Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Villámvédelem

Mire jó a túlfeszültség-védelmi eszköz?

2020/7-8. lapszám | Kruppa Attila |  9768 |

Mire jó a túlfeszültség-védelmi eszköz?

Micsoda kérdés, hát túlfeszültség-védelemre! – Azért az alábbiakban rögtön látni fogjuk, hogy ennyire nem egyszerű a válasz, ugyanis a „túlfeszültség” sokféle lehet, és az sem mindegy, hogy milyen a túlfeszültség-védelmi eszköz. A cikkben arra is rámutatunk, hogy nemcsak azért időszerű a kérdéssel foglalkoznunk, mert nyár van, hanem mert a kérdés gyakoribb felvetődése bizonyos mértékben összefügg a megújuló energiatermelés terjedésével is.

Jóból is megárt a sok

A felhasználói villamos berendezések működtetését (döntő többségben) olyan közcélú hálózat biztosítja, melynek névleges fázisfeszültsége 230 V AC. Egy villamos szaklap hasábjain szükségtelen magyarázni, hogy a fizika kérlelhetetlen törvényei miatt a hálózat valamely pontján ténylegesen mérhető fesztültség ettől többé-kevésbé eltér. Azt azonban biztosítani kell, hogy a feszültség egy meghatározott tűrési értéknél nagyobb mértékben a hálózat egyetlen pontján se térjen el a névlegestől, hiszen az a felhasználói berendezések nem megfelelő működését vagy meghibásodását eredményezné. A jelen szabályok szerint ez a tűréshatár ±10%, ami – némi egyszerűsítéssel – azt jelenti, hogy a tényleges hálózati feszültségnek 207 és 253 V közé kell esnie, a közcélú hálózat bármely pontján, bármikor.

Adódik tehát a megállapítás, hogy a feszültség még a villamos szakmában sem olyasmi, aminek örülünk, ha több van belőle, mint kellene. Innen már tényleg csak egy ugrás annak az igénynek a megfogalmazódása, hogy védekezzünk a kelleténél nagyobb, azaz a „túlfeszültségek” ellen. És hát mi más lenne erre alkalmas, mint egy túlfeszültség-védelmi eszköz? Bármennyire is logikusnak tűnhet ez a gondolatmenet, az alábbiakból ki fog derülni, hogy a „túlfeszültség elleni védelem” és a „túlfeszültség-védelmi eszköz” közötti kapcsolat nem ennyire egyszerű és egyértelmű. Ahhoz, hogy ezt megértsük, először vizsgáljuk meg, hogy milyen jelenségek vezetnek túlfeszültség keletkezéséhez.

Miből ered a túlfeszültség?

A tankönyvek a túlfeszültségek okaként általában három jelenségkört (1. ábra) említenek.

1. ábra: A túlfeszültség keletkezéséhez vezető jelenségek három fő fajtája, és a hatásukra keletkező túlfeszültségek főbb jellemzői. A jelenségek egymással is társulhatnak, pl. zárlatot követő védelmi működés esetén.

Az egyik, hogy a feszültségnövekedés olyan hibajelenség miatt következik be, amely a háromfázisú hálózat csillagpontjának jelentős mértékű eltolódásához vezet. Ez lehet következménye a hálózat aszimmetrikus terhelésének, tartósan fennálló zárlatának, vagy – ami általában gyakoribb és jelentősebb hatással bír – az N-vezető szakadásának, esetleg az N- és a PE-vezető véletlen felcserélésének. Az így keletkező túlfeszültség az ún. TOV (temporary overvoltage), amelynek legmagasabb értéke a vonali feszültséggel azonos, ami a normál hálózatokon 400 V AC. A TOV időtartama nagyon változó, általában másodperc körüli, de tartósan, akár órákig is fennállhat a hálózaton.

A túlfeszültség másik oka az ún. kapcsolási tranziens (SEMP – switching electromagnetic pulse), amely egy áramkör be- vagy kikapcsolásakor jelenik meg, különösen akkor, ha a „kikapcsolást” valamilyen túláramvédelmi eszköz hajtja végre, zárlat bekövetkezése miatt. A SEMP csúcsértéke jellemzően legfeljebb 1-1,5 kV, amely gyorsan csillapodó rezgéssel néhány ezredmásodpercen belül elenyészik.

Túlfeszültség villám hatására is létrejöhet. Az így keletkező tüskeszerű impulzus (LEMP – lighting electromagnetic pulse) jellemzően nagyon rövid ideig tartó, többnyire az ezredmásodpercestől a néhány másodpercig terjedő aperiodikus rezgés, melynek csúcsértéke a 10 kV-os nagyságrendet is elérheti.

Van azonban egy negyedik jelenségkör is, amelyet nem szokás túlfeszültségek okai között megemlíteni. Ez az, amikor a hálózat feszültsége tartósan átlépi a felső tűréshatárt, de csak néhány volttal. Ez a feszültségnövekedés jellemzően a hálózatra csatlakozó megújuló energiaforrások, mindenekelőtt a háztartási napelemes rendszerek „terméke”, tulajdonképp egyfajta szabályozási rendellenesség (lásd keretes írás), amely hosszabb-rövidebb ideig mutatkozik a hálózaton. Eltérően a fentebb említett túlfeszültség-jelenségektől a feszültségnövekedésnek ez a fajtája gyors tönkremenetelt ugyan nem okoz, de kihat egyes fogyasztókészülékek működésére, pl. úgy, hogy a belső védelem lekapcsolja a készüléket a hálózatról. (Tulajdonképpen ez történik a napelemes rendszerek invertereivel is, bár ott nem elsősorban az inverter védelme a cél, hanem az, hogy a napelemes rendszer ne növelje túlzott mértékben a hálózat feszültségét.)

A fentiekből kiderül, hogy „túlfeszültség” legalább négy, nagyon eltérő jelenség következtében alakul ki, nagyon eltérő módon. Egy laikus felhasználó számára azonban – mondhatni – teljesen mindegy, hogy milyen eredetű túlfeszültség okoz neki problémát, ő a probléma megszüntetésére törekszik, és ehhez kézenfekvőnek tűnik a „túlfeszültség-védelmi” eszközök alkalmazása. Csakhogy, amint rögtön látjuk majd, a túlfeszültség fizikai jellemzőitől nem vonatkoztathatunk el, amikor azt vizsgáljuk, hogy mire jó a túlfeszültség-védelmi eszköz. Ahhoz, hogy erre válaszoljunk, érdemes megnéznünk, hogyan is működnek a túlfeszültség-védelmi eszközök.

A túlfeszültség-védelmi eszközök működési elve

A széles körben ismert túlfeszültség-védelmi eszközök azon a pofonegyszerű elven működnek, hogy a feszültségnövekedés idejére zárlatot okoznak a hálózaton. Aki már szerelt villanyt, és eközben okozott zárlatot, az tudja, hogy ez nem egy kifejezetten örömteli állapot, mert bár ilyenkor túlfeszültség valóban nincs, de egyáltalán semmilyen feszültség se, ezért ez nem igazán tűnhet szerencsés koncepciónak. A titok nyitja abban van, hogy a túlfeszültség-védelmi eszköz csak nagyon rövid időre okoz zárlatot, úgy, hogy az ne csak a felhasználó számára maradjon észrevétlen, de a hálózaton beépített zárlatvédelmi (túláramvédelmi) eszközöknek se kelljen működésbe lépniük. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a túlfeszültség-védelmi eszköz által okozott „zárlat” nem tarthat tovább 5-10 ezredmásodpercnél (2. ábra). Ebből azonban rögtön következik, hogy a zárlat okozásának elvén működő túlfeszültség-védelmi eszközök csak olyan túlfeszültségek ellen nyújthatnak „rendeltetésszerű” védelmet, amelyek nem tartanak tovább, mint néhány ezredmásodperc. És ebből következik az is, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök nem alkalmasak mindenféle túlfeszültség elleni védelemre. Itt elérkeztünk ahhoz a ponthoz, ahol újra kell gondolnunk viszonyunkat a címben feltett kérdéshez, és komolyabban is meg kell vizsgálnunk, mire jók, azaz mi ellen védenek a túlfeszültség-védelmi eszközök.

2. ábra: Egy szikraköz alapú túlfeszültség-védelmi eszköz ún. működési vizsgálata. Az alsó regisztrátumon jól látszik, ahogy a szikraköz a túlfeszültség-impulzus hatására begyújt, aminek hatására zárlati utánfolyó áram jelenik meg, majd nem egészen 1 ezredmásodpercen belül megszakítja a zárlatot okozó ívet annak érdekében, hogy az áramellátás folyamatos maradhasson. Ez a vizsgálat a túlfeszültség-védelmi eszközök termékvizsgálati szabványának (MSZ EN 61643-11) részét képezi, ezért nem kell aggódni, hogy a zárlat biztonsági kockázatot okoz.

Mi ellen véd a túlfeszültség-védelmi eszköz?

Az a szabványos magyar megnevezés, hogy „túlfeszültség-védelmi eszköz” (angol betűszóval SPD, azaz surge protective device), abban az értelemben mindenképp pontatlan, hogy nem olyan eszközökről beszélünk, amelyek mindenféle feszültségnövekedés ellen képesek hatásos védelmet nyújtani. Bár a megnevezésből ez nem derül ki, alkalmazásuk elsődleges célja az, hogy a villámok – közvetlen vagy közvetett – hatására keletkező túlfeszültség-impulzusokkal, vagyis a LEMP-ekkel szemben biztosítsanak védelmet. A túlfeszültség-védelmi eszközök tehát az előbb említett négy jelenségkörből mindössze egy ellen hivatottak védelmet nyújtani. Nem véletlen azonban, hogy itt azt a szófordulatot alkalmazzuk, hogy „hivatottak védelmet nyújtani”, mint ahogy az sem, hogy az előbb „rendeltetésszerű” védelemről beszéltünk. Valójában ugyanis a túlfeszültség-védelmi eszközök nemcsak a villám hatására keletkező túlfeszültség-impulzusok ellen nyújthatnak védelmet, hanem a kapcsolási tranziensek (SEMP-ek) és a kivitelezési hibák miatt bekövetkező feszültségnövekedések (TOV-k) ellen is. Ezek a védelmi funkciók azonban esetlegesek, egyrészt nagymértékben függenek attól, hogy milyen a túlfeszültség-védelmi eszköz belső felépítése, másrészt a „védelem” feladatának ellátása közben a túlfeszültség-védelmi eszközök maguk is tönkremennek. Lezárhatnánk persze ezt annyival, hogy örüljünk, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök (vagy pontosabban: a túlfeszültség-védelmi eszközökből kialakított túlfeszültség-védelmi rendszer) legalább a villámok hatása ellen védenek. Az is több mint a semmi, és legalább a félreértést tisztáztuk, hogy ez aztán mindenre jó. Kár lenne azonban figyelmen kívül hagyni, hogy az SPD-k, ha korlátozottan is, de bizonyos mértékben védelmet nyújthatnak más esetekben is.

A túlfeszültség-védelmi eszközök belső felépítése és működési jellemzőik     

Mielőtt tovább mennénk, szükséges megemlítenünk, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök belső felépítése és műszaki jellemzője változatos, és a „rendeltetésszerű” túlfeszültség-védelmet általában többféle ilyen eszközből összeállított túlfeszültség-védelmi rendszer látja el. Mondandónk szempontjából azonban azt kell kiemelnünk, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök a működési elv vázolásánál már említett pillanatnyi „zárlatot” eltérő módon hozzák létre.

Az eszközök egyik csoportjánál, a szikraközöknél a „zárlatot” két elektróda közötti átütés hozza létre. Az átütéshez a feszültségnek el kell érnie egy viszonylag jól meghatározott küszöbértéket, az úgynevezett begyújtási feszültséget, amelynek értéke 1,5 kV körüli. A begyújtási feszültség csökkentésének számos körülmény határt szab, így például az is, hogy a begyújtott szikraközben kialakuló ív oltása nem egyszerű. Ez rossz hír a „nem rendeltetésszerű” védelem lehetősége szempontjából, mert a TOV-k csúcsértéke legfeljebb 400 V AC, és a kapcsolási tranziensek csúcsa se nagyon haladja meg az 1 kV-ot. Következésképp egy szikraköztől ne nagyon várjuk, hogy akár csak korlátozott védelmet biztosítson az N- és a PE-vezető esetleges felcserélésekor, vagy a hálózat ki-be kapcsolgatásakor.

A túlfeszültség-védelmi eszközök másik csoportjánál, a varisztoroknál a „zárlatot” egy félvezető hozza létre belső ellenállásának csökkenésével. A varisztor elnevezés abból ered, hogy e félvezető alapú alkatrész ellenállása változik a rá kapcsolt feszültségtől függően. A feszültség és az ellenállás kapcsolata nem lineáris: a feszültséget az ún. határfeszültségig növelve az ellenállás alig csökken, azonban tovább növelve a feszültséget az ellenállás exponenciálisan csökken (3. ábra). Ez a karakterisztika lehetővé teszi, hogy a varisztor korlátozza a feszültségnek a határfeszültség fölé történő növekedését.

3. ábra: A szikraközök és a varisztorok feszültség-belső ellenállás karakterisztikájának sematikus ábrázolása. Jól látható, hogy a szikraközök belső ellenállása lényegében nullára csökken, amikor a kapocsfeszültség eléri a begyújtási feszültséget. A varisztorok belső ellenállása a feszültség növekedésével eleinte nem változik, majd a határfeszültséget (ahol a varisztoron folyó áram eléri az 1 mA-t) elérve gyorsuló mértékben csökken. Az ábra azt is mutatja, hogy a begyújtási, illetve határfeszültség hogyan viszonyul a különböző eredetű túlfeszültségek értékéhez.

A határfeszültséget úgy kell megválasztani, hogy a normál üzemi feszültség csúcsértékénél valamivel nagyobb legyen. A 230 V-os hálózatokon alkalmazott varisztorok határfeszültsége többnyire 400 V körüli érték, ami biztosítja, hogy a (hálózati feszültség tűréshatárát is figyelembe véve) kb. 350 V-os feszültségcsúcsok hatására se kezdjenek működni a túlfeszültség-védelmi eszközök. A 400 V-os határértéket azonban a kapcsolási tranziens és a csillagpont-eltolódás hatására bekövetkező feszültségnövekedés is elérheti, és így a varisztort működésre késztetheti. Ez abból a szempontból kétségkívül jó hír, hogy – ellentétben a szikraközökkel – a varisztorok esetében nem zárható ki, hogy védelmet képesek nyújtani ilyenkor. A legtöbb fogyasztókészülék ugyanis nem szereti a hálózaton megjelenő feszültségtüskéket, és különösen nem a 230 V AC (fázis) feszültség helyett a 400 V AC (vonali) feszültséget. Abból a szempontból viszont rossz hír, hogy az ilyen fajta feszültségnövekedést a varisztorok sem szeretik, olyannyira nem, hogy gyakorlatilag valós zárlati állapotba kerülnek, véglegesen. Ezen elcsodálkozhatunk, mert hogyan lehet az, hogy az olyan varisztor, amely képes lekezelni egy villám hatására keletkező több kV-os túlfeszültség-impulzust, akár több százszor is, mindössze 400 V hatására tönkremegy? A magyarázat nagyon prózai: a túlfeszültség-impulzus „levezetésekor” a varisztoron áram folyik, annyi ideig, ameddig tart a túlfeszültség. Ez az áram a varisztor belső ellenállásán hőt termel, amit a varisztornak (és környezetének) anélkül kell elviselnie, hogy túlzottan felmelegedne. Kicsit szakmaibban megfogalmazva: a túlfeszültség-impulzus energiáját a varisztornak biztonságosan kell disszipálnia. A kapcsolási tranziensek csúcsértéke valamivel kisebb ugyan, mint a villám hatására keletkező túlfeszültség-impulzusoké, de jóval hosszabb ideig tartanak, ezért energiájuk is nagyobb. Arról már nem is beszélve, hogy egy N-PE felcserélésekor előálló feszültségnövekedés gyakorlatilag korlátlan ideig tarthat, ezért itt a disszipálandó energia tulajdonképp végtelenül nagy. Ne csodálkozzunk ezek után, ha a varisztor az ilyen extrém igénybevétel hatására túlmelegszik, zárlatossá válik – végeredményben tönkremegy. A tönkrement varisztort ilyenkor jellemzően a hálózat részét képező túláramvédelmi eszköz választja le a hálózatról, mert a túlfeszültség-védelmi eszköz részét képező belső termikus védelem ehhez nem elég gyors.

4. ábra: A kép bal oldalán egy ép varisztor látható, a jobb oldalon pedig egy TOV hatására sérült darab. A sérülés jellege mutatja, hogy ez nem egy szokásos, az elhasználódásból/elöregedésből fakadó tönkremenetel, hanem egy „nem rendeltetésszerű” igénybevétel eredménye.

Lényeges megemlíteni azt is, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök egy részében nem csak szikraköz, vagy nem csak varisztor látja el a védelem feladatát, hanem e kettő soros vagy párhuzamos kombinációja. Azoknál az SPD-knél, ahol a soros kapcsolást alkalmazzák, a „nem rendeltetésszerű védelem” nem biztosított, mert a túlfeszültség-védelmi eszköz működéséhez a szikraköz begyújtása szükséges. Hangsúlyozni kell, hogy a soros kapcsolást egy-egy áramúton („póluson”) belül kell érteni. A TN-S hálózatokon alkalmazott 1+1 vagy 3+1 kapcsolású SPD-k, amelyekben a fázisvezető(k) és a N-vezető között (csak) varisztor, az N- és a PE-vezető között (csak) szikraköz van beépítve, ugyanúgy működik, mint a tisztán varisztoros (ún. 2+0 vagy 4+0 kapcsolású) SPD-k.      

Van-e egyáltalán értelme a „nem rendeltetésszerű” védelemről beszélni?

A varisztoros túlfeszültség-védelmi eszközök által biztosított „rendeltetésszerű” (LEMP elleni) és „nem rendeltetésszerű” (SEMP és TOV elleni) védelmi módok között két lényeges különbség van:

  • A „rendeltetésszerű” védelmi funkciót a szakszerűen beépített SPD hosszú időn keresztül képes ellátni. Az SPD-kre vonatkozó vizsgálati szabványok (MSZ EN 61643-11) részletesen meghatározzák, hogy milyen működési kritériumokat kell teljesíteni. A védelmi funkció működése, vagy az SPD elhasználódása (elöregedés miatti meghibásodás) az áramellátás folytonosságát többnyire nem érinti.
  • A „nem rendeltetésszerű” védelmi funkcióra nem vizsgálják az SPD-ket. (Ez még TOV-vel kapcsolatban is igaz, mert ott sem azt vizsgálják, hogy az SPD képes-e a feladatot ellátni, hanem azt, hogy biztonságosan megy-e tönkre a TOV hatására, azaz pl. nem gyullad ki.) Emiatt bizonytalan, hogy az SPD képes-e védelmet nyújtani, az legfeljebb csak járulékos haszna lehet a túlfeszültség-védelmi eszköz beépítésének. A védelmi funkció működése gyakran (TOV esetében pedig mindig) tönkremenetelhez vezet, ami az esetek többségében megszakítja az áramellátás folytonosságát, mert a hálózati túláramvédelem működését váltja ki.  

Ezek alapján úgy tűnhet, értelmetlen a varisztorok által biztosított „nem rendeltetésszerű” védelemről beszélni. Nézőpont kérdése. A kapcsolási tranziensek és a TOV-k ellen jelenleg nincs széles körben alkalmazható védelem. Ebben a helyzetben miért ne értékeljük azt, ha egy varisztoros SPD saját tönkremenetele árán megóvott bennünket a kazán, a TV és más, érzékeny elektronikát tartalmazó készülékeink tönkremenetelétől? Akinek van ilyen tapasztalata, az utólag általában örül, hogy csak az SPD-t kell kicserélni. A túlfeszültség-védelmi eszközök gyártói persze többnyire az átellenes oldalról tapasztalják meg ezeket a helyzeteket. Mivel a „nem rendeltetésszerű” védelem az SPD tönkremenetelével jár (4. ábra), melynek okáról (a kapcsolási tranziensről vagy TOV-ről) a tulajdonosnak nincs tudomása (esetleg az érintettek megpróbálják azt tagadni), a sérült SPD-k gyakran minőségi reklamáció formájában kerülnek vissza a gyártóhoz. A gyártó ebben a helyzetben kétféleképp reagálhat: vagy felvállalja, hogy az ilyen reklamációs eseteket kivizsgálja, és elmagyarázza, hogy az SPD éppúgy áldozata az ilyen jellegű feszültségnövekedésnek, mint hiányában a TV vagy valamely egyéb készülék lett volna, vagy pedig olyan SPD-t fejleszt, amelyik ellenáll a TOV hatásának. Az utóbbi természetesen azt jelenti, hogy a hálózaton megjelenő TOV hatására nem az SPD, hanem valamelyik fogyasztókészülék sérül majd – hiszen ebben az esetben a fogyasztókészülékek mindenféle védelem nélkül maradtak. (Csak kiegészítésképp jegyezzük meg, hogy az MSZ EN 61643-11 szabvány 7.2.8 és 8.3.8. szakasza alapján mindkét választás teljesen szabályos a gyártó részéről, és akár így, akár úgy reagál TOV-re a túlfeszültség-védelmi eszköz, az biztonsági kockázatot nem jelenthet, hiszen ezt a szabványossági vizsgálat során tesztekkel ellenőrzik.) Mindezek alapján kár lenne figyelmen kívül hagyni a varisztoros SPD-k által kínált e védelmi lehetőséget, akkor is, ha az meglehetősen bizonytalan.

Összefoglalás

A címben feltett kérdésre a leírtak alapján azt a választ adhatjuk, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök – nagy általánosságban megfogalmazva – természetesen túlfeszültség-védelmi célra szolgálnak, de ez nem azt jelenti, hogy képesek mindenféle feszültségnövekedéssel szemben hatásos védelmet nyújtani. Arról, hogy a különböző felépítésű túlfeszültség-védelmi eszközöknél a védelemnek milyen a lehetősége, az 1. táblázat ad áttekintést. A fentiek azonban arra is rávilágítanak, hogy a „nem rendeltetésszerű” védelem lehetőségének kihasználása a túlfeszültség-védelmi eszközök mélyebb ismeretét igényli – ami persze nem árt akkor sem, ha az ember csak a villámcsapások hatása ellen akar védekezni.

1. táblázat: A különböző eredetű túlfeszültségekkel szemben a különböző felépítésű túlfeszültség-védelmi eszközök által biztosított védelem.

SPD felépítése LEMP SEMP TOV Szabályozási rendellenesség
Szikraköz hatásos („rendeltetésszerű” védelem) bizonytalan („nem rendeltetésszerű” védelem) nem hatásos nem hatásos
Varisztor hatásos („rendeltetésszerű” védelem) bizonytalan („nem rendeltetésszerű” védelem) bizonytalan („nem rendeltetésszerű” védelem) nem hatásos
Szikraköz + varisztor hatásos („rendeltetésszerű” védelem) nem hatásos nem hatásos nem hatásos

Szabályozási rendellenesség, mint a túlfeszültség egyik oka

Mindaddig, amíg a villamos hálózaton nagy, központi források (erőművek) biztosították az energiát sok kis felhasználó részére, az energiatermelés napszakhoz történő igazításával és az elosztóhálózat megfelelő kialakításával biztosítható volt, hogy a hálózati feszültség a nap bármely szakában, bármely fogyasztónál tűréshatáron belül legyen. A megújuló energiák megjelenése azonban megbolygatta az energia termelésének és felhasználásának kialakult, viszonylag stabil rendszerét: nemcsak azért, mert a megújuló energia termelését nem tudjuk jól szabályozni (a pillanatnyi igényekhez igazítani), hanem azért is, mert ezek gyakran a hálózati végpontok, kisfelhasználók közvetlen közelében csatlakoznak a hálózatra. Így még a viszonylag kis teljesítményű erőművek is képesek megborítani azt az egyensúlyt, amelynek a megtermelt és felhasznált energia között kell fennállnia.  Különösen igaz ez a háztartási napelemes rendszerekre (5. ábra). Bár a villamos energia tárolásának technikája sokat fejlődött az elmúlt években, összességében még mindig igaz, hogy a megtermelt energiát azonnal fel kell(ene) használni, különben a hálózat egyensúlya megbomlik, aminek egyik jele a hálózati feszültség nem kívánatos emelkedése, vagyis „túlfeszültség” lehet.

5. ábra: A szabályozási rendellenesség hatására keletkező túlfeszültség. Az elosztóhálózat feszültsége az ellátott hálózat-szakasz feszültségesésésére tekintettel úgy van beállítva, hogy a szakasz elején és végén is belül legyen a tűréshatáron (folyamatos vonal). Amennyiben a napelemes rendszer rádolgozik a hálózat-szakaszra, az megemeli a feszültséget (szaggatott vonal). Ennek hatására a hálózat-szakasz egyes helyein meghaladhatja a feszültség a megengedett értéket.

Szerencsére, a napelemes rendszerek inverterei fel vannak készítve az ilyen állapotok kezelésére. A hálózati feszültség túlzott mértékű növekedésekor az inverter belső védelmi rendszere lekapcsolja a napelemes rendszert a hálózatról, elejét véve annak, hogy a megtermelt villamos energia hálózatba táplálásával tovább növekedjen a feszültség. A napelemes rendszer tulajdonosának szempontjából ez az állapot kedvezőtlen, mert rontja a kihasználtságot. (A tulajdonos persze annak se örülne, ha a kelleténél nagyobb feszültség okozna meghibásodást a fogyasztókészülékekben, de számára ez egy kevésbé nyilvánvaló gond, mint az, hogy a napelemek nem termeltek annyi energiát, mint amennyit termelhettek volna.)

Ez a jelenség tehát értelemszerűen „probléma”, melynek okát a tulajdonos „túlfeszültség”-ként azonosítja, és innen már csak egy lépés, hogy ezt a problémát – tévesen – „túlfeszültség-védelmi eszköz”-zel, azaz SPD-vel akarja megoldani. A megoldás azonban sajnos nem ennyire egyszerű, mert az SPD-k feladata nem ez, és működési elvükből fakadóan az ilyen csekély mértékű, de viszonylag hosszú ideig fennálló feszültségnövekedések korlátozására nem alkalmasak. Erre a megtermelt fölös energia tárolása jelentene megoldást, vagy olyan fogyasztók (klasszikus példával: a villamos fűtésű melegvíztárolók) időleges rákapcsolása a hálózatra, melyeknél többé-kevésbé szabadon megválasztható, hogy mikor működjenek, azaz fogyasszanak energiát. Mindkét út keresése folyik, egyrészt az akkumulátorok fejlesztésének, másrészt a „smart home” (okos otthon) technológiák irányába, de a megoldásra egyelőre várni kell.

Túlfeszültség-védelemVillámvédelem

Kapcsolódó