Kodėl viršįtampių apsauga – ne prabanga, o būtinybė
Kai investuojate į saulės elektrinę, turbūt pirmiausia galvojate apie tai, kiek elektros energijos ji pagamins ir per kiek laiko atsipirks. Bet štai ko dažnai neįvertina naujokai – gamtos jėgos gali per kelias sekundes paversti jūsų investiciją griuvėsiais. Žaibas, netiesioginiai perkrūviai elektros tinkle ar net statinė elektra gali sukelti tokius viršįtampius, kad inverteris tiesiog „sudega”. O tai reiškia ne tik remonto išlaidas, bet ir prarastą elektros gamybą keletui savaičių ar net mėnesių.
Viršįtampių ribotuvai (dar vadinami SPD – Surge Protection Devices) yra ta apsauginė linija, kuri stovi tarp jūsų brangios įrangos ir nenuspėjamų elektros smūgių. Lietuvoje, kur perkūnijos nėra retas reiškinys, ypač vasaros mėnesiais, tokia apsauga tampa kritiškai svarbi. Esu matęs ne vieną atvejį, kai šeimininkams teko keisti inverterį po audros – o tai gali kainuoti nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių eurų.
Kaip veikia viršįtampių ribotuvai ir kokių tipų jų reikia
Viršįtampių ribotuvas veikia kaip savotiškas „elektros vožtuvas”. Normaliai jis tiesiog leidžia elektrai tekėti be jokių kliūčių. Bet kai tik aptinka staigų įtampos šuolį – pavyzdžiui, nuo 230V iki 1000V – jis per milisekundes nukreipia tą perteklinę energiją į įžeminimą. Tai vyksta taip greitai, kad jūsų įranga net nesuspėja „pajusti” pavojaus.
Saulės elektrinėje paprastai reikia dviejų tipų apsaugos:
DC pusės ribotuvai – montuojami tarp saulės modulių ir inverterio. Jie apsaugo nuo viršįtampių, ateinančių iš pačių fotovoltinių modulių pusės. Tai ypač svarbu, nes saulės panelės dažnai būna ant stogo – aukščiausioje pastato vietoje, kur žaibo pataikymo tikimybė didžiausia.
AC pusės ribotuvai – įrengiami tarp inverterio ir elektros tinklo. Jie saugo nuo viršįtampių, ateinančių iš elektros tinklo pusės. Tokių perkrūvių gali kilti dėl įvairių priežasčių: žaibo trenkimo į netoliese esančias elektros linijas, didelių apkrovų įjungimo ar net kaimynų įrangos gedimų.
Kur ir kaip montuoti ribotuvas – praktiški patarimai
Viršįtampių ribotuvų montavimas nėra sudėtingas, bet yra keletas niuansų, kuriuos būtina žinoti. Pirmiausia – atstumas. Kuo arčiau saugomos įrangos montuojamas ribotuvas, tuo geriau jis veikia. Idealiu atveju DC ribotuvas turėtų būti ne toliau kaip 0,5 metro nuo inverterio įėjimo. Kodėl? Nes kiekvienas papildomas metro ilgio laidas gali sukelti papildomą indukcinę įtampą, kuri sumažina apsaugos efektyvumą.
Kai montuojate DC pusės ribotuvas, atkreipkite dėmesį į tai, kad jie turi būti parinkti pagal jūsų sistemos maksimalią įtampą. Jei turite 10 nuosekliai sujungtų 400W modulių, kurių kiekvieno atvirosios grandinės įtampa yra 49V, tai jūsų sistemos maksimali įtampa gali siekti apie 490V. Ribotuvas turi būti skirtas bent tokiai įtampai, o geriau – su 20-30% atsarga.
Labai svarbus momentas – įžeminimas. Viršįtampių ribotuvas be tinkamo įžeminimo yra beveik nenaudingas. Įžeminimo laidininkas turi būti kuo trumpesnis ir storesnio skerspjūvio – rekomenduojama naudoti bent 6 mm² vario laidą. Jokių ilgų kilpų ar vingiuotų trasų – tik tiesiai į įžeminimo juostą.
Klasifikacija pagal apsaugos lygius: I, II ir III tipo ribotuvai
Profesionalūs elektrinių instaliatoriai viršįtampių apsaugą projektuoja pagal trijų lygių sistemą. Kiekvienas lygis atlieka skirtingą funkciją ir apsaugo nuo skirtingo stiprumo perkrūvių.
I tipo ribotuvai (dar vadinami žaibosaugos ribotuvais) montuojami prie pastato įvado – tai pirmoji gynybos linija. Jie sugeba atlaikyti labai didelius impulsus – iki 100 kA. Tokius ribotuvas paprastai montuoja elektros tiekėjas arba jį įrengia kartu su pagrindinio skirstomojo skydo modernizavimu. Jei jūsų namuose dar nėra tokio ribotuvo, o planuojate statyti saulės elektrinę – tai puiki proga viską sutvarkyti kompleksiškai.
II tipo ribotuvai – tai jau tiesiogiai saulės elektrinės apsauga. Jie montuojami prie inverterio, tiek DC, tiek AC pusėje. Šie ribotuvai sugeba atlaikyti impulsus iki 40 kA ir yra pagrindinė jūsų įrangos apsauga. Būtent tokius ribotuvas turėtų įrengti kiekviena saulės elektrinė.
III tipo ribotuvai – tai jautrios elektronikos apsauga. Juos galima montuoti prie monitoringo įrangos, duomenų loggerių ar kitų papildomų prietaisų. Namų saulės elektrinėse jie nėra būtini, bet komercinėse sistemose, kur yra daug papildomos įrangos, jų naudojimas patartinas.
Techniniai parametrai, į kuriuos verta atkreipti dėmesį
Renkantis viršįtampių ribotuvą, susiduriate su daugybe techninių parametrų. Štai tie, kurie iš tiesų svarbūs praktikoje:
Maksimali tęstinė darbo įtampa (Uc) – tai įtampa, kurią ribotuvas gali atlaikyti nuolat nedegdamas. DC pusėje ji turi būti didesnė už jūsų sistemos maksimalią atvirosios grandinės įtampą. Paprastai parenka su 20% atsarga. Pavyzdžiui, jei jūsų modulių grandinės maksimali įtampa yra 500V, rinkitės ribotuvą su Uc bent 600V.
Apsaugos lygis (Up) – tai įtampa, kuri pasiekia jūsų įrangą, kai veikia ribotuvas. Kuo mažesnis šis skaičius, tuo geriau. Kokybiški ribotuvai DC pusei turi Up apie 2,5-3 kV, o AC pusei – apie 1,5 kV. Tai gali skambėti kaip didelės reikšmės, bet palyginkite su tuo, kad žaibo impulsas gali siekti keliasdešimt tūkstančių voltų.
Impulso srovės atlaikymas (Iimp arba In) – rodo, kokio stiprumo smūgį ribotuvas gali atlaikyti. II tipo ribotuvams DC pusėje pakanka 20-40 kA, o AC pusėje – 20 kA. Jei gyvenate atokioje vietoje, kur dažnos perkūnijos, geriau rinktis didesnes reikšmes.
Dar vienas svarbus dalykas – būsenos indikatorius. Kokybiški ribotuvai turi vizualų indikatorių (paprastai žalią langą), kuris parodo, ar įrenginys dar veikia. Viršįtampių ribotuvai nėra amžini – po kelių stiprių perkrūvių jie gali išsieikvoti ir nebeatlikti savo funkcijos. Todėl galimybė greitai patikrinti jų būseną yra labai praktiška.
Montavimo schema ir dažniausios klaidos
Teisingai sumontavus viršįtampių ribotuvas, jūsų sistema tampa tikrai apsaugota. Bet praktikoje matau nemažai klaidų, kurios sumažina apsaugos efektyvumą arba net daro ją visiškai nenaudinga.
Tipinė DC pusės montavimo schema atrodo taip: saulės modulių grandinės ateina į jungiklį (DC disconnector), iš jo – į viršįtampių ribotuvą, o tada į inverterį. Svarbu, kad ribotuvas būtų prijungtas tarp jungiklio ir inverterio, o ne prieš jungiklį. Taip pat būtina, kad kiekviena modulių grandinė (string) turėtų savo apsaugą – negalima vienu ribotuvą apsaugoti kelių grandinių, jei jis tam nėra specialiai skirtas.
Dažniausia klaida – per ilgi laidai tarp ribotuvo ir inverterio. Kartais instaliatoriai dėl patogumo montuoja ribotuvą šalia skirstomojo skydo, o inverteris stovi kitoje pastato pusėje. Tokiu atveju apsaugos efektyvumas krenta perpus ar net daugiau. Atminkite: kiekvienas papildomas metras – tai papildoma rizika.
Kita problema – netinkamas įžeminimas. Esu matęs atvejų, kai ribotuvas buvo prijungtas prie plastikinio vamzdžio arba net prie nulinio laido vietoj įžeminimo. Tai ne tik neveiksminga, bet ir pavojinga. Įžeminimo laidininkas turi būti prijungtas prie tikro įžeminimo kontūro – paprastai tai žalia-geltona juosta, einanti per visą pastatą.
AC pusėje ribotuvai paprastai montuojami į skirstomąjį skydą, iš kurio maitinamas inverteris. Čia svarbu, kad ribotuvas būtų prijungtas tarp įvadinio automatinio jungiklio ir inverterio linijos. Taip jis apsaugos ne tik nuo viršįtampių iš tinklo, bet ir nuo problemų, kilusių pačioje elektrinėje.
Kainų klausimas ir kada verta investuoti
Viršįtampių ribotuvų kainos Lietuvoje svyruoja gana plačiame diapazone. Paprasčiausias DC ribotuvas kainuoja nuo 50-80 eurų, o kokybiškesni modeliai su geresne apsauga gali kainuoti 150-250 eurų. AC pusės ribotuvai paprastai pigesni – nuo 30 iki 100 eurų. Jei skaičiuojate visą komplektą 5-10 kW namų elektrinei su tinkamu montavimu, turėtumėte skirti apie 200-400 eurų.
Ar tai daug? Palyginkite su inverterio kaina – 5 kW inverteris kainuoja apie 1000-1500 eurų. Vienas žaibo smūgis be apsaugos gali jį sunaikinti. Pridėkite prastovos laiką, remonto išlaidas, o galbūt ir modulių pažeidimus – rizika tampa akivaizdi.
Yra situacijų, kai viršįtampių apsauga yra absoliučiai būtina:
– Jei jūsų namas stovi atokioje vietoje, ypač ant kalvos ar šalia vandens telkinio
– Kai elektros tinklas jūsų vietovėje nestabilus (dažni įtampos svyravimai)
– Jei elektrinė didelė (virš 10 kW) – čia investicija į įrangą tokia didelė, kad rizikuoti neapsimoka
– Kai moduliai montuojami ant metalinio stogo ar pastato su metaline konstrukcija
Yra ir situacijų, kai galima sutaupyti. Pavyzdžiui, jei jūsų namas miesto centre, aplink daug aukštesnių pastatų su žaibosaugomis, o elektros tinklas stabilus – DC pusės apsauga vis tiek rekomenduojama, bet galbūt galite rinktis paprastesnius modelius. Tačiau AC pusės apsauga turėtų būti visada – ji apsaugo ne tik nuo žaibo, bet ir nuo įvairių tinklo problemų.
Kai audra praeina: patikrinimas ir priežiūra
Viršįtampių ribotuvai nėra įrengė ir pamiršk tipo įranga. Po stipresnės audros ar pastebėjus elektros tinklo problemas verta patikrinti jų būseną. Dauguma šiuolaikinių ribotuvų turi vizualų indikatorių – paprastai tai žalias langelis arba LED lemputė. Jei indikatorius raudonas arba visai neveikia – ribotuvas išsikrovęs ir reikia jo keisti.
Kai kurie pažangesni modeliai turi ir nuotolinį monitoringą – jie gali siųsti signalą į jūsų inverterio monitoringo sistemą, jei kažkas ne taip. Tai ypač patogu, jei turite komercinę elektrinę ar tiesiog nenorite kas mėnesį lipti tikrinti vizualinių indikatorių.
Paprastai kokybiški ribotuvai tarnauja 5-10 metų, priklausomai nuo to, kiek kartų jiems teko „dirbti”. Jei per tą laiką nebuvo jokių stiprių audrų, jie gali išlikti funkcionali ir ilgiau. Bet jei jūsų vietovėje perkūnijos dažnos, gali tekti keisti kas 3-5 metus.
Svarbus patarimas: kai keičiate ribotuvą, nepamirškite užrašyti keitimo datą ant paties įrenginio arba skirstomojo skydo. Taip žinosite, kada vėl laikas patikrinti ar pakeisti. Kai kurie instaliatoriai net klijuoja mažus lipdukas su data – paprasta, bet veiksminga.
Apsaugota elektrinė – rami širdis ir stabili investicija
Viršįtampių apsauga nėra ta dalis, kuri padaro jūsų saulės elektrinę efektyvesnę ar gražiau atrodančią. Bet tai ta dalis, kuri užtikrina, kad jūsų investicija dirbs patikimai daugelį metų, nepaisant gamtos kaprizų. Lietuvoje, kur vasaros audros gali būti tikrai intensyvios, o elektros tinklai ne visada idealūs, tokia apsauga tampa ne prabanga, o būtinybe.
Montuojant naują elektrinę, viršįtampių ribotuvai turėtų būti įtraukti į pradinį projektą ir biudžetą. Taip jie bus tinkamai integruoti, o jų montavimas nekainuos papildomai. Jei jau turite veikiančią elektrinę be apsaugos – niekada nevėlu jos įdiegti. Geriau investuoti 200-300 eurų dabar, nei rizikuoti tūkstančiais po audros.
Pasirinkdami ribotuvas, neieškokite pigiausių variantų – čia kokybė tikrai svarbi. Geriau pasitikėti žinomais gamintojais kaip Phoenix Contact, Dehn, OBO Bettermann ar ABB. Jų produktai galbūt kainuoja šiek tiek brangiau, bet patikimumas ir ilgaamžiškumas tai kompensuoja. O svarbiausia – pasikonsultuokite su patyrusiu instaliatorium, kuris įvertins būtent jūsų situaciją ir pasiūlys optimalų sprendimą. Saulės elektrinė su tinkama apsauga – tai investicija, kuri dirbs ramiai ir stabiliai daugelį metų į priekį.
