Sikre PV-systemer - Test af Lynafbryderen
Sikkerheden i solcelleanlæg er trådt ind i en ny æra takket være det innovative arbejde fra Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. Deres unikke modulære teststand for fotovoltaiske invertere med integreret lynafbryder øger sikkerheden i solcelleanlæg ved at initieres en automatisk nedlukning i tilfælde af lynafbrydelse. Med den nyligt offentliggjorte internationale standard IEC 63027 kan mere pålidelige og realistiske tests udføres på afbrydere. Fraunhofer ISE var involveret i udviklingen af den nye teststandard, som blev offentliggjort den 3. maj 2023.

Serielle lynafbrydelser i PV-systemer opstår på grund af kontaktproblemer, f.eks. defekte loddetråde i modulet eller i DC-ledningen i inverteren. I værste fald kan de høje temperaturer ved defekte kontaktpunkter forårsage, at systemet antændes.

Lynafbrydere (AFD) i invertere udnytter det faktum, at lynet fører til en strømspring i inverteren eller en karakteristisk bredbåndsstøj: De registrerer lynet og slukker inden en kritisk energi er nået. Disse detektorer har været obligatoriske for nyinstallerede solcelleanlæg i USA siden 2011. "Nationale og internationale studier har vist, at lynafbrydelser forekommer meget sjældent i solcelleanlæg med en kvalitetsinstallation. Ikke desto mindre tilbyder producenterne på det europæiske marked lynafbrydere på frivillig basis. Nogle bygningsforsikringer har insisteret på disse detektorer af brandbeskyttelseshensyn," forklarer Felix Kulenkampff fra Fraunhofer ISE, der udviklede den nye IEC-standard i et standardiseringsudvalg sammen med repræsentanter fra industrien, testvirksomheder og forskning. Den nye IEC-standard eliminerer nogle af svaghederne i den gamle amerikanske standard, der ikke simulere virkelig drift tilstrækkeligt. Som et resultat gik mange lynafbrydelser ubemærket hen, fordi de ikke nåede alarmgrænseværdierne, eller fordi der blev udløst falske alarmer.

Testbænk genskaber elektrisk lyn realistisk
"En realistisk testopstilling kan markant reducere risikoen for uopdagede lynafbrydelser og falsk udløsning. I testen skal det være muligt at antænde lynet så realistisk som muligt og under gentagelige forhold," forklarer Felix Kulenkampff. Til testen i henhold til IEC-standard 63027 (hvis grundlæggende parametre matcher den reviderede amerikanske standard UL 1699B), bruges en elektronisk DC-kilde som en PV-simulator i stedet for reelle PV-moduler. Strømmen flyder fra PV-simulatoren ind i inverteren gennem et forbindelsespunkt, der kan afbrydes præcist. Forbindelsespunktet er en kugleled bestående af to wolframelektroder, der trækkes fra hinanden med en defineret hastighed og antænder dermed et karakteristisk lyn. Fast testparametre (elektrodeafstand og hastighed) kan gemmes og vælges til testsekvensen. For at sikre, at måleresultatet ikke påvirkes af PV-simulatoren, er der tilsluttet et filternetværk mellem inverteren og det simulerede PV-system. Tiden indtil inverteren slukkes, er afgørende for lynafbryderens korrekte funktion: Jo mindre tid et lyn brænder, desto lavere er energiindgangen i det defekte kontaktpunkt, dvs. korte slukningstider forhindrer pålideligt antændelse af brand. Hvis energien er mellem 200 og 750 joule, og slukningstiden er mindre end 2,5 sekunder, består detektor-testen. Automatisk genforbindelse efter detektor-afbrydelse er tilladt fire gange inden for 24 timer. Efter femte gang skal det genforbindes manuelt.

Testbænken oprettet i TestLab Power Electronics implementerer ikke kun de ovennævnte testkrav i overensstemmelse med standarderne. På grund af dens modulære design tillader opsætningen også forskellige testscenarier for strenginvertere med forskellige forbindelser af PV-modulstrenge. Det er muligt at indsætte yderligere moduler til test af PV-modulinvertere og strengsamler. Testbænken er velegnet til DC-spændinger op til 1.500 V. Den har tre DC-indgange til op til 16 A og en DC-indgang til op til 32 A.

"Med den nye testbænk udvider vi det servicetilbud, som vores TestLab Power Electronics tilbyder, hvor vi udfører akkrediterede tests i overensstemmelse med netkoder, effektivitetsmålinger og impedansspektroskopiundersøgelser af invertere," siger Steffen Eyhorn, leder af TestLab Power Electronics.

Forskning og udvikling af elektriske lynafbrydelser også i andre applikationer DC-lynbeskyttelse er relevant ikke kun inden for fotovoltaik, men også for andre teknologier som batteriteknologi, luftfart eller elektromobilitet. I alle anvendelser kan der ses en tendens til højere spændinger, der øger sandsynligheden for elektriske overslag og resulterende parallelle eller serielle lynafbrydelser. I både afsluttede og igangværende forskningsprojekter bruger Fraunhofer ISE sin erfaring inden for PV-sektoren til andre applikationer for at yde konsulenttjenester til forskellige industrier. "Til problemløsning kan vores team trække på en database med lynsignaler i forskellige virkelige anlægskonfigurationer. Dette giver os mulighed for at komme til bunds i fejlkilder," siger Felix Kulenkampff.

Under The Smarter E Munich (14.-16. juni, Messe München, Hal A1, Stand 440) vil forskere fra Fraunhofer ISE præsentere deres tjenester inden for lynafbryder-detektion og andre emner inden for fotovoltaik og kraftelektronik.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Overvejer du Solenergi?
KlimaEnergi leverer solcelleløsninger og serviceydelser til alle, der har et ønske om grøn energi og sund økonomi og er i dag en af Danmarks førende udbydere af komplette solcelleanlæg til private og til erhverv.

For rådgivning eller spørgsmål, kontakt os på:

tlf. +45 75 76 17 00, eller skriv på post@klimaenergi.dk