પસંદગી સર્જ પ્રોટેક્શન ડિવાઇસીસ પીવી સિસ્ટમ્સ માટે પસંદગી - એસપીડીના પ્રકારો

ફોટોવોલ્ટેઇક (PV) વીજ ઉત્પાદન એ નવીનીકરણીય ઉર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે અને પરંપરાગત વીજ ઉત્પાદનની તુલનામાં આર્થિક રીતે ખૂબ જ સ્પર્ધાત્મક છે. છત સોલાર પેનલ્સ જેવી નાની વિતરિત પીવી સિસ્ટમ્સ વધુને વધુ લોકપ્રિય બની રહી છે. છત પીવી સિસ્ટમ્સમાં 1500V સુધીના વોલ્ટેજ સાથે AC અને DC બંને વિતરણનો સમાવેશ થાય છે. DC બાજુ, ખાસ કરીને PV પેનલ્સ, ઉચ્ચ જોખમવાળા વિસ્તારોમાં વીજળીના ત્રાટકાના સીધા સંપર્કમાં આવી શકે છે, જેના કારણે તેઓ વીજળીના નુકસાન માટે સંવેદનશીલ બને છે.

વીજળીના જોખમના આધારે ઇમારતો માટે વીજળી સુરક્ષાને બાહ્ય સુરક્ષા (લાઈટનિંગ પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ, LPS) અને આંતરિક સુરક્ષા (સર્જ પ્રોટેક્ટિવ મેઝર્સ, SPM) માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. વાતાવરણીય વીજળી અથવા સ્વિચિંગ કામગીરીને કારણે થતા ક્ષણિક ઓવરવોલ્ટેજ સામે રક્ષણ માટે, સર્જ પ્રોટેક્ટિવ ડિવાઇસ (SPD) આંતરિક સુરક્ષાના ભાગ રૂપે, રક્ષણ આપે છે. SPD સુરક્ષિત ઉપકરણોની બહાર સ્થાપિત થાય છે અને મુખ્યત્વે નીચે મુજબ કાર્ય કરે છે: જ્યારે પાવર સિસ્ટમમાં કોઈ ઉછાળો ન હોય, ત્યારે SPD તે જે સિસ્ટમનું રક્ષણ કરે છે તેના સામાન્ય સંચાલનને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરતું નથી. જ્યારે ઉછાળો આવે છે, ત્યારે SPD ઓછી અવબાધ પ્રદાન કરે છે, ઉછાળાના પ્રવાહને પોતાના દ્વારા વાળે છે અને વોલ્ટેજને સુરક્ષિત સ્તર સુધી મર્યાદિત કરે છે. ઉછાળો પસાર થઈ જાય અને કોઈપણ શેષ પ્રવાહ સમાપ્ત થઈ જાય પછી, SPD ઉચ્ચ અવબાધ સ્થિતિમાં પાછો ફરે છે.

૧. સર્જ પ્રોટેક્ટિવ ડિવાઇસીસ (SPD) નું ઇન્સ્ટોલેશન સ્થાન

SPDs નું ઇન્સ્ટોલેશન સ્થાન વીજળીના ખતરાના પ્રમાણ અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે અને IEC 62305 માં લાઈટનિંગ પ્રોટેક્શન ઝોન (LPZ) ખ્યાલ પર આધારિત છે. ક્ષણિક ઓવરવોલ્ટેજ ધીમે ધીમે સલામત સ્તર સુધી ઘટાડવામાં આવે છે, જે સુરક્ષિત ઉપકરણોના વોલ્ટેજ સામે ટકી રહેવા કરતા નીચે હોવા જોઈએ. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, SPDs આ ઝોનની સીમાઓ પર સ્થાપિત થાય છે, જે લો-વોલ્ટેજ સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મલ્ટી-લેવલ સર્જ પ્રોટેક્શનના ખ્યાલને જન્મ આપે છે. PV સિસ્ટમો માટે, વીજળીના સર્જને AC અને DC બાજુઓમાંથી પ્રવેશતા અટકાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે, જેનાથી ઇન્વર્ટર જેવા મહત્વપૂર્ણ ઘટકોનું રક્ષણ થાય છે.

2. સર્જ પ્રોટેક્ટિવ ડિવાઇસીસ (SPD) ટેસ્ટ ક્લાસ

IEC 61643-11 મુજબ, SPD ને વીજળીના પ્રવાહના આવેગના પ્રકાર પર આધારિત ત્રણ પરીક્ષણ શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જે તેઓ ટકી રહેવા માટે રચાયેલ છે. પ્રકાર I પરીક્ષણો (T1 તરીકે ચિહ્નિત) ઇમારતમાં હાથ ધરવામાં આવી શકે તેવા આંશિક વીજળીના પ્રવાહોનું અનુકરણ કરવા માટે રચાયેલ છે. આકૃતિ બ્લોમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, 10/350 µs વેવફોર્મનો ઉપયોગ કરે છે, અને સામાન્ય રીતે LPZ0 અને LPZ1 વચ્ચેની સીમા પર લાગુ કરવામાં આવે છે—જેમ કે મુખ્ય વિતરણ બોર્ડ અથવા લો-વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્કમર્સ પર. આ સ્તર માટેના SPD સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ-સ્વિચિંગ પ્રકારના હોય છે, જેમાં ગેસ ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ અથવા સ્પાર્ક ગેપ્સ (દા.ત., હોર્ન ગેપ્સ અથવા ગ્રેફાઇટ ગેપ્સ) જેવા ઘટકો હોય છે.

પ્રકાર II (T2) અને પ્રકાર III (T3) પરીક્ષણો ટૂંકા-અવધિના આવેગનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રકાર II SPD સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ-મર્યાદિત ઉપકરણો છે જે મેટલ ઓક્સાઇડ વેરિસ્ટોર્સ (MOVs) જેવા ઘટકોનો ઉપયોગ કરે છે. તેમનું પરીક્ષણ 8/20 µs વર્તમાન વેવફોર્મ (આકૃતિ બ્લો જુઓ) નો ઉપયોગ કરીને નજીવા ડિસ્ચાર્જ કરંટ સાથે કરવામાં આવે છે, અને અપસ્ટ્રીમ પ્રોટેક્શન ડિવાઇસમાંથી આવતા શેષ સર્જ વોલ્ટેજને વધુ મર્યાદિત કરવા માટે જવાબદાર છે. પ્રકાર III પરીક્ષણો 1.2/50 µs વોલ્ટેજ અને 8/20 µs વર્તમાન આવેગ (નીચેની આકૃતિ જુઓ) સાથે સંયોજન વેવ જનરેટરનો ઉપયોગ કરે છે, જે અંતિમ-ઉપયોગના સાધનોની નજીક સર્જનું અનુકરણ કરે છે.

૩. સર્જ પ્રોટેક્ટિવ ડિવાઇસ (SPDs) ના કનેક્શન પ્રકાર

ક્ષણિક ઓવરવોલ્ટેજ સામે રક્ષણના બે મુખ્ય મોડ છે. પહેલું કોમન-મોડ પ્રોટેક્શન (CT1) છે, જે લાઇવ કંડક્ટર અને PE (રક્ષણાત્મક પૃથ્વી) વચ્ચેના ઉછાળા સામે રક્ષણ આપવા માટે રચાયેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે, વીજળીના ત્રાટકવાથી સિસ્ટમમાં જમીનની તુલનામાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ દાખલ થઈ શકે છે. કોમન-મોડ પ્રોટેક્શન નીચે દર્શાવ્યા મુજબ, વીજળી જેવા બાહ્ય વિક્ષેપોના પ્રભાવને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

બીજું ડિફરન્શિયલ-મોડ પ્રોટેક્શન (CT2) છે, જે લાઇન કંડક્ટર (L) અને ન્યુટ્રલ કંડક્ટર (N) વચ્ચેના ઉછાળા સામે રક્ષણ આપે છે. આ પ્રકારનું રક્ષણ ખાસ કરીને આંતરિક વિક્ષેપો, જેમ કે વિદ્યુત અવાજ અથવા સિસ્ટમમાં જ ઉત્પન્ન થતા દખલગીરીને સંબોધવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, જેમ કે નીચેના આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.

આમાંથી એક અથવા બંને સુરક્ષા મોડનો અમલ કરીને, વિદ્યુત પ્રણાલીઓને સંભવિત ઉછાળાના સ્ત્રોતોથી વધુ સારી રીતે સુરક્ષિત કરી શકાય છે, જે આખરે કનેક્ટેડ ઉપકરણોની આયુષ્ય અને વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરે છે.

એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે SPD સુરક્ષા મોડ્સની પસંદગી ગ્રાઉન્ડિંગ સિસ્ટમ સાથે સુસંગત હોવી જોઈએ. TN સિસ્ટમો માટે, CT1 અને CT2 બંને સુરક્ષા મોડનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો કે, TT સિસ્ટમોમાં, CT1 ફક્ત RCD ના ડાઉનસ્ટ્રીમમાં જ લાગુ કરી શકાય છે. IT સિસ્ટમોમાં - ખાસ કરીને તટસ્થ વાહક વિના - CT2 સુરક્ષા લાગુ પડતી નથી. IT ગ્રાઉન્ડિંગ રૂપરેખાંકનોનો ઉપયોગ કરતી DC વિતરણ સિસ્ટમોમાં આ એક મહત્વપૂર્ણ વિચારણા છે. વિગતો નીચેના કોષ્ટકમાં મળી શકે છે.

4. સર્જ પ્રોટેક્ટિવ ડિવાઇસીસ (SPD) ના મુખ્ય પરિમાણો

આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણ IEC 61643-11 અનુસાર, આકૃતિ 7 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, લો-વોલ્ટેજ પાવર વિતરણ પ્રણાલીઓ સાથે જોડાયેલા SPD ની લાક્ષણિકતાઓ અને પરીક્ષણો વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવ્યા છે.

(1) વોલ્ટેજ પ્રોટેક્શન લેવલ (ઉપર)

SPD પસંદ કરવામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પાસું તેનું વોલ્ટેજ પ્રોટેક્શન લેવલ (Up) છે, જે ટર્મિનલ્સ વચ્ચે વોલ્ટેજ મર્યાદિત કરવામાં SPD ના પ્રદર્શનને દર્શાવે છે. આ મૂલ્ય મહત્તમ ક્લેમ્પિંગ વોલ્ટેજ કરતા વધારે હોવું જોઈએ. જ્યારે SPDમાંથી વહેતો પ્રવાહ નજીવા ડિસ્ચાર્જ કરંટ In ની બરાબર થાય છે ત્યારે તે પ્રાપ્ત થાય છે. પસંદ કરેલ વોલ્ટેજ પ્રોટેક્શન લેવલ લોડના ઇમ્પલ્સ ટકી રહેલા વોલ્ટેજ Uw કરતા ઓછું હોવું જોઈએ. વીજળી પડવાના કિસ્સામાં, SPD ટર્મિનલ્સ પરનો વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે Up ની નીચે રાખવામાં આવે છે. PV DC સિસ્ટમ્સ માટે, લોડ સામાન્ય રીતે PV મોડ્યુલો અને ઇન્વર્ટરનો સંદર્ભ આપે છે.

(2) મહત્તમ સતત ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ (Uc)

Uc એ મહત્તમ DC વોલ્ટેજ છે જે SPD પ્રોટેક્શન મોડ પર સતત લાગુ કરી શકાય છે. તે રેટેડ વોલ્ટેજ અને સિસ્ટમના ગ્રાઉન્ડિંગ ગોઠવણીના આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે અને SPD ના સક્રિયકરણ થ્રેશોલ્ડ તરીકે સેવા આપે છે. PV સિસ્ટમ્સની DC બાજુ માટે, Uc એ PV એરેના Uoc Max કરતા વધારે અથવા તેના બરાબર હોવું જોઈએ. Uoc Max એ લાઇવ ટર્મિનલ્સ વચ્ચે અને PV એરેના નિયુક્ત બિંદુ પર લાઇવ ટર્મિનલ અને ગ્રાઉન્ડ વચ્ચેના સૌથી વધુ ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજનો સંદર્ભ આપે છે.

(3) નોમિનલ ડિસ્ચાર્જ કરંટ (ઇન)

આ SPD દ્વારા વહેતા 8/20 μs વેવફોર્મ કરંટનું ટોચનું મૂલ્ય છે, જેનો ઉપયોગ પ્રકાર II પરીક્ષણો માટે અને પ્રકાર I માં પૂર્વશરત પરીક્ષણો માટે થાય છે અને પ્રકાર II. IEC માટે જરૂરી છે કે SPD ઓછામાં ઓછા 8/20 μs વેવફોર્મ કરંટના 19 ડિસ્ચાર્જનો સામનો કરી શકે. In મૂલ્ય જેટલું ઊંચું હશે, SPDનું આયુષ્ય એટલું લાંબું હશે, પરંતુ ખર્ચ પણ વધશે.

(૪) ઇમ્પલ્સ કરંટ (Iimp)

ત્રણ પરિમાણો દ્વારા વ્યાખ્યાયિત: વર્તમાન ટોચ (Ipeak), ચાર્જ (Q), અને ચોક્કસ ઊર્જા (W/R), આ પ્રવાહનો ઉપયોગ થાય છે પ્રકાર I પરીક્ષણો. લાક્ષણિક તરંગસ્વરૂપ 10/350 μs છે.