Почему заземление становится стратегической проблемой в современных солнечных фотоэлектрических системах

Почему в солнечных фотоэлектрических системах, отвечающих техническим требованиям, до сих пор происходят сбои в работе электрооборудования, возникают пожары и непредвиденные простои? На мировых рынках солнечной энергетики ответ все чаще указывает на конструкцию заземления, которая соответствует нормам, но не реальным условиям эксплуатации.

По мере увеличения размеров, уровня напряжения и сложности солнечных энергосистем заземление перестает быть фоновой технической деталью. Оно напрямую влияет на безопасность системы, защиту активов, получение страховки и долгосрочную надежность проекта. Для разработчиков солнечных электростанций, EPC и владельцев активов заземление превратилось из нормативного требования в основную стратегию контроля инженерных рисков.

В этом отраслевом анализе рассматривается, как работает заземление солнечных фотоэлектрических систем, где минимальные требования не соблюдаются, и как передовые методы заземления обеспечивают ощутимые преимущества в плане безопасности и производительности.

Понимание заземления солнечных батарей: Больше, чем просто безопасное соединение

На сайте солнечная фотоэлектрическая система, Заземление - это намеренное электрическое соединение между проводящими компонентами и землей. Его основные цели включают:

• Ограничение напряжения прикосновения при неисправностях
• Безопасное рассеивание энергии молнии и перенапряжения
• Стабилизация опорного напряжения системы
• Предотвращение пожара и повреждения оборудования

Заземление солнечных батарей обычно включает три слоя:

1. Заземление оборудования - рамы для крепления модулей, монтажные конструкции, инверторы и корпуса
2. Заземление системы - заземление токоведущих проводников в зависимости от топологии преобразователя
3. Функциональное заземление - Заземление используется для обеспечения стабильности работы и защиты от перенапряжений

Если какой-либо слой упущен или плохо выполнен, вся фотоэлектрическая система становится уязвимой - даже если она прошла базовую проверку.

Что данные об отказах электрооборудования говорят о слабых местах заземления

Полевые данные с действующих фотоэлектрических станций показывают устойчивую тенденцию: проблемы с заземлением остаются одной из основных причин сбоев в работе электрооборудования.

Диаграмма 1: Основные причины отказов электрооборудования в солнечных фотоэлектрических системах

На плохое заземление и перенапряжения приходится более половины зарегистрированных случаев отказа электрооборудования. Это подтверждает важнейшую реальность для солнечной промышленности: большинство рисков возникает после ввода в эксплуатацию, а не во время проверки проекта.

Глобальные стандарты заземления: Где заканчивается соблюдение стандартов

Международные стандарты, такие как IEC 60364, IEC 62548, NEC Статья 690, и Руководства по заземлению IEEE устанавливают основные базовые показатели безопасности. Однако они разработаны для универсального применения, а не для конкретного объекта.

Соответствие кодексу, как правило, обеспечивает:

• Базовая защита от ударов
• Минимальная непрерывность соединения
• Пути возврата тока неисправности

Что она не гарантирует:

• Низкое сопротивление грунту при любых почвенных условиях
• Адекватное рассеивание энергии молнии
• Долгосрочная коррозионная стойкость
• Совместимость с крупномасштабной интеграцией фотоэлектрических систем и BESS

Этот недостаток объясняет, почему многие солнечные установки соответствуют требованиям инспекции, но выходят из строя при экстремальных погодных условиях, старении или перенапряжении.

Распространенные риски заземления при установке солнечных батарей

Даже хорошо продуманные фотоэлектрические проекты риски заземления при недооценке реальных переменных.

К состояниям повышенного риска относятся:

• Высокое удельное сопротивление почвы (каменистые, песчаные, мерзлые или засушливые почвы)
• Прибрежные районы или районы с высокой влажностью
• Большие фотоэлектрические батареи с длинными проводниками
• Гибридные фотоэлектрические системы + системы хранения энергии

Типичные неисправности заземления:

• Неполное склеивание рам модулей
• Корродированные заземляющие наконечники и проводники
• Общие пути заземления перегружены импульсным током
• Несогласованное заземление между системами постоянного и переменного тока

Эти риски возрастают со временем, поэтому заземление - это вопрос жизненного цикла, а не одноразовая установка.

Почему сопротивление заземления напрямую влияет на риск системы

Сопротивление заземления - это измеримый показатель эффективности заземления и один из самых непонятных параметров в солнечной технике.

Диаграмма 2: Взаимосвязь между сопротивлением заземления и системным риском

При увеличении сопротивления заземления устранение неисправностей происходит медленнее, напряжение прикосновения увеличивается, а энергия перенапряжения дольше сохраняется в системе. На крупных солнечных фотоэлектрических станциях даже небольшое увеличение сопротивления может значительно повысить эксплуатационный риск.

Заземление за пределами кода: Лучшие практики для высоконадежных солнечных систем

Усовершенствованная конструкция заземления солнечных батарей начинается с отказа от “универсальных” предположений.

Стратегии заземления, основанные на инженерных решениях, включают:

• Испытания на удельное сопротивление грунта на конкретном участке
• Кольца заземления или заземляющие решетки для больших массивов
• Многочисленные заземлители вместо одиночных стержней
• Выделенные пути соединения для модулей и конструкций
• Согласованное заземление с устройствами защиты от перенапряжения (SPD)

Если заземление интегрировано на ранних этапах проектирования фотоэлектрических систем, это снижает зависимость от корректирующих мер на более поздних этапах жизненного цикла проекта.

Проектирование заземления в солнечных проектах с учетом специфики применения

Разные типы фотоэлектрических систем требуют разных приоритетов заземления.

Жилые солнечные системы

• Акцент на безопасности прикосновений и молниезащите
• Особое внимание уделяется непрерывности соединения и коррозионной стойкости

Коммерческая и промышленная фотоэлектрическая аппаратура

• Больший потенциал тока повреждения
• Интеграция с сетями заземления зданий

Масштабные солнечные электростанции

• Заземляющие решетки, предназначенные для ступенчатого и контактного регулирования напряжения
• Высокая способность рассеивать ток повреждения

Системы хранения энергии на основе фотоэлектрических элементов и аккумуляторов

• Раздельные и согласованные пути заземления
• Смягчение распространения повреждений постоянного тока

Игнорирование различий в применении - одна из наиболее распространенных причин модернизации, связанной с заземлением.

Проверка, испытание и долгосрочное обслуживание заземления

Характеристики заземления изменяются со временем под воздействием:

• Изменение влажности почвы
• Механическое ослабление
• Окисление и коррозия

Лучшие практики включают:

• Испытание сопротивления грунта при вводе в эксплуатацию
• Периодический осмотр во время эксплуатации
• Тепловизионное обследование мест склеивания
• Документация для проверки соответствия и страхования

Заземление, которое не может быть проверено, не может быть надежным.

Заземление как инструмент контроля финансовых и операционных рисков

Заземление влияет не только на безопасность:

• Принятие страховки
• Банковская привлекательность солнечных активов
• Время безотказной работы системы и стабильность урожая
• Долгосрочные расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание

Для инвесторов и владельцев активов усовершенствованная конструкция заземления снижает как технические, так и финансовые риски, обеспечивая предсказуемую прибыль в течение всего срока службы системы.

Санпал'Философия проектирования заземления на уровне системы

Санпал подходит к заземлению как к интегрированной части проектирования фотоэлектрических систем, а не как к изолированному пункту контрольного списка. Согласовывая проектирование заземления с международными стандартами, условиями местности и архитектурой системы, Sunpal поддерживает более безопасные и устойчивые солнечные установки по всем направлениям жилой, коммерческая, и коммунального хозяйства.

Такой подход, основанный на инженерном подходе, гарантирует, что заземление способствует долгосрочной надежности системы, а не только ее первоначальному соответствию требованиям.

От минимального соответствия к долгосрочной уверенности

Заземление больше не является скрытой деталью в солнечных фотоэлектрических системах. Это измеряемый, проектируемый и обслуживаемый фактор, который напрямую влияет на безопасность, надежность и стоимость активов.

Для мировой солнечной энергетики изменения очевидны: соблюдение требований - это базовый уровень. Если рассматривать заземление как стратегическую инженерную дисциплину, то солнечные проекты выходят за рамки риска и переходят к долгосрочной эксплуатационной уверенности. Свяжитесь с Sunpal, чтобы оптимизировать заземление вашего фотоэлектрического оборудования.