لوحات محطات الطاقة الشمسية: حماية السلاسل DC ومانعة الصواعق وتوزيع AC
لوحات محطات الطاقة الشمسية: في جانب التيار المستمر تتغير القواعد: التيار لا يعبر الصفر، والقوس لا ينطفئ وحده، والسلاسل مكهربة طوال النهار.
المحتوياتتجمع لوحات محطات الطاقة الشمسية عالمين في منشأة واحدة: جانب التيار المستمر القادم من الوحدات، وجانب التيار المتردد بعد العاكس. ومنطق لوحة الجهد المنخفض المعتاد ينطبق على جانب التيار المتردد. أما في جانب التيار المستمر فإن كون التيار لا يعبر الصفر، وأن القوس لا ينطفئ من تلقاء نفسه، وأن السلاسل مكهربة كلما وُجد ضوء النهار، كل ذلك يغيّر التصميم من البداية.
لماذا يتصرف جانب التيار المستمر بشكل مختلف؟
في التيار المتردد ينطفئ القوس طبيعيًا لأن التيار يعبر الصفر مرتين في كل دورة. أما التيار المستمر فلا يمنح هذه المساعدة: فالقوس إذا نشأ استمر في جهاز لم يُصمَّم له. لذلك تُستخدم في دوائر التيار المستمر مفاتيح ومنصهرات وموصلات مصممة للتيار المستمر ومختارة بفئة الجهد الصحيحة. والفرق الثاني هو السلامة: فالسلاسل تولّد جهدًا طوال النهار، ومن هنا تصبح إجراءات العزل والوسم في جانب DC أهم منها في جانب AC.
حماية السلاسل ولوحة التجميع
حماية كل سلسلة بمنصهر مستقل تمنع عطلًا في سلسلة من التأثير في غيرها وتسهّل تحديد الخلل. ويستند اختيار المنصهر إلى تيار القصر للسلسلة والتصحيح الحراري وخاصية gPV. وكلما زاد عدد السلاسل زادت الحاجة إلى القياس: فمتابعة التيار لكل سلسلة تفرّق بين خسارة الإنتاج الناتجة عن الظل وتلك الناتجة عن عطل.
مانعة الصواعق في جانب DC والتأريض
تمتد محطات الطاقة الشمسية على مساحات واسعة وتكون عادةً في أراضٍ مفتوحة، ما يعرّضها لجهود زائدة من أصل صاعقي. ويجب أن تكون مانعة الصواعق في جانب التيار المستمر مصممة له ومقننة لأقصى جهد للنظام؛ فجهاز من النوع AC غير آمن في دائرة DC. وتُركَّب الأجهزة في لوحة التجميع وقرب العاكس مع مراعاة مسافة الحماية. ولمنطق الاختيار راجع مقالتنا عن اختيار مانعات الصواعق.
لوحة خرج AC وحمايات الشبكة
| البند | جانب DC | جانب AC |
|---|---|---|
| سلوك القوس | لا ينطفئ وحده | ينطفئ عند عبور التيار الصفر |
| جهاز الحماية | مفتاح مقنن للتيار المستمر ومنصهر gPV | قاطع ومنصهر جهد منخفض قياسي |
| الحماية من الجهد الزائد | مانعة صواعق نوع DC | مانعة صواعق نوع AC |
| إجراء العزل | مكهرب في النهار وخطة عزل إلزامية | يُفصل بالقاطع الرئيسي |
| القياس | تيار السلاسل ومقاومة العزل | الطاقة والجودة وقياس التصدير |
في جانب التيار المتردد تُجمع مخارج العواكس وتُنظَّم الانتقائية وتُوفَّر عند نقطة الربط وظائف الحماية التي تطلبها شركة الشبكة: كشف التشغيل الجزيري وحمايات الجهد والتردد وتحديد التصدير. ولبنية القياس راجع مراقبة الطاقة في اللوحات.
الظروف الخارجية: الأشعة فوق البنفسجية والحرارة ودرجة الحماية
تعمل لوحات الحقل في الخارج غالبًا وتحت الشمس المباشرة. ويوازن اختيار الهيكل بين مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والجدار المزدوج أو واقيات الشمس ودرجات IP وIK المناسبة والتهوية التي تحد من الحرارة الداخلية. ولأن ارتفاع الحرارة الداخلية يخفّض قدرة المنصهرات والقواطع فلا يجوز إهمال الحساب الحراري. ولدرجات الحماية راجع مقالتنا عن درجة الحماية IP.
النقاط الرئيسية: لوحات محطات الطاقة الشمسية
- لماذا يتصرف جانب التيار المستمر بشكل مختلف؟ — في التيار المتردد ينطفئ القوس طبيعيًا لأن التيار يعبر الصفر مرتين في كل دورة.
- حماية السلاسل ولوحة التجميع — حماية كل سلسلة بمنصهر مستقل تمنع عطلًا في سلسلة من التأثير في غيرها وتسهّل تحديد الخلل.
- مانعة الصواعق في جانب DC والتأريض — تمتد محطات الطاقة الشمسية على مساحات واسعة وتكون عادةً في أراضٍ مفتوحة، ما يعرّضها لجهود زائدة من أصل صاعقي.
- لوحة خرج AC وحمايات الشبكة — في جانب التيار المتردد تُجمع مخارج العواكس وتُنظَّم الانتقائية وتُوفَّر عند نقطة الربط وظائف الحماية التي تطلبها شركة الشبكة: كشف التشغيل الجزيري وحمايات الجهد والتردد وتحديد التصدير.
- مصدر المعيار — كتالوج منشورات IEC: iec.ch.
أسئلة شائعة
هل تحتاج كل سلسلة إلى منصهر خاص؟
عمليًا نعم عندما يزيد عدد السلاسل على اثنتين. فالمنصهر المستقل يعزل السلسلة المعطلة ويحد من التيار العكسي نحو غيرها. وفي الأنظمة الصغيرة تكون وثائق مُصنِّع العاكس هي الحاكمة.
هل يمكن استبدال مفتاح DC بمفتاح AC؟
لا. فالجهاز المقنن للتيار المتردد فقط غير مصمم لإخماد قوس التيار المستمر ويخلق خطر حريق. وفي دائرة DC يُتحقق من جهد التقنين للتيار المستمر وعدد الأقطاب من الوسم.
هل تلزم قواطع التيار المتبقي في لوحة المحطة؟
مع العواكس بلا محول قد يحتوي تيار التسرب على مكوّن مستمر، وهذا يستدعي جهازًا من النوع B أو الاعتماد على وظيفة مراقبة العزل في العاكس. ويتبع الاختيار الشروط التي يحددها مُصنِّع العاكس.
مقالات ذات صلة
- مصدر الطاقة غير المنقطع (UPS) وتوزيع الطاقة الحرجة: التجاوز والمفتاح الساكن والتغذية المزدوجة
- مراقبة الطاقة في اللوحات: أجهزة القياس وModbus والتكامل مع SCADA
- حماية المحرك: المرحّل الحراري وقاطع حماية المحرك وحساس PTC
- لوحة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS): حماية التيار المستمر وواجهة PCS
- كل المقالات التقنية
حل Devpan ذو صلة: لوحات الجهد المنخفض.
تصمم Devpan لوحات المحطة الشمسية من لوحات التجميع إلى لوحات الخرج والربط بالشبكة وفق الظروف الخارجية. أرسل المخطط أحادي الخط للمحطة لنخطط جانبي DC وAC معًا.
