حماية التيار المستمر (DC) من الارتفاعات المفاجئة في الجهد (Surge Protection) للخلايا الشمسية والعواكس (Inverters)
ما هي الارتفاعات المفاجئة في الجهد (Surges)؟
الارتفاعات المفاجئة في الجهد هي زيادة سريعة ومؤقتة في الجهد الكهربائي، قد تكون ناتجة عن أسباب مثل:
- الصواعق: التي يمكن أن تسبب ارتفاعًا كبيرًا في الجهد.
- عمليات التبديل الكهربائي: مثل تشغيل أو إيقاف الأحمال الكبيرة.
- أعطال الشبكة الكهربائية: مثل القصر الكهربائي أو عدم استقرار الجهد.
هذه الارتفاعات يمكن أن تسبب أضرارًا جسيمة للمعدات الكهربائية، خاصة في أنظمة الطاقة الشمسية التي تعتمد على الخلايا الشمسية والعواكس.
أهمية حماية التيار المستمر (DC) في الأنظمة الشمسية
في الأنظمة الشمسية، يتم توليد الكهرباء على شكل تيار مستمر (DC) من الخلايا الشمسية، ثم يتم تحويلها إلى تيار متردد (AC) باستخدام العواكس (Inverters). يتعرض جانب التيار المستمر (DC Side) لعدة مخاطر، منها:
- ارتفاعات الجهد المفاجئة: التي يمكن أن تدمر الخلايا الشمسية أو العواكس.
- التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): الذي قد يحدث أثناء الصيانة أو التركيب.
- التغيرات المفاجئة في الأحمال: التي تؤثر على استقرار النظام.
لذلك، من الضروري توفير حماية فعالة لجانب التيار المستمر (DC Side) لمنع التلف وتقليل التكاليف الناتجة عن الإصلاحات.
مكونات نظام الحماية من الارتفاعات المفاجئة (Surge Protection System)
- وحدات حماية التيار المستمر (DC Surge Protection Devices – SPDs):
- تُركب على جانب التيار المستمر (DC Side) من النظام الشمسي.
- تعمل على تحويل الارتفاعات المفاجئة في الجهد إلى الأرض، مما يحمي الخلايا الشمسية والعواكس.
- يجب اختيار وحدات SPDs ذات جهد تشغيل مناسب لنظام التيار المستمر.
2. الصواعق (Lightning Arresters):
- تُستخدم لامتصاص طاقة الصواعق ومنعها من الوصول إلى النظام الكهربائي.
- يتم تركيبها عند نقاط الدخول الرئيسية للنظام.
3. أجهزة التوصيل الأرضي (Grounding Systems):
- توفر مسارًا آمنًا لتفريغ التيارات العالية الناتجة عن الارتفاعات المفاجئة.
- يجب أن تكون مقاومة الأرض منخفضة لضمان فعالية النظام.
4. المرحلات (Relays):
- تُستخدم لمراقبة الجهد والتيار واكتشاف أي ارتفاع مفاجئ.
- يمكن أن تعمل على فصل الدائرة الكهربائية في حالة حدوث عطل.
نصائح لتصميم نظام حماية فعال
- اختيار وحدات SPDs ذات جودة عالية:
- يجب أن تكون متوافقة مع معايير السلامة الدولية مثل IEC 61643.
- يجب أن تتحمل الجهد والتيار الموجود في النظام.
2. التوصيل الأرضي الجيد:
- يجب أن يكون نظام التأريض فعالاً ومنخفض المقاومة.
- يجب فحصه بانتظام للتأكد من سلامته.
3. تركيب SPDs في نقاط استراتيجية:
- عند مدخل النظام الشمسي.
- بين الخلايا الشمسية والعواكس.
4. الصيانة الدورية:
- فحص وحدات SPDs بانتظام للتأكد من فعاليتها.
- استبدال الوحدات التالفة أو القديمة.
فوائد حماية التيار المستمر من الارتفاعات المفاجئة
حماية المعدات:
- تقليل خطر تلف الخلايا الشمسية والعواكس.
- زيادة عمر المعدات الكهربائية.
تقليل التكاليف:
- تجنب تكاليف الإصلاحات أو الاستبدال بسبب الأعطال.
- تقليل وقت التوقف عن العمل (Downtime).
تحسين كفاءة النظام:
- ضمان استقرار النظام الكهربائي.
- تحسين أداء الخلايا الشمسية والعواكس.
