Villanyszerelők Lapja

Szabványok

Napelemes energiaellátó rendszerek

Navigálás a változó előírások tengerében 58.

2018. május 16. | Rátai Attila villamosmérnök, műszaki felügyelő |  134 | |

Napelemes energiaellátó rendszerek

E havi cikkünkben az MSZ HD 60364-7-12:2006 szabványról ejtünk szót. A szabvány pontos megnevezése: „Épületek villamos berendezéseinek létesítése. 7-712. rész: Különleges berendezésekre vagy helyiségekre vonatkozó követelmények. Napelemes (PV) energiaellátó rendszerek különleges berendezésekre vagy helyiségekre vonatkozó követelmények.” Nem lesz hosszú, ugyanis nem a világ leghosszabb szabványáról beszélünk.

Alkalmazási terület

Túl nagy titkot nem árulok el: a szabvány a napelemes (PV) energiaellátó rendszerekkel foglalkozik, beleértve a váltakozó áramú modulokat tartalmazó rendszereket is.

Meghatározások

PV-cella: alapvető PV-eszköz, amely elektromos áramot képes előállítani, ha napsugárzás vagy a napsugárzáshoz hasonló fény éri. A PV-modul összekötött PV-cellákból áll, és összeállításából adódóan a környezettől teljesen védve kell, hogy legyen. A PV-modulokból állnak a PV-modul-sorok, amelyek sorba kapcsolt PV-modulokat tartalmaznak. A PV-panelek a PV-modulok és más szükséges alkotóelemek mechanikailag és villamossal integrált összeállítása egyenáramú tápegység létrehozására.

A PV-panelek PV-modul-sorait villamosan a PV-panel összekötő dobozába csatlakoztatjuk. Itt lehet elhelyezni a védelmi eszközöket is.

A PV-generátor és a PV-panelek összeállítása. A PV-generátor összekötő doboza az a doboz, amelyben az összes PV-panel van villamosan összekötve; itt lehet elhelyezni a védelmi eszközöket is.

A PV-modulsor-kábellel, illetve vezetékkel a PV-modulokat kötik össze, hogy PV-modul-sort kapjanak. A PV-panelkábel vagy vezeték a PV-panel kimeneti kábele, míg a PV egyenáramú főkábel vagy vezeték a PV-generátor összekötő dobozát csatlakoztatja a PV-inverter egyenáramú csatlakozókapcsaihoz.

A PV-inverter az az eszköz, amely az egyenfeszültséget és az egyenáramot váltakozó feszültséggé és váltakozó árammá alakítja. A PV-inverter váltakozó áramú kapcsait a PV-tápkábel, illetve vezeték csatlakoztatja a villamos berendezéshez. PV váltakozó áramú modulról akkor beszélünk, ha a PV-modulok és a PV-inverter úgy van kialakítva, hogy az egyenáramú oldal nem hozzáférhető, azaz az összeállításnak csak váltakozó áramú interfész csatlakozókapcsai vannak. Végül el is jutottunk a PV-berendezéshez, amely fogalom a komplett összeszerelt PV energiaellátó rendszert mint berendezést takarja.

Feszültséggel és árammal kapcsolatos fogalmak

Üresjárási feszültség, UOC STC a szabványos vizsgálati feltételek mellett: terheletlen (nyitott) PV-modulnak, PV-modul-sornak, PV-panelnek, PV-generátornak vagy PV-inverter DC oldalának a feszültsége szabványos vizsgálati feltételek mellett (EN 60904-3 szabvány szerinti vizsgálati feltételek). Rövidzárási áram, ISC STC a szabványos vizsgálati feltételek mellett: PV-modul, PV-modul-sor, PV-panel, PV-generátor rövidzárási árama szintén szabványos vizsgálati feltételek mellett. A napelemes rendszerek egyenáramú oldala a PV-berendezésnek a PV-cellától a PV-inverter egyenáramú csatlakozó kapcsáig tartó része, a váltakozó áramú oldala a PV-berendezésnek a PV-inverter váltakozó áramú csatlakozó kapcsaitól a PV-tápkábelnek a villamos berendezéssel lévő csatlakozási pontjáig tart.

Egyszerű elválasztás

Ahogy már említettük, a napelemes rendszereknél fontos az egyszerű elválasztás fogalma, ami az áramkörök között vagy az áramkör és a föld között legalább alapszigeteléssel megvalósított elválasztás. (Ezt általában az inverter tudja, hogyha DC/AC oldal közötti egyszerű elválasztásról beszélünk.)

A rendszer földelési típusai

Az egyenáramú oldal egyik aktív vezetőinek a földelése csakis akkor megengedett, ha az egyenáramú oldal és a váltakozó áramú oldal között legalább egyszerű elválasztás van. A szabvány előírja, hogy ha létesítenek is ilyen csatlakozást, a korrózió elkerülésének céljából legyen villamos csatlakozás is.

Napelemes rendszerek áramütés elleni védelme

Alapvető előírás, hogy a PV-szerkezeteket az egyenáramú oldalon mindig feszültség alatt állónak kell tekinteni, még akkor is, ha a rendszer le van kapcsolva a váltakozóáram-oldalról. Logikus, amíg napfény éri, addig a PV-modulokon, PV-paneleken stb. kimeneti feszültség van. Ahhoz, hogy ne legyen a kimenetén feszültség, le kell takarni.

Védelem SELV- és PELV-törpefeszültséggel

Ha a védelmet SELV- és PELV-törpefeszültséggel oldjuk meg, akkor a kimeneti feszültség nem haladhatja meg a 120 V egyenfeszültséget. Érdekes, hogy a szabvány ebben az esetben a közvetlen és közvetett érintés elleni együttes védelemről beszél – azaz együttes alap és hibavédelemről. (A SELV- és PELV-törpefeszültséggel való védelmi mód ugyanis egyszerre gondoskodik az alapvédelemről és a hibavédelemről is.)

Védelem a táplálás önműködő lekapcsolásával

A szabvány leírja, hogy a táplálás önműködő lekapcsolásával megvalósított védelmi mód alkalmazása egyenáramú oldalon olyan speciális intézkedéseket igényel, amelyek jelenleg megfontolás alatt állnak. Mondhatnám röviden, hogy egyelőre ilyenek nincsenek. Nézzük akkor a váltakozó oldalt. A váltakozó áramú oldalon viszont a PV-tápkábelt vagy vezetéket a fogyasztókészüléket tápláló áramkör önműködő lekapcsolására szolgáló védelmi eszköz tápoldalához kell csatlakoztatni. A védelem céljára II. év. osztály vagy azzal egyenértékű szigetelés alkalmazása inkább az egyenáramú oldalon ajánlott. Az egyenáramú oldalon védelem céljából a környezet elszigetelésén alapuló védelmi mód és földeletlen helyi egyenpotenciálú összekötésen alapuló védelmi mód alkalmazása tilos.

Áram-védőkapcsoló használata

B típusú áram-védőkapcsolót akkor kell a táplálás önműködő lekapcsolására használni, ha a DC és AC oldal között nincsen legalább egyszerű elválasztás. Ha az inverter kialakítása olyan, hogy nem tud a villamos berendezésbe hibaáramot juttatni, akkor nem szükséges az előbb említett B típusú áram-védőkapcsoló alkalmazása.

Túlterhelés-védelem az egyenáramú oldalon

PV-modulsor- és PV-panelkábelek vagy vezetékek túlterhelés-védelmét akkor lehet elhagyni, ha a kábelek vagy vezetékek megengedett árama bármely helyen legalább 1,25-szöröse az ISC STC értékének. A PV-főkábel vezeték túlterhelés-védelmét akkor lehet elhagyni, ha a megengedett áram legalább 1,25-szöröse a PV-generátor ISC STC értékének. Fontos, hogy ezek a követelmények vagy engedmények csak a kábelekre vagy vezetékekre vonatkoznak. A PV-modulok védelmének kialakításánál figyelembe kell venni a gyártók utasítását is.

Zárlatvédelem

A PV-tápkábelt vagy tápvezetéket a váltakozó áramú oldalon védeni kell a zárlati árammal vagy túlárammal szemben a váltakozóáramú-oldal csatlakozási pontjánál elhelyezett védelmi eszközzel.

Elektromágneses zavarok (EMI) elleni védelem épületekben

Villámvédelemben jártasak jól ismerik a következő tanács fontosságát. A villám által indukált feszültségeket a lehető legkisebb vezetőhurkokra törekedve kell minimalizálni.

A villamos szerkezetek kiválasztása és szerelése

A kulcs a termékszabványoknak való megfelelés. A PV-modulok például az EN 61215-nek, az összekötő dobozok, illetve a kapcsoló- és vezérlőberendezések az EN61439-nek, és így tovább. Egyenáramú oldalon ajánlott a II. érintésvédelmi osztályú szerkezetek használata UOC STC ≥ 120 V esetén.

Üzemi feltételek és külső hatások

Az egyenáramú rész szerkezeteit az egyenfeszültségnek és egyenáramnak megfelelően kell megválasztani, gyártói utasításokat betartva. Ezek a gyártói utasítások vonatkoznak például a PV-modulok és a PV-inverter legnagyobb üzemi feszültségére vagy a PV-modul-sorok UOC STC feszültségére. Záródióda használata esetén a zárófeszültséget legalább a PV-modul-sor UOC STC feszültségének kétszeresére kell méretezni. A PV-modulokat úgy kell szerelni, hogy a térségben előforduló legerősebb napsugárzás esetén is le tudja adni a megfelelő működés biztosításához szükséges hőt.

Hozzáférhetőség

A szerelést úgy kell kivitelezni, hogy a gyártó által előírt karbantartási és szervizmunkálatokat balesetmentesen el lehessen végezni.

Kábel- és vezetékrendszerek

A PV vezetékezését úgy kell kialakítani, hogy a földzárlat és rövidzárlat kockázata a lehető legkisebb legyen. A szabvány ajánlja az egyerű kábelek, illetve köpenyes vezetékek használatát, vagy a vezetékezés külső hatásokkal szembeni védelmének megerősítését. Ilyen hatások lehetnek a szél, jegesedés, hőmérséklet és napsugárzás.

Leválasztás, kapcsolás és vezérlés

A PV-invertert mind egyenáramú, mind a váltakozó áramú részen el kell látni megfelelő leválasztóeszközzel, annak biztonságos karbantarthatósága érdekében. A leválasztó- és kapcsolóeszközök kiválasztásánál és szerelésénél, a közcélú táphálózatot tápforrásnak, a PV-berendezést pedig terhelésnek kell tekinteni. A PV-inverter DC oldalára szakaszolókapcsolót kell beépíteni. Minden összekötő dobozon (a PV-generátor és a PV-panel összekötő dobozain) egy figyelmeztető feliratot kell elhelyezni, miszerint a dobozban lévő aktív vezetők a PV-inverterről való leválasztás után is feszültség alatt maradhatnak.

Földelőberendezések, védővezetők és védő egyenpontenciálra hozó vezetők

Ha ilyeneket alkalmazunk, azokat az egyenáramú és a váltakozó áramú kábelekkel, vezetékekkel és szerelvényekkel párhuzamosan és – amennyire lehet – azokhoz közel kell elhelyezni a hurkok területének csökkentése érdekében.

Összefoglalva

Támaszkodjunk a gyártói utasításokra.

  • Tartsuk be az MSZ HD 60364 sorozat vonatkozó részeit, legyenek azok a biztonságra, a szerkezetek kiválasztására és szerelésére, vagy kifejezetten a napelemes energiaellátó rendszerekre vonatkozó követelmények.
  • Legyünk tisztában a különböző érintésvédelmi osztályú szerkezetek és védelmi módok működésével, kialakításával és a rájuk vonatkozó követelményekkel.