Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe – co to jest, jakie są rodzaje i zalety?

Promienie słoneczne stały się w ostatnich latach popularnym źródłem energii, a systemy fotowoltaiczne są powszechnie stosowane do przetwarzania promieniowania ze słońca w energię elektryczną. Wraz ze wzrostem zainteresowania systemami PV pojawia się również potrzeba ochrony przed różnymi rodzaju zagrożeniami, w tym możliwymi przepięciami, mogącymi powodować uszkodzenia układów fotowoltaicznych. W artykule poniżej wyjaśniamy, jak działają zabezpieczenia przepięciowe, jakie są ich rodzaje oraz na co zwrócić uwagę przy ich wyborze.

Czym są przepięcia?

Przepięcia w kontekście fotowoltaiki odnoszą się do gwałtownych i krótkotrwałych wzrostów napięcia w instalacji fotowoltaicznej. Mogą być spowodowane różnymi czynnikami, takimi jak, przykładowo, uderzenia piorunów. Co istotne, przepięcia powstają nawet w odległości do kilkuset metrów od miejsca uderzenia pioruna. Efektem mogą być przebicia i trwałe uszkodzenia elementów systemów fotowoltaicznych. 

Trzeba przy tym pamiętać, że inwestycja w instalację fotowoltaiczną służy generowaniu oszczędności na rachunkach za prąd w długim okresie. Aby zapewnić sprawne, wydajne i bezpieczne działanie systemu, konieczne jest zastosowanie odpowiednich zabezpieczeń po stronie prądu stałego (DC – produkowanego w modułach) oraz przemiennego (AC – przetwarzanego w falowniku). 

Czemu służą zabezpieczenia przeciwprzepięciowe w systemach fotowoltaicznych?

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe lub antyprzepięciowe, określane również jako SPD (ang. Surge Protective Device), to ważny element systemów fotowoltaicznych. Jego celem jest ochrona systemu przed szkodliwymi skutkami przepięć, mogących nastąpić w efekcie wyładowań atmosferycznych czy awarii w sieci elektrycznej. Stosowanym powszechnie zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym są ograniczniki przepięć. W fotowoltaice dotyczą one zarówno prądu stałego, jak i przemiennego.

Ochrona przepięciowa – co stanowią normy?

Instalacja fotowoltaiczna – ze względu na swoją budowę i usytuowanie – jest narażona na przepięcia. Te powstawać mogą w wyniku bezpośredniego uderzenia pioruna, jak też na skutek przepięć spowodowanych przez pobliskie wyładowania atmosferyczne. W celu ochrony drogich komponentów, przede wszystkim modułów i inwerterów, stosować należy specjalne ograniczniki przepięć.

Ogólne zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej dla systemów fotowoltaicznych określa norma PN-EN 61173:2002. Ochrona przepięciowa fotowoltaicznych (PV) systemów wytwarzania mocy elektrycznej. 

Szczegółowe zasady stosowania ochrony przeciwprzepięciowej zawierają normy: 

• • PN-IEC 61643-1: Urządzenia ograniczające przepięcia dołączone do sieci rozdzielczych niskiego napięcia. Wymagania techniczne i metody badań.
• • PN-IEC-60364-4-442.Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona instalacji niskiego napięcia przed przejściowymi przepięciami i uszkodzeniami przy doziemieniach w sieciach wysokiego napięcia.
• • PN-IEC 60364-4-443:1999, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi.
• • PN-HD 60364-7-712:2007 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 7-712: Wytyczne dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania.

Zabezpieczenia są bardzo istotnym elementem instalacji PV – z jednej strony są wymagane prawnie, a z drugiej odpowiadają za ochronę na wypadek wyładowań atmosferycznych czy sieciowych przepięć.

Jakie są rodzaje zabezpieczeń antyprzepięciowych?

W przypadku instalacji fotowoltaicznych zastosowanie znajdują dwa rodzaje zabezpieczeń antyprzepięciowych:

• • ochronniki typu 1 - zamiennie określane odgromnikami, będące pierwszym stopniem ochrony przeciwprzepięciowej. Cechują się wysoką wydajnością rozładowania energii. Odbierają bezpośrednie uderzenie pioruna powstałe od przepięcia atmosferycznego w niedużej odległości zasilania domu, jak i w pobliżu zewnętrznej instalacji odgromowej.
• • ochronniki typu 2 – stanowiące drugi stopień ochrony odgromowej przed przepięciami. Ograniczają pośrednie efekty uderzenia pioruna.

Jak dobrać ochronnik przepięciowy?

Dobór ochronników przepięciowych dla instalacji fotowoltaicznej wymaga przeprowadzenia analizy ryzyka oraz oceny uszkodzeń powodowanych przez wyładowanie piorunowe. Wybór elementów zabezpieczających przed przepięciami warto powierzyć firmie zajmującej się montażem systemów PV. Zamontowane elementy, podobnie jak pozostałe w systemie PV, powinny posiadać certyfikaty bezpieczeństwa i pochodzić od sprawdzonych dostawców.

Dlaczego warto zainwestować w zabezpieczenia antyprzepięciowe?

Ochronniki przepięciowe w instalacjach fotowoltaicznych odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu bezpieczeństwa i niezawodności systemu. Główną korzyścią zabezpieczeń przeciwprzepięciowych jest ochrona komponentów systemów fotowoltaicznych przed uszkodzeniami wywołanymi przepięciami, potencjalnie niebezpiecznymi dla mienia i ludzi. Ochronniki przepięciowe pomagają rozproszyć nadmiar energii do ziemi, minimalizując ryzyko uszkodzeń modułów fotowoltaicznych i innych elementów systemu. Zastosowanie wspomnianych zabezpieczeń pozwala uniknąć kosztownych napraw lub wymiany zniszczonych elementów. Zabezpieczenia antyprzepięciowe przyczyniają się do wydłużenia żywotności systemu. Pomagają też minimalizować ryzyko wystąpienia pożaru czy porażenia prądem.