A 3 legfontosabb napelemes biztonsági veszély és azok elkerülése

Bár a közvélemény nagy része azt gondolhatja, hogy a napsugárzás varázslatosan elektromos árammá alakul, amely minden típusú berendezést és eszközt meghajt, a napelemes technikusok tudják, hogy ennél sokkal többről van szó.

A PV-ben az áram “vad”, és nem korlátozza az elektronika, ami rejtett földhibákra, vezetékméretekre utal, és ösztönzi a gyors leállást. A kockázatok mérséklését célzó ellenőrzési intézkedések és bevált gyakorlatok eltérnek a fotovoltaikus és bármely más típusú energiatermelő erőforrás esetében.

Íme a PV-rendszerek három leggyakoribb elektromos veszélye, valamint a kockázatok csökkentése érdekében megtehető specifikus intézkedések.

Veszély 1. Áramütés vagy áramütés feszültség alatt álló vezetőktől

Csakúgy, mint a többi villamosenergia-termelés esetében, a PV-rendszerek sokk és áramütés veszélyét hordozzák magukban, ha az áram nem szándékosan halad át az emberi testen. Már a 75 milliamperes (mA) áram a szívben halálos. Az emberi test ellenállása körülbelül 600 ohm. Per Ohm-törvény, feszültség (V) egyenlő áram (I) szer rezisztencia (R), így V = IR.

Annak kiszámításához, hogy mekkora áram folyik át egy személy testén, ha 120 V-nak van kitéve, egyszerűen el kell osztani a 120 V-ot 600 ohm-mal (I = V/R), ami összesen 0,2 amper vagy 200 mA. Ez több mint 2,5-szerese a 75 mA-es halálos határértéknek, ezért rendkívül fontos, hogy megvédje magát és dolgozóit egy ilyen eseménytől.

Az áramütést általában a korrodált kábelek és csatlakozások, a laza vezetékek és a nem megfelelő földelés okozta rövidzárlat okozza. A napelemes rendszerekben ezeknek a feltételeknek a kereséséhez a legfontosabb helyek közé tartozik a kombinálódoboz, a PV forrás- és kimeneti áramkör vezetői, valamint a berendezés földelő vezetéke. A földelővezető összeköti az összes fém alkatrészt – és végül a földeléssel – a földelőelektróda vezetőjén és a földelőelektródán keresztül.

Ellenőrzési intézkedések: Gyorsleállító rendszerek

A PV húrrendszerekből előállított energia közvetlenül a naptól függ. A technikusok és az elsősegélynyújtók áramütési veszélyének csökkentése érdekében szükségünk van egy módra arra, hogy rövidzárlat vagy áramszünet esetén lekapcsoljuk ezeket a húrokat. A 2017. évi Nemzeti Elektromos Szabályzat (NEC) 690.12 szakasza megköveteli a napelemes rendszerek „gyors leállítását” mind a PV-tömb határain belül, mind azon kívül. A kódex 690.2 szakasza szerint a PV-tömb határvonala modulok vagy panelek mechanikusan integrált összeállítása tartószerkezettel és alappal, nyomkövetővel és egyéb összetevőkkel, amelyek egyenáramú vagy váltóáramú termelő egységet alkotnak. Ez magában foglalja a vezérelt vezetékeket, amelyek a határon belül vagy három lábon belül helyezkednek el attól a ponttól, ahol áthatolnak az épület felületén.

2019-től az NEC szigorúbbá tette ezeket a követelményeket azáltal, hogy előírja:

  • A PV-tömb határain belüli modulokat és szabadon lévő vezető részeket 30 másodpercen belül 80 V-ra kell csökkenteni.
  • A tömb határain kívül elhelyezkedő vezetőket 30 másodpercen belül 30 V-ra kell korlátozni.

A gyorsleállító eszközöket vagy a szervizleválasztónál kell elhelyezni, vagy egy speciális gyorsleállító kapcsolónak kell lennie. Kivételt képeznek azok a rendszerek, amelyeket modulszintű teljesítményelektronika – például mikroinverterek és teljesítményoptimalizálók – vezérel, amelyek csökkentik a feszültséget. Azoknak a tömböknek, amelyekben nincsenek szabadon vezetőképes részek, és nyolc lábnál távolabb helyezkednek el a szabaddá vált, földelt vezető részektől, nem kell megfelelniük.

Ezen túlmenően az Egyesült Államok számos joghatósága megköveteli, hogy a tetőtéri napelem-tömbök olyan hátulütőkkel rendelkezzenek, amelyek lehetővé teszik a tűzoltók számára, hogy hozzáférjenek a rendszerhez. Például a California Residential Fire Code előírja, hogy a PV modulok legalább három lábnyira legyenek a tető gerincétől.

Veszély 2. Tüzet gyújtó ívhibák

Mint minden elektromos rendszernél, a tűz mindig potenciális veszélyforrás. Talán az egyik leggyakoribb ok az elektromos ívhibák, amelyek két vagy több vezető közötti nagy teljesítményű elektromos kisülések. A kisülés okozta hő a vezeték szigetelésének romlását okozhatja, és ezáltal szikrát vagy „ívet” okozhat, ami tüzet okoz.

A napelemes rendszerek egyaránt ki vannak téve a soros ívhibáknak, amelyeket egy vezető folytonosságának megszakadása okoz, vagy a párhuzamos ívhibákat, amelyeket a két vezető közötti nem szándékos áram okoz, gyakran földzárlat miatt.

Ellenőrzési intézkedések: Ívhiba áramkör-megszakítók

Az ívhiba rövidzárlathoz vagy földzárlathoz vezethet, de lehet, hogy nem elég erős ahhoz, hogy megszakítót vagy földzárlat-megszakítót (GFCI) indítson el . Az ívhibák elleni védelem érdekében ívhiba áramkör-megszakítót (AFCI) vagy AFCI megszakítót kell beszerelni. Az AFCI-k észlelik az alacsony szintű veszélyes íváramokat, és lekapcsolják az áramkört vagy a kimenetet, hogy csökkentsék annak az esélyét, hogy egy ilyen ívhiba elektromos tüzet gyújtson.

Az NEC 690.11 szakasza előírja, hogy a 80 V DC vagy nagyobb feszültségen működő napelemes rendszereket bármely két vezető között védjék a felsorolt ​​PV AFCI vagy azzal egyenértékű rendszerkomponensek. A védelmi rendszernek képesnek kell lennie az ívhibák észlelésére, amelyek a PV rendszer egyenáramú áramköreiben lévő vezető, csatlakozómodul vagy más alkatrész tervezett folytonosságának meghibásodásából erednek.

3. veszély. Robbanáshoz vezető ívvillanás

A közepes és magas feszültségű, nagyméretű PV-tömbök érzékenyek az ívvillanásra. Ez különösen igaz akkor, ha a technikus olyan feszültség alatt álló kombinálódobozokban vizsgálja a hibákat, ahol a PV forrásáramköröket párhuzamosan kombinálják az áramerősség növelése érdekében, valamint a közép- és nagyfeszültségű kapcsolóberendezések és transzformátorok ellenőrzésekor. Egy ívvillanás forró gázokat és koncentrált sugárzó energiát bocsát ki a napfelszín hőmérsékletének négyszeresére – akár 19 500 °C-ig. Akkor fordul elő, ha nagy mennyiségű energia áll rendelkezésre egy ívhibához, mind az egyen-, mind a váltakozó áramú vezetékekben.

Az ívvillanás problémát jelent a 400 V feletti rendszerekben, így mind az általában 500 V-os maximális bemeneti feszültséggel rendelkező lakossági inverterek, mind a legfeljebb 1500 V-os nagyméretű inverterek veszélyben vannak. A nagyméretű napenergia-rendszerek megjelenése előtt az ívvillanást kizárólag váltakozó áramú problémának tekintették, mivel a DC feszültség a hálózaton kívüli alkalmazásokra korlátozódott, ahol 100 V-nál kisebb feszültségű akkumulátorokat használtak. A National Fire Protection Association (NFPA) 70E szabványa előírja az ívvillanás veszélyének kockázatelemzését, és egyéni védőfelszerelést (PPE) kell használni a 100 V feletti egyenáramú rendszerekben.

Ellenőrző intézkedések: AC és DC oldali mérséklés

Az ívvillanás mérséklése a napelemes rendszerekben egyenárammal (az inverter előtt) és AC-vel (az inverter után) van osztva. Az egyenáram-oldali hatásmérséklés nagy (100 kW+) napelem-tömböknél különösen fontos a kombinálódoboznál, ahol több napelemsort kombinálnak párhuzamosan az áram növelése érdekében. Az ívvillanás lehetőségének csökkentése érdekében a nagyméretű rendszerek több sztring invertert is használhatnak, amelyek maguk is több szálat tudnak párhuzamosan csatlakoztatni, ahelyett, hogy egy vagy két nagy központi invertert használnának, amelyekhez kombinálódobozok kellenek. A váltakozó áramú oldali hatáscsökkentés íválló kapcsolóberendezést tartalmaz, amely az ívvillanás energiáját átirányítja a burkolat tetején, távol a személyzettől és a berendezésektől.

Válassza ki a megfelelő felszerelést

A dolgozók és a fotovoltaikus rendszer elektromos veszélyekkel szembeni védelme megköveteli a biztonságos munkavégzési gyakorlatok betartását, és annak biztosítását, hogy a berendezést úgy minősítik, hogy ellenálljon ezeknek a potenciális veszélyeknek. Ez azt jelenti, hogy a multimétereket, a mérővezetékeket és a biztosítékokat az adott alkalmazáshoz kell besorolni. Íme néhány alapvető irányelv:

  • CAT-megfelelő berendezés: Válasszon a megfelelő mérési kategóriának (CAT minősítésnek) és az alkalmazás feszültségszintjének megfelelő mérőt . A multiméternek ki kell bírnia az átlagos feszültségszinteket és a nagyfeszültségű kiugrásokat és tranzienseket, amelyek sokkot vagy ívvillanást okozhatnak. A Fluke 376 FC True-RMS Clamp Meter CAT IV 600 V és CAT III 1000 V besorolású, így alkalmas kis, közepes és sok nagyméretű PV rendszerhez. Ezenkívül ez a mérő képes mind az egyen-, mind az AC feszültség és áram tesztelésére, ami hasznos a PV alkalmazásokhoz. Fluke Connect™ vezeték nélküli képességekkel is fel van szerelve , így biztonságos távolságból követheti a méréseket okostelefonján.
  • Nagy magassággal kapcsolatos megfontolások: A PV-rendszerekhez nagy magasságban CAT III és IV berendezéseket kell használni, mert a levegő kevésbé szigetelő és kevésbé sűrűsödik felfelé haladva, ami csökkenti a hűtési képességét. Ez azt jelenti, hogy az áttörési feszültség – az a minimális feszültség, amely miatt a szigetelő elektromosan vezetővé válik – a magassággal csökken. Például a vezetékek közötti 1 centiméteres hézag esetén a letörési feszültség 30 kV tengerszinten, 1,2 kV 50 000 lábon és 300 V 150 000 lábon.
  • Kiváló minőségű mérővezetékek: Válasszon olyan mérővezetékeket , amelyek CAT besorolásúak, hogy megfeleljenek vagy meghaladják a digitális multiméter CAT besorolását.
  • Nagy energiájú biztosítékok cseréje: A nagyenergiájú biztosítékokat mindig ugyanolyan minőségű alkatrészre és névleges áramerősségre cserélje. Ezeket a biztosítékokat úgy tervezték, hogy megtartsák a biztosítékházban lévő elektromos rövidzárlat által termelt energiát. Életmentőek, és soha nem szabad olcsóbb általános biztosítékokra cserélni.
  • Szondák és szondatartozékok: Használjon visszahúzható szondákat, szondacsúcsfedelet vagy rövidebb végű szondákat, hogy elkerülje a fém véletlenül fémhez való érintkezését és rövidzárlatot.
  • Egyéni védőfelszerelés: Viseljen megfelelő egyéni védőfelszerelést , beleértve az ívvédő ruházatot, kesztyűt, védőszemüveget vagy védőszemüveget, hallásvédőt és bőr lábbelit, a feszültségnek megfelelően, amelyen dolgozik. A 2018. évi NFPA 70E szabvány 130.7(C)(15)(c) táblázata tartalmazza az egyéni védőeszközök kategóriáinak teljes listáját és az egyes besorolásokhoz tartozó megfelelő ívbesorolású ruházatot.

Ezek csak a legfontosabb tudnivalók a napelemes rendszerek karbantartása során végzett biztonságosabb munkavégzésről. Az elektromos berendezések tesztelésekor és szervizelésekor feltétlenül tartsa be az összes vonatkozó biztonsági szabványt és előírást, a gyártói utasításokat és a vállalat biztonsági eljárásait.

A szakértőről

Michael Ginsberg napenergia-szakértő, az Egyesült Államok Külügyminisztériumának oktatója, szerző és a mérnöki tudományok doktorjelöltje a Columbia Egyetemen. Emellett a Mastering Green vezérigazgatója , ahol világszerte közel ezer technikust képezett ki a napelemek telepítése, karbantartása és üzemeltetése terén.

YouTube