Šta je jednosmjerna struja luka?
Kvar luka je protok električne energije kroz zračni jaz kroz molekule jonizovanog plina. Iako se zrak obično smatra neprovodljivim medijem, velika potencijalna razlika (napon) između dva vodiča u neposrednoj blizini može prouzrokovati raspad molekula zraka u svoje jonizirane sastojke (tzv.‘plazme’), koji tada mogu prenositi naboj s jedne elektrode na drugu.
Temperatura električnog luka ovisi o brojnim čimbenicima, kao što je nivo protoka struje, ali u tipičnom PV sustavu lako je dovoljno vruć da rastopi staklo, bakar i aluminij i pokrene sagorijevanje okolnih materijala.
Kvarovi istosmjernog luka javljaju se na istosmjernom kablu PV solarnih sistema.
Shematski dijagram– Strujni inverterski solarni sistem sa nezaštićenim istosmjernim kablovima. Kabeli, spojevi i električna oprema izloženi jednosmjernim električnim lukovima prikazani su crveno
Da li je lučenje problem na električnim sistemima naizmjenične struje? Ne
Lučenje se ne vidi kao uobičajena opasnost u redovnim električnim sistemima naizmjenične struje. To je dijelom i zbog toga što su se standardi, prakse i dizajni komponenata električne industrije razvili tijekom posljednjih 100-ak godina ili više do tačke u kojoj su moderne instalacije naizmjenične struje vrlo sigurne.
Lučenje je manje problem u sistemima naizmjenične struje, jer se lukovi naizmjenične struje sami gase kako se napon izmjenjuje, prolazeći kroz 0 volti sto puta u sekundi za standardno napajanje mreže. Da bi luk bio samoodrživ, uvjeti za pokretanje luka moraju biti neprekidno prisutni. Istosmjerna struja ostaje na neprekidnom naponu i nakon uspostavljanja luka nastavit će se dok je istosmjerni napon
Da li se kvarovi jednosmernog luka javljaju na svim solarnim sistemima? Ne
Kvarovi istosmjernog luka javljaju se samo na sustavima pretvarača nizova koji imaju nezaštićene krugove istosmjernog napona iznad približno 80 volti istosmjerne struje.
Gdje se na Sunčevom sustavu javljaju jednosmjerne strujne lukove?
Kvarovi se mogu dogoditi bilo gdje na istosmjernom kablu koji prolazi od solarnih modula na krovu do pretvarača žica, koji je obično instaliran uz glavnu razvodnu ploču. Postoji približno 26 priključaka u istosmjernom krugu malog kućnog solarnog sistema (2kW) koje solarni instalater vrši na licu mjesta i približno 50 priključaka na sistemu od 5kW. Sve ove veze koje je izvršio solarni instalater potencijalna su točka kvara.
Postoje i dodatni priključci unutar solarnih modula, DC izolatori i pretvarač strune koji su potencijalne točke kvara.
Koje su vrste grešaka istosmjernog luka koje se javljaju na solarnim sistemima pomoću pretvarača nizova?
Postoje tri uobičajene vrste kvara DC luka:
Serije– Serijski luk se javlja kada je veza prekinuta dok PV proizvodi struju. Bilo koji isprekidani spoj u istosmjernom krugu može stvoriti kvar jednosmjernog luka. Ovi priključci mogu uključivati zalemljene spojeve unutar modula, žičane veze tipa kompresije, konektore koji se koriste na žičanim vodovima pričvršćenim na PV module, priključke u istosmjernim izolatorima, priključke u pretvaraču, bilo koji istosmjerni krug u pretvaraču ili bilo koji od DC kablova u strujni krug.
Paralelno– Paralelni lukovi nastaju kada dođe do sloma u izolacijskom sustavu i kada struja teče između pozitivne i negativne. Dva vodiča suprotnog polariteta u istom istosmjernom krugu često se vode u neposrednoj blizini. Izolacija između dvije žice može postati neučinkovita uslijed žvakanja životinja, UV proboja, krhkosti, pucanja, prodora vlage i mehaničkih oštećenja. Paralelni lučni kvarovi mogu se nastaviti duž vodiča prema materijalu koji gori materijale usput.
U zemlju– Ova greška zahtijeva samo kvar jednog izolacijskog sustava na masu. To može biti okvir solarnog modula, nosač solarnog niza, krov ili bilo koja druga uzemljena površina.
Često kvar može započeti kao jedna vrsta kvara (npr. Serijski kvar), ali se razviti u drugu vrstu kvara (npr. Paralelni kvar).
Šta može pokrenuti kvar jednosmjernog luka?
Slom kontinuiteta vodiča zbog:
·Labavi spojevi zbog loše ugradnje
·Labavi spojevi zbog nekvalitetnih spojeva
·Korozija zglobova tijekom vremena
Slom izolacionog sistema:
·Propadanje izolacije tokom vremena zbog izlaganja UV zračenju
·Pukotina izolacije s vremenom zbog promjene temperature (vruće– hladno)
·Propadanje izolacije uslijed starenja
·Šteta na izolaciji glodara, insekata, ptica
·Oštećenje izolacije tokom ugradnje
·Šteta na izolaciji budućim građevinskim radovima
·Ulaz vode u kablove, vodove.
·Ulazak vode u DC izolatore zbog loše instalacije
·Ulazak vode u istosmjerne izolatore zbog degradacije brtvila tokom vremena
·Ulaz vode u pretvarač
·Ulaz vode u solarni modul ili razvodnu kutiju
Da li se zbog pogrešaka istosmjernog luka treba brinuti?DA
Kvarovi istosmjernog luka identificirani su kao osnovni uzrok preko 400 požara u domaćim i komercijalnim zgradama u Australiji– građenje požara koji rizikuju sigurnost putnika i nanose štetu imovini. Kvarovi istosmjernog luka takođe uzrokuju značajnu štetu na solarnoj opremi.
S najvećom pažnjom mogu se odabrati i instalirati najkvalitetnije komponente DC kabela. Međutim, s vremenom će doći do izolacije kabela i degradacije vodiča, što može prouzročiti kvar jednosmjernog luka.
Ako vidite ili čujete kvar istosmjernog luka, može li isključivanje pretvarača zaustaviti luk?Ne
Kvarovi istosmjernog luka javljaju se na istosmjernom kablu ispod solarne mreže, bilo gdje duž DC kabela od solarne mreže na krovu do pretvarača žica, pa čak i unutar pretvarača žica. Isključivanjem pretvarača ne isključuje se istosmjerno ožičenje. DC ožičenje od solarnog niza do pretvarača je pod naponom kad god sunce sija i ne postoji metoda za izolaciju ove ožičenja. Dakle, isključivanjem pretvarača neće se ugasiti kvar istosmjernog luka. Ovisno o mjestu kvara, rukovanje krovnim istosmjernim izolatorom može izolirati kvar i ugasiti luk, međutim to će zahtijevati pristup krovu i lociranje odgovarajućeg istosmjernog izolatora. Prekidanje kvara istosmjernog luka izolatorom nije bez vlastitih opasnosti i smatra se samo krajnjim utočištem.
Da li strujni pretvarači s ugrađenom zaštitom od elektrolučnih luka osiguravaju zaštitu za sve vrste jednosmjernih električnih kvara?Ne
Sada su dostupni neki pretvarači žica s ugrađenim otkrivanjem kvara luka. Međutim, oni NE otkrivaju i ne izoliraju sve gore navedene vrste istosmjernih luka.
Pretvarači s ugrađenim identitetom za otkrivanje luka, kvar istosmjernog luka koji koristi šum na istosmjernom kablu koji proizvodi luk. Jednom kad se detektira luk, izolirat će se istosmjerni krug na pretvaraču. Ovo će ugasiti a‘serija’ luk, ali NEĆE ugasiti a‘paralelno’ ili‘tlo’ kružni luk Kabeli istosmjerne struje ispod solarne mreže i do pretvarača ostat će aktivni kada je istosmjerni krug izoliran na pretvaraču. Paralelni ili zemljospoj i dalje će se lučiti na solarnim sustavima pomoću pretvarača u nizu sa zaštitom od jednosmjernog luka.
Da li se kvarovi istosmjernog luka javljaju samo na istosmjernim izolatorima?Ne
Uvriježeno je mišljenje nekih solarnih instalatera da se kvarovi istosmjernog luka javljaju samo na istosmjernim izolatorima. Ovo nije tačno. Kvarovi istosmjernog luka javljaju se svugdje gdje postoje spojevi na istosmjernim kablovima, prekid kontinuiteta kabela ili proboj izolacije. To se događa na solarnim modulima, istosmjernim konektorima, istosmjernim kabelima, spojevima u istosmjernim izolatorima ili unutar pretvarača.
Da li je uklanjanje krovnih istosmjernih izolatora opcija za smanjenje kvarova istosmjernog luka?Ne
Ako ne instalirate krovne izolatore istosmjerne struje, sigurno će eliminirati mogućnost da u budućnosti ne uspiju. Međutim, osnovna električna teorija nalaže da je neophodno izolirati generator električne energije što bliže izvoru. Na primjer, ako se javi kvar na istosmjernom kablu u krovnoj šupljini ili bilo gdje između solarnih modula i pretvarača strune, sustav mora imati način isključivanja napajanja radi izolacije kvara. Ako je osoba imala dovoljno nesreće da je došla u kontakt sa DC ožičenjem, standardni sigurni postupak spašavanja je izoliranje napajanja prije pokušaja spašavanja.
Dakle, iako se uklanjanje krovnog istosmjernog izolatora može činiti jednostavnim načinom sprječavanja njihovog neuspjeha, nije praktično napustiti sustav bez ikakvih sredstava za izolaciju solarne mreže u slučaju kvara ili nesreće.
Hoće li uklanjanje istosmjernih izolatora spriječiti jednosmjerne kvarove luka?Ne
Kvarovi istosmjernog luka javljaju se svugdje gdje postoje spojevi na istosmjernim kablovima, prekid kontinuiteta kabela ili prekid izolacije kabela. Ako je istosmjerni izolator zamijenjen razvodnom kutijom ili razvodnom kutijom istosmjernog priključka, smetnje će se i dalje događati na ovom mjestu kao i na ostalim mjestima u istosmjernom krugu.
Najučinkovitiji pristup sprječavanju kvara istosmjernog luka je uklanjanje prisutnosti opasnih istosmjernih napona pomoću mikroinvertera ili upotreba nekih sistema optimiziranih za jednosmjernu struju sa sigurnim istosmjernim naponom.
Povećava li se vjerojatnost jednosmjernih kvarova u luku kako stare solarni sustavi s pretvaračima žica?DA
Vjerovatnoća za jednosmjerni luk raste sa starenjem solarnih sistema. To je zato što zglobovi u istosmjernom ožičenju vremenom nagrizaju povećavajući impedansu, uzrokujući toplinu i prekid kontinuiteta zgloba što rezultira jednosmjernom lučnom greškom. Također, brtve na izolatorima, vodovima itd. S vremenom se razgrađuju omogućavajući povećanje vode što može prouzrokovati jednosmjerni luk.
Glodari, insekti, ptice mogu oštetiti izolaciju, budući radovi mogu oštetiti izolaciju ili se izolacija vremenom može jednostavno razgraditi.
Je li istina da dok god se instalira istosmjerni solarni sustav u skladu s australijskim standardima (AS5033) i koristi se kvalitetna oprema i instalacijski postupci, tada je sustav‘sigurno’?Ne
Brojni su slučajevi požara koji su započeli zbog razmatrane opreme‘visoka kvaliteta’ u vrijeme kada je instaliran, da bi ga proizvođač opozvao godinama kasnije zbog proizvodnih ili dizajnerskih nedostataka. Često se ovi nedostaci ne pojave sve dok sistem ne radi nekoliko godina.
Instaliranje solarnih sistema na roove težak je i ponekad opasan zadatak, posebno u često vrućim i neugodnim uvjetima. Ovi uvjeti nisu pogodni za savršenu izradu i potreban je samo trenutni propust koncentracije da razvodnu kutiju ili izolator istosmjerne struje ne zategnete do ispravnog momenta– koji će na kraju propasti zbog prodora vode. Praktično iskustvo je da čak i najbolji trgovac može povremeno pogriješiti, a kod DC sistema te pogreške mogu imati katastrofalne posljedice.
Australijski standardi (posebno AS5033) ulažu velike napore kako bi pokušali eliminirati sve vjerovatne uzroke jednosmjernih kvarova u solarnom sistemu. Postoje rigorozni režimi inspekcije (mnogo više nego bilo koja redovna električna instalacija), a još uvijek postoje brojni primjeri katastrofalnih kvarova istosmjernog luka koji se svakodnevno javljaju u istosmjernim solarnim sustavima u Australiji. Samo ovo trebalo bi odgovoriti na pitanje da li je poštivanje postojećih australijskih standarda dovoljno za uklanjanje kvarova istosmjernog luka.
Jedini način da se eliminira rizik od kvara na istosmjernom luku je uklanjanje samog opasnog istosmjernog napona iz sistema ili korištenje tehnologije posebno dizajnirane za smanjenje napona sistema na sigurne razine u slučaju kvara.
Može li redovno održavanje spriječiti kvarove jednosmjernog luka na solarnim sistemima s pretvaračima niza i nezaštićenim istosmjernim kablovima?Ne
Uvriježeno je mišljenje da ako je istosmjerni solarni sistem sa nezaštićenim srednjenaponskim istosmjernim kablovima instaliran u skladu s australijskim standardima AS5033 i redovito se održava, on je potpuno siguran. Ovo nije istina. Solarni instalater može redovno održavati solarni sistem. Međutim, čak i te noći nakon inspekcije ili bilo koje noći nakon inspekcije glodavci, oposum itd. Mogu progristi izolaciju DC kabela. Kada sunce izlazi, solarni paneli počinju proizvoditi energiju, goli provodnici postaju pod naponom uzrokujući jednosmjerni luk i požar u zgradi. Solarnom instalateru je praktički nemoguće provjeriti da li su sve brtve vodootporne kako bi se spriječilo prodiranje vode, kao i da svi spojevi kabela nisu korodirani i podložni visokoj impedanciji.
Jednostavno ne postoji program održavanja koji može spriječiti kvar jednosmjernog luka na solarnim sustavima s pretvaračima niza i nezaštićenim istosmjernim kablovima.
Da li se to događa samo u Australiji?Ne
Sjedinjene Države vode Australiju u rješavanju ovog problema. 2014. godine uveli su putem Nacionalnog električnog kodeksa (NEC) zahtjeve za brzo isključivanje solarnih nizova. Ovo deaktivira istosmjerni kabel s krova na pretvarač kada je sustav isključen. Iako je ovo pomoglo, incidenti kvara istosmjernog luka sa solarnim nizom se nastavljaju. tako da sada planiraju uvesti mjere prema NEC2017 o brzom isključivanju na razini solarnih panela kako bi se ograničio maksimalni istosmjerni napon unutar nizova na 80 V DC ili niži kada se sistem isključi. Brzo isključivanje nivoa solarne ploče pružit će poboljšanu sigurnost hitnim službama i svima koji mogu doći u kontakt sa solarnim sistemom.
Ujedinjeno Kraljevstvo prepoznalo je problem i provodi detaljnu istragu solarnih požara uzrokovanih jednosmjernim električnim lukovima.
(Referenca sa https://www.acsolarwarehouse.com/)
