συμβαίνουν όπου υπάρχουν αρμοί στα καλώδια DC, βλάβη της συνέχειας του καλωδίου ή βλάβη της μόνωσης του καλωδίου. Εάν ένας μονωτής DC αντικαταστάθηκε με ένα κουτί διακλάδωσης ή ένα κουτί σύνδεσης DC, θα συνεχίσουν να εμφανίζονται σφάλματα σε αυτό το σημείο καθώς και άλλα σημεία στο κύκλωμα DC.
Η πιο αποτελεσματική προσέγγιση για την αποτροπή βλαβών τόξου DC είναι η εξάλειψη της παρουσίας επικίνδυνων τάσεων DC με χρήση μικρο-μετατροπέων ή η χρήση ορισμένων βελτιστοποιημένων συστημάτων DC με ασφαλές DC.
Αυξάνεται η πιθανότητα βλαβών DC τόξου καθώς τα ηλιακά συστήματα με μετατροπείς συμβολοσειράς γερνούν;ΝΑΙ
Η πιθανότητα σφάλματος DC τόξου αυξάνεται καθώς γερνά τα ηλιακά συστήματα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ενώσεις στην καλωδίωση DC διαβρώνουν με την πάροδο του χρόνου αυξάνοντας την σύνθετη αντίσταση, προκαλώντας θερμότητα και τη διάσπαση της συνέχειας της άρθρωσης με αποτέλεσμα ένα σφάλμα DC τόξου. Επίσης, οι στεγανοποιήσεις σε απομονωτές, αγωγούς κ.λπ. υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου επιτρέποντας την αύξηση του νερού, η οποία μπορεί να προκαλέσει σφάλμα DC.
Τα τρωκτικά, τα έντομα, τα πουλιά μπορούν να καταστρέψουν τη μόνωση, τα μελλοντικά έργα μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στη μόνωση ή η μόνωση μπορεί απλά να υποβαθμιστεί με την πάροδο του χρόνου.
Είναι αλήθεια ότι εφόσον ένα ηλιακό σύστημα DC είναι εγκατεστημένο σύμφωνα με τα Αυστραλιανά Πρότυπα (AS5033) και χρησιμοποιούνται καλής ποιότητας εξοπλισμός και πρακτικές εγκατάστασης, τότε το σύστημα είναι‘ασφαλής’?ΟΧΙ
Υπήρξαν πολλές περιπτώσεις πυρκαγιών που έχουν ξεκινήσει λόγω εξοπλισμού που εξετάστηκε‘υψηλή ποιότητα’ τη στιγμή της εγκατάστασής του, μόνο που είχε ανακαλέσει ο κατασκευαστής χρόνια αργότερα λόγω ελαττωμάτων κατασκευής ή σχεδιασμού. Συχνά αυτά τα ελαττώματα δεν εμφανίζονται έως ότου το σύστημα λειτουργεί για αρκετά χρόνια.
Η εγκατάσταση ηλιακών συστημάτων σε οροφές είναι μια δύσκολη και μερικές φορές επικίνδυνη εργασία, ιδιαίτερα σε συχνά ζεστές και δυσάρεστες συνθήκες. Αυτές οι συνθήκες δεν συμβάλλουν στην τέλεια κατασκευή και χρειάζεται μόνο ένα στιγμιαίο σφάλμα συγκέντρωσης για να μην σφίξετε ένα κουτί διακλάδωσης ή έναν απομονωτήρα DC στη σωστή ροπή– που τελικά θα αποτύχει λόγω εισροής νερού. Η πρακτική εμπειρία είναι ότι ακόμη και ο καλύτερος έμπορος μπορεί να κάνει λάθη περιστασιακά και με συστήματα DC αυτά τα λάθη μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες.
Τα αυστραλιανά πρότυπα (ιδιαίτερα AS5033) καταβάλλουν κάθε δυνατή προσπάθεια για να εξαλείψουν όλες τις πιθανές αιτίες βλαβών DC τόξου σε ένα ηλιακό σύστημα. Υπάρχουν αυστηρά καθεστώτα επιθεώρησης (πολύ περισσότερο από οποιαδήποτε κανονική ηλεκτρική εγκατάσταση) και εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά παραδείγματα καταστροφικών βλαβών DC τόξου που συμβαίνουν καθημερινά στα ηλιακά συστήματα DC στην Αυστραλία. Αυτό από μόνο του θα πρέπει να απαντήσει στο ερώτημα σχετικά με το αν η τήρηση των υφιστάμενων αυστραλιανών προτύπων αρκεί για την εξάλειψη των βλαβών DC.
Ο μόνος τρόπος για να εξαλειφθεί ο κίνδυνος βλαβών DC είναι να εξαλειφθεί η ίδια η επικίνδυνη τάση DC από το σύστημα ή να χρησιμοποιηθεί μια τεχνολογία ειδικά σχεδιασμένη για τη μείωση της τάσης του συστήματος σε ασφαλή επίπεδα σε περίπτωση βλάβης.
Μπορεί η τακτική συντήρηση να αποτρέψει βλάβες τόξου στα ηλιακά συστήματα με μετατροπείς χορδών και μη προστατευμένη καλωδίωση DC;ΟΧΙ
Υπάρχει μια κοινή πεποίθηση ότι εάν ένα ηλιακό σύστημα DC με απροστάτευτη καλωδίωση DC μέσης τάσης είναι εγκατεστημένο σύμφωνα με τα αυστραλιανά πρότυπα AS5033 και συντηρείται τακτικά, είναι απολύτως ασφαλές. Αυτό δεν είναι αληθινό. Ένας ηλιακός εγκαταστάτης μπορεί να διατηρεί τακτικά ένα ηλιακό σύστημα. Ωστόσο, ακόμη και εκείνο το βράδυ μετά την επιθεώρηση ή οποιαδήποτε νύχτα μετά την επιθεώρηση, ένα τρωκτικό, πάσσο κ.λπ. μπορεί να δαγκώσει μέσω της μόνωσης της καλωδίωσης DC. Όταν ο ήλιος ανατέλλει, οι ηλιακοί συλλέκτες αρχίζουν να παράγουν ενέργεια, οι γυμνοί αγωγοί γίνονται ζωντανοί προκαλώντας βλάβη τόξου DC και φωτιά. Είναι πρακτικά αδύνατο για έναν ηλιακό εγκαταστάτη να ελέγξει ότι όλες οι στεγανοποιήσεις είναι αδιάβροχες αποτρέποντας την είσοδο νερού και επίσης να ελέγξετε ότι όλες οι συνδέσεις των καλωδίων δεν είναι διαβρωμένες και υπόκεινται σε υψηλή αντίσταση.
Απλώς δεν υπάρχει πρόγραμμα συντήρησης που να μπορεί να αποτρέψει βλάβη τόξου DC σε ηλιακά συστήματα με μετατροπείς χορδών και απροστάτευτη καλωδίωση DC.
Αυτό συμβαίνει μόνο στην Αυστραλία;ΟΧΙ
Οι Ηνωμένες Πολιτείες ηγούνται της Αυστραλίας στην αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος. Το 2014, εισήγαγαν μέσω του Εθνικού Ηλεκτρικού Κώδικα (NEC), απαιτήσεις ταχείας διακοπής λειτουργίας σε ηλιακές συστοιχίες. Αυτό απενεργοποιεί το καλώδιο DC από την οροφή στον μετατροπέα όταν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο. Αν και αυτό βοήθησε, τα περιστατικά βλάβης DC με το ηλιακό σύστημα συνεχίστηκαν. έτσι σχεδιάζουν τώρα να εισαγάγουν μέτρα σύμφωνα με το NEC2017 σχετικά με την ταχεία διακοπή στάθμης ηλιακού πλαισίου για να περιορίσουν τη μέγιστη τάση DC εντός των συστοιχιών σε 80V DC ή χαμηλότερη όταν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο. Η ταχεία απενεργοποίηση του ηλιακού πλαισίου θα παρέχει βελτιωμένη ασφάλεια για υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης και όποιον μπορεί να έρθει σε επαφή με το ηλιακό σύστημα.
Το Ηνωμένο Βασίλειο αναγνώρισε το πρόβλημα και διεξήγαγε λεπτομερή έρευνα για τις ηλιακές πυρκαγιές που προκλήθηκαν από σφάλματα DC DC.
(Αναφορά από https://www.acsolarwarehouse.com/)
