Fotowoltaika, magazyny energii, ładowarki samochodów elektrycznych, agregaty i zasilacze UPS tworzą warunki inne niż typowy obwód gniazdowy. Występuje w nich prąd stały, przepływ energii w różnych kierunkach, przekształtniki energoelektroniczne i szczególne ryzyko przepięć. Zabezpieczenia trzeba dobierać jako system, z uwzględnieniem instrukcji urządzeń, układu sieci oraz projektu.
Główne rodzaje instalacji
Instalacje fotowoltaiczne
Zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej obejmują stronę DC, stronę AC, ochronę przeciwprzepięciową, rozłączanie, połączenia wyrównawcze i wymagania falownika.
Ładowarki samochodów elektrycznych
Zabezpieczenia ładowarki EV muszą uwzględniać dedykowany obwód, prąd ładowania, ochronę nadprądową, prądy różnicowe oraz możliwość pojawienia się składowej stałej.
Magazyny energii
System bateryjny wymaga ochrony dobranej do napięcia, prądu zwarciowego, rodzaju baterii, przekształtnika i sposobu odłączania. Część zabezpieczeń znajduje się w urządzeniu, ale nie zwalnia to z zaprojektowania ochrony przewodów i strony przyłączeniowej.
Zasilanie rezerwowe i UPS
Agregat lub UPS może zmienić wartość dostępnego prądu zwarciowego, sposób pracy przewodu neutralnego i warunki samoczynnego wyłączenia. Instalacja musi działać bezpiecznie zarówno przy zasilaniu podstawowym, jak i rezerwowym.
Dlaczego typowe zabezpieczenia mogą nie wystarczyć?
Aparat przeznaczony do prądu przemiennego nie musi być właściwy do prądu stałego. Łuk DC jest trudniejszy do gaszenia, a kierunek prądu może mieć znaczenie dla konstrukcji zabezpieczenia. Przekształtniki mogą również wytwarzać składowe prądów różnicowych, których nie wykryje każdy typ RCD.
W instalacjach z wieloma źródłami należy uwzględnić możliwe zasilanie uszkodzenia z więcej niż jednej strony. Dotyczy to między innymi PV połączonej z magazynem energii i siecią.
Najważniejsze grupy zabezpieczeń
- zabezpieczenia nadprądowe przewodów i urządzeń,
- aparaty rozłączające AC i DC,
- ograniczniki przepięć odpowiednie do napięcia i strony instalacji,
- RCD właściwego typu,
- detekcja prądu stałego w obwodach EV,
- zabezpieczenia baterii i układy BMS,
- przekaźniki kontroli napięcia, częstotliwości i faz,
- połączenia ochronne i wyrównawcze,
- funkcje odłączenia awaryjnego.
Koordynacja z urządzeniem
Falownik, wallbox, UPS lub magazyn energii ma własne wymagania producenta. Projektant powinien sprawdzić:
- maksymalny prąd roboczy,
- dopuszczalny aparat nadprądowy,
- wymagany typ RCD,
- wbudowaną detekcję prądu DC,
- odporność na przepięcia,
- sposób odłączania,
- wymagania dotyczące przewodu neutralnego i PE,
- warunki pracy wyspowej lub rezerwowej.
Nie wolno zakładać, że dwa urządzenia o podobnej mocy wymagają identycznych zabezpieczeń.
Ochrona przeciwprzepięciowa
Ograniczniki przepięć dobiera się oddzielnie do strony AC, DC i ewentualnych przewodów sygnałowych. Znaczenie mają napięcie trwałej pracy, poziom ochrony, rodzaj źródła przepięcia, obecność instalacji odgromowej i długość tras przewodów.
Przejdź do działu ochrona przeciwprzepięciowa.
Dokumentacja i oznaczenia
Instalacja specjalna powinna mieć czytelny schemat, opisy aparatów, oznaczenia źródeł oraz informacje o możliwym napięciu po odłączeniu zasilania sieciowego. W PV napięcie po stronie DC może utrzymywać się przy oświetleniu modułów. W systemie bateryjnym źródłem energii pozostaje akumulator.
Najczęstsze błędy
Dobór aparatu AC do obwodu DC
Napięcie i zdolność wyłączania muszą być określone dla danego rodzaju prądu.
Pominięcie instrukcji producenta
Wbudowane funkcje ochronne i wymagania zewnętrzne różnią się pomiędzy urządzeniami.
Założenie, że jedno SPD chroni wszystko
Strona AC, DC i przewody telekomunikacyjne mogą wymagać odrębnej ochrony.
Brak analizy trybu rezerwowego
Po przejściu na UPS lub agregat warunki zadziałania zabezpieczeń mogą być inne.
Bezpieczeństwo
Projektowanie i uruchamianie instalacji PV, EV, magazynów energii oraz zasilania rezerwowego wymaga kwalifikacji, dokumentacji producenta i pomiarów. W tych układach energia może być obecna mimo odłączenia zasilania z sieci.
Najczęstsze pytania
Czy falownik ma wszystkie potrzebne zabezpieczenia?
Zwykle ma część funkcji ochronnych, ale nadal trzeba chronić przewody, stronę przyłączeniową i całą instalację zgodnie z projektem.
Czy każda ładowarka wymaga RCD typu B?
Nie zawsze. Niektóre urządzenia mają detekcję 6 mA DC, co może wpływać na dobór zewnętrznego RCD. Decydują instrukcja, projekt i wymagania instalacyjne.
Czy agregat można podłączyć bez przełącznika źródeł?
Nie należy tworzyć połączenia umożliwiającego niekontrolowane podanie napięcia do sieci lub równoległą pracę źródeł bez odpowiedniej aparatury.