NAPELEMES RENDSZEREK HIBAVÉDELME Dr. Novothny Ferenc ( PhD) Egyetemi docens
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Villamosenergetikai Intézet MEE VÁNDORGYŰLÉS SZEGED
2011.09.15.
TALOMJEGYZÉK 1. A hibavédelem előírásváltozásai 2. Napelemek hibavédelme KRISTÁLYOS NAPELEMEK VÉKONYRÉTEG NAPELEMEK
VÁLTOZÁSOK MSZ EN 61140:2003; MSZ EN 61140:2002/A1:2007 Áramütés elleni védelem. A villamos berendezésekre és villamos szerkezetekre vonatkozó közös szempontok MEGSZÜNT, MEGVÁLTOZOTT FOGALMAK HORDOZHATÓ — HELYHEZ KÖTÖTT ÉRINTÉSVÉDELEM /Kisfeszültségen!!!!!!!/ EPH HÁLÓZAT EPH GERINCVEZETŐ HELYI EPH KÖZPONTI EPH CSOMÓPONT, -SÍN, -KAPOCS KÖZVETETT ÉRINTÉS ELLENI VÉDELEM KÖZVETLEN ÉRINTÉS ELLENI VÉDELEM
MEGSZÜNT, MEGVÁLTOZOTT ELVÁLASZTÓTRANSZFORMÁTOR ALKALMAZÁSA VILLAMOS ELVÁLASZTÁS ESETÉN; VÉDELEM AZ ÁLLANDÓSULT ÉRINTÉSI ÁRAM ÉS A KISÜTÉSI ENERGIA KORLÁTOZÁSÁVAL; KORLÁTOZOTT ZÁRLATI ZELJESÍTMÉNYŰ ÁRAMKÖR ALKALMAZÁSA;
VÉDŐVEZETŐ
NEM CSAK FOGALMI VÁLTOZÁSOK! NEM CSAK MÉRETEZÉSI VÁLTOZÁSOK!
MSZ EN 61140
MSZ HD 60 364
ÚJ SZEMLÉLET
MSZ 172/1
MSZ 1600
KLÉSZ
ELAVULT VBSZ
nincs;
VFBBSZ
elkészült
/sorsa kérdéses/
ÚJ ILLETVE MEGVÁLTOZOTT FOGALMAK Az IEC 61140-es szabvány megnevezése szerint a „közvetlen érintés elleni védelem” szakkifejezése „alap védelem”.
Az IEC 61140-es szabvány megnevezése szerint a „közvetett érintés elleni védelem” szakkifejezése „hiba védelem”. KÁDÁR ABA „magyarázatos kiadás” A korábbi megnevezéseket végül is csak tájékoztatási céllal tartjuk fenn.
ÚJ SZEMLÉLET ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELEMI MÓDOK 1. A TÁPLÁLÁS ÖNMŰKÖDŐ LEKAPCSOLÁSA 2. KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS 3. VILLAMOS ELVÁLASZTÁS 4. SELV- ÉS PELV TÖRPEFESZÜLTSÉG MINDEGYIK VÉDELMI MÓD MIND AZ ALAPVÉDELEMRE, MIND A HIBAVÉDELEMRE ELŐÍRÁSOKAT AD KIEGÉSZÍTŐ VÉDELEM (HA KELL!) 1. ÁVK 2. KIEGÉSZÍTŐ EGYENOTENCIÁLÚ ÖSSZEKÖTÉS
Szerkezeti változások Az alapvédelem követelményeit és szerkezeti megoldásait e szabvány mellékletekben tárgyalja! Az „A” melléklet
általános megoldások.
A „B” melléklet a szakképzett vagy kioktatott személyek által felügyelt berendezésekben használható megoldások, azaz ott alkalmazható, ahol a szakképzetlen személyek felügyelet nélküli jelenléte tilos úm. védőakadályok-, vagy az elérhető tartományon kívüli elhelyezés alkalmazása.
Szerkezeti változások Alapszövegben a hibavédelmi módok közül azok, amelyek alkalmazása általánosan megengedett: a táplálás önműködő lekapcsolása; kettős, vagy megerősített szigetelés; villamos elválasztás (csak egy fogyasztókészülék); törpefeszültség (SELV és PELV). „C” melléklet Azon hibavédelmi módok, amelyek csak szakképzett vagy kioktatott személyek ellenőrzése alatt álló berendezésekben alkalmazhatók: környezet elszigetelése; földeletlen egyenpotenciálú összekötés; villamos elválasztás több fogyasztó táplálására
ÚJ ILLETVE MEGVÁLTOZOTT FOGALMAK GYŰJTŐFOGALOM védővezető (protective conductor) A biztonság céljából, pl. áram-ütés elleni védelem céljából alkalmazott vezető.(PE; PEN; EPH) EPH védő egyenpotenciálra hozó vezető (protective bonding conductor) Védő egyenpotenciálú összekötés céljára használt védővezető. védő egyenpotenciálra hozó vezető kiegészítő egyenpotenciálú összekötéshez (Protective bonding conductor for supplementary bonding • két villamos test között, • test és idegen vezetőképes rész között • idegen vezetőképes részek között mechanikai védelem nelkül
Kialakítási változások EPH A szabvány pontosan előírja, hogy minden egyes épületben mi legyen bekötve az egyenpotenciálú összekötésbe: • földelővezető, • fő földelőkapocs, • az épületben lévő közüzemi csővezetékek, (pl. gázvezeték) • a szerkezeti idegen vezetőképes részek, ha azok normál használat esetén hozzáférhetők, a fémes központi fűtés és a légkondicionáló berendezések; • a vasbeton épületszerkezetek fémrészei, ha a fémrészek hozzáférhetők és megbízhatóan össze vannak egymással kötve; • a távközlési kábelek minden fémköpenye.
Kialakítási változások EPH HD 60364-5-54 új kiadása szerint: • • • •
a fém vízcsövek, fém gázcsövek, egyéb éghető folyadékokat szállító csövek, kábeltálcák, kábellétrák
nem alkalmazhatók EPH-vezetőként
MÉRETEZÉSI VÁLTOZÁSOK Önműködő lekapcsolás hiba esetén TT, ill. TN-rendszerben A megengedett lekapcsolási idő az elosztóáramkörökre és legfeljebb 32 A-es végáramkörökhöz nem tartozó áramkörökre: TT-rendszerekben legfeljebb 1 s, TN-rendszerekben legfeljebb 5 s.
MÉRETEZÉSI VÁLTOZÁSOK Önműködő lekapcsolás hiba esetén TT, ill. TN-rendszerben A legfeljebb 32 A-es végáramkörökhöz A hazai kisfeszültségű hálózatra vonatkozóan: 120 V < Uo ≤ 230V névleges fázis–föld váltakozó feszültségre: TT-rendszerekben legfeljebb 0,2 s, TN-rendszerekben legfeljebb 0,4 s.
táblázat
MÉRETEZÉSI VÁLTOZÁSOK Önműködő lekapcsolás hiba esetén TT, ill. TN-rendszerben a kiolvadási szorzó alkalmazása A biztosító, (kismegszakító) típusa olvadóbiztosító gG, gM, (gyors és késleltetett) olvdóbiztosító gR (NOR, NOSi, NOGe) B KismegC szakító D
In A ≤ 25 ≥ 32
TN (5s)
TT (1s)
Végáramkörök 32 A-ig (0,2 s) α
3 4
5 7
6 8
2,5
4
6
5 5 5
5 10 20
5 10 20
KIEGÉSZÍTŐ VÉDELEM KÖTELEZŐ ALKALMAZÁSA • Képzetlen személyek által használt és általános használatra szánt legfeljebb 20 A névleges áramú csatlakozóaljzatok, és • szabadtéri használatú, legfeljebb 32 A névleges áramú mobil fogyasztókészülékek esetére Előírás legfeljebb 30 mA névleges különbözeti kioldóáramú áram-védőkapcsoló (RCD) alkalmazása (kiegészítő védelem).
NAPELEMEK ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELME Kristályos napelemek 1. A táplálás önműködő lekapcsolása védelmi mód a.) Hibavédelem IT-rendszerrel 2. Kettős vagy megerősített szigetelés védelmi mód
Vékonyréteg napelemek 1. A táplálás önműködő lekapcsolása védelmi mód a.) Hibavédelem IT-rendszerrel (földeletlen pólusok esetében) 2. Védőakadályok és az elérhatő tartományon kívül helyezés védelmi mód (Az egyik pólus földelése esetében)
NAPELEMEK A létesítésre vonatkozólag az MSZ HD 60364-7-712:2006 Különleges berendezésekre vagy helyiségekre vonatkozó követelmények. Napelemes (PV) energiaellátó rendszerek (IEC 60364-7712:2002) - című szabványban vannak előírások.
KRISTÁLYOS NAPELEMEK
KRISTÁLYOS NAPELEMEK
KETTŐS SZIGETELÉSŰ NAPELEM TÁBLA
Kettős szigetelésű kábel és stekker
1. A TÁPLÁLÁS ÖNMŰKÖDŐ LEKAPCSOLÁSA ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELMI MÓD! MSZ HD 60364-7-712:2006 712.413.1. MEGJEGYZÉS A táplálás önmüködő lekapcsolásával megvalósított védelmi mód alkalmazása az EGYENÁRAMÚ OLDALON speciális intézkedéseket igényel, amelyek megfontolás alatt állnak.
ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELM! MEGJEGYZÉSEK: A NAPELEMET a napsütés kapcsolja be és ki! Az inverter mindkét oldalára leválasztó eszközt kell elhelyezni, ami az egyenáramú oldalon szakaszolókapcsoló. Az egyenfeszültségű oldalon a villamos szerkezeteket feszültség alatt állónak kell tekinteni! A csak váltakozó áramú oldalon leválasztott napelemes rendszer az inverter és a leválasztó eszköz között feszültség alatt áll!!!!!
1. A TÁPLÁLÁS ÖNMŰKÖDŐ LEKAPCSOLÁSA ÁRAMÜTÉS ELLENI VÉDELMI MÓD!
Hibavédelem: DC-IT-rendszer Inverter elhelyezés: A.) INVERTEREK A MODULSOROK KÖZELÉBEN Nagyon rövid DC rész B.) INVERTEREK AZ ÉPÜLETBEN Nincs váltakozó áram a tetőn
Földzárlat kezelés: Földzárlatfigyelés; Inverter leszabályoz, leválaszt, jelzést ad!
Inverterek a napelemek takarásában
Inverterek a tetőn
Inverterek az épületben
1. Védelem a táplálás önműködő lekapcsolásával DC-IT rendszerű inverterek (Az inverter fémházas,védőföldeléssel ellátott.) A szabvány szerinti HIBA fogalma, az egyszeres hiba elve! Kettős szigetelések esetén (alap-, kiegészítő szigetelés, megerősített szigetelés) nincs hiba! Inverter földzárlata esetére a napelem modul feszültségének a megszüntetése hibavédelmi szempontból nem indokolt! Nem kell lekapcsolni! A földzárlatjelzés az inverterben. A váltakozó áramú oldal hibavédelmére önműködő megszakításra alkalmas védelmi eszközt kell beépíteni, és ha ez ÁVK, akkor az B típusú legyen, hacsak egyéb megoldások, (pl. elválasztás, speciális inverterek)„A” vagy „AC” típusok alkalmazását nem teszik lehetővé.
Kettős szigetelésű inverterek
2. KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD! 412.1.2. A KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD MINDEN ESETBEN ALKALMAZHATÓ, hacsak a 7.rész nem tartalmaz korlátozásokat 712.413.2. A védelem céljára II. é. v. osztály vagy azzal egyenértékű szigetelés inkább az egyenáramú oldalon ajánlott.
2. KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD! Ezt a védelmi módot nem szabad olyan áramkörökhöz alkalmazni, amelyek • csatlakozó aljzatot tartalmaznak!, • vagy amelyeknél az üzemeltető felhatalmazás nélkül is kicserélhet szerkezeteket.
2. KETTŐS VAGY MEGERŐSÍTETT SZIGETELÉS VÉDELMI MÓD! 412.1.3. Ha valahol kizárólag ezt a védelmi módot alkalmazzák (azaz az áramkör… csak kettős vagy megerősített szigeteléssel rendelkező szerkezeteket tartalmaz) igazolni kell, hogy az áramkör (a berendezés) normál üzemben szigorú felügyelet alatt lesz úgy, hogy ne történhessen olyan változás, amely lerontaná ennek a védelmi módnek a hatékonyságát.
VÉKONYFILM NAPELEMFARM 72 MW
Amennyiben a pólusok földeletlenek maradnak az áramütés elleni védelem módja megegyezhet a kristályos napelemeknél kialakítottakkal! 1. Védelem a táplálás önműködő lekapcsolásával DC-IT rendszer 2. Védelem kettős vagy megerősített szigeteléssel
Vékonyréteg napelemes erőművek pólusföldeléssel A pólus földelése többé nem teszi lehetővé az IT érintésvédelmi mód alkalmazását, mert az MSZ HD 60364-441 szabvány 411.6.1 pontja szerint „Az IT-rendszerekben az aktív részeket vagy el kell szigetelni a földtől, vagy egy elegendően nagy impedancián keresztül össze kell kötni a földdel.”
MEGJEGYZÉS A környezet elszigetelése, ill. a földeletlen egyenpotenciálra hozás védelmi módok alkalmazása a az MSZ HD 60364 7. rész szerint tilos!
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! MSZ HD 60364-4-41 „B” melléklet szerinti ALKALMAZÁS: Szakképzett vagy kioktatott személyek által ellenőrzött vagy felügyelt, hibavédelemmel ellátott VAGY ANÉLKÜLI berendezésekben való használatra alkalmasak.
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! Csak akkor szabad alkalmazni a berendezésben, ha —az csak szakképzett vagy kioktatott személyek, vagy — csak szakképzett vagy kioktatott személyek által felügyelt személyek számára hozzáférhető. Képzetlen személyek felügyelet nélküli jelenléte TILOS!
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! ALKALMAZÁS OKA: AKTÍV VEZETŐ FÖLDELÉSE!
PV-modulsor negatív pólus földelése: Egyes vékonyréteg napelem moduloknál súlyos degradáció léphet fel. A fő probléma a TCO-réteg (Transparent Conductive Oxid), korróziója. PV-modulsor pozitív pólus földelése: A cella elülső felszínén kialakuló sztatikus feltöltődés nem tud levezető utat találni, hatására a modul hatásfoka egyre csökken.
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! Ennek megvalósítása érdekében a napelemes erőmű területét el kell keríteni, vagy el kell zárni a szakképzetlen személyek elől, és oda szakképzetlen személyek csak szakképzett ill. kioktatott személyek felügyeletével léphetnek be. Ezzel eleget lehet tenni a „B” melléklet védelmi mód „B1. Alkalmazás” előírásának, hogy „Szakképzett vagy kioktatott személyek által ellenőrzött vagy felügyelt,
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! Amennyiben a napelemes erőmű területén minden vezetőképes részt leföldelünk, csak egyetlen potenciál a földpotenciál érinthető, és a kialakítás megfelel a melléklet B3.1. követelményének is: „A kézzel elérhető tartományon belül ne legyenek egyidejűleg érinthető, egymástól eltérő potenciálú részek.”
VÉDŐAKADÁLYOK ÉS AZ ELÉRHETŐ TARTOMÁNYON KÍVÜL ELHELYEZÉS VÉDELMI MÓD! Az egyik pólus földelése esetén már az első szigeteléssérülés hatására az emberen veszélyes nagyságú áram folyhat. Szigetelésmeghibásodás észlelése, jelzése • olvadó biztosító beépítése • sönt beépítése • (csillagpont leválasztás) szigetelési ellenállás mérése
Negatív pólus földelése
Pozitív pólus földelése
NAPELEM MODULOK FÖLDELÉSE, EGYENPOTENCIÁLRA HOZÁSA (MSZ HD 60364-7-712:2006 Napelemes (PV) energiaellátó rendszerek) 712.54. szakasz előírása szerint „Védő egyenpotenciálra hozó vezetők alkalmazása esetén, azokat az egyenáramú és váltakozó áramú kábelekkel, vezetékekkel és szerelvényekkel párhuzamosan és amennyire lehet, azokhoz közel kell elhelyezni.” Egyébként ez az elektromágneses összeférhetőség követelménye, azaz a szabvány 712.444.4.4. „A villám által indukált feszültségek minimalizálása érdekében a vezetőhurkok területét a lehető legkisebbre kell csökkenteni.” előírásának kiterjesztése az EPH-vezetőre.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET Dr. Novothny Ferenc ( PhD) Egyetemi docens Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Villamosenergetikai Intézet MEE VÁNDORGYŰLŰS SZEGED
2011.09.15.
