Lyn er en vanlig årsak til feil i solcelleanlegg (PV) og vindelektriske systemer.En skadelig bølge kan oppstå fra lyn som slår ned et langt avstand fra systemet, eller til og med mellom skyer.Men de fleste lynskader kan forebygges.Her er noen av de mest kostnadseffektive teknikkene som er generelt akseptert av installatører av kraftsystemer, basert på flere tiår med erfaring.Følg dette rådet, og du har en veldig god sjanse til å unngå lynskader på ditt fornybare energisystem (RE).
Få jordet
Jording er den mest grunnleggende teknikken for beskyttelse mot lynskader.Du kan ikke stoppe en lynoverspenning, men du kan gi den en direkte vei til bakken som omgår det verdifulle utstyret ditt, og trygt slipper ut overspenningen i jorden.En elektrisk vei til jord vil konstant utlade statisk elektrisitet som samler seg i en overjordisk struktur.Ofte forhindrer dette tiltrekningen av lyn i utgangspunktet.
Lynavledere og overspenningsvern er designet for å beskytte elektronisk utstyr ved å absorbere elektriske overspenninger.Disse enhetene er imidlertid ikke en erstatning for god jording.De fungerer bare i forbindelse med effektiv jording.Jordingssystemet er en viktig del av ledningsinfrastrukturen din.Installer den før eller mens strømledningen er installert.Ellers, når systemet fungerer, kan det hende at denne viktige komponenten aldri blir krysset av på "to do"-listen.
Trinn én i jording er å konstruere en utladningsbane til jord ved å binde sammen (sammenkoble) alle strukturelle metallkomponenter og elektriske kabinetter, for eksempel PV-modulrammer, monteringsstativer og vindgeneratortårn.National Electrical Code (NEC), artikkel 250 og artikkel 690.41 til 690.47 spesifiserer ledningsstørrelser, -materialer og -teknikker i samsvar med koden.Unngå skarpe bøyninger i jordledninger – høye strømstøt liker ikke å svinge trange hjørner og kan lett hoppe til nærliggende ledninger.Vær spesielt oppmerksom på feste av kobbertråd til konstruksjonselementer i aluminium (spesielt PV-modulrammene).Bruk koblinger merket "AL/CU" og festemidler i rustfritt stål, som reduserer risikoen for korrosjon.Jordledningene til både DC- og AC-kretser vil også kobles til dette jordingssystemet.(Se Code Corner-artikler om PV-array-jording i HP102 og HP103 for flere råd.)
Jordstenger
Det svakeste ved mange installasjoner er forbindelsen til selve jorden.Tross alt kan du ikke bare feste en ledning til planeten!I stedet må du begrave eller hamre en stang av ledende, ikke-korrosivt metall (vanligvis kobber) i bakken, og sørge for at det meste av overflaten kommer i kontakt med ledende (det vil si fuktig) jord.På denne måten, når statisk elektrisitet eller en bølge kommer nedover linjen, kan elektronene renne ned i bakken med minimal motstand.
På en lignende måte som hvordan et dreneringsfelt sprer vann, virker jording for å spre elektroner.Hvis et avløpsrør ikke tømmes tilstrekkelig ned i bakken, oppstår backup.Når elektronene kommer tilbake, hopper de gapet (danner en elektrisk lysbue) til strømledningen din, gjennom utstyret ditt og først deretter til jord.
For å forhindre dette, installer en eller flere 8 fot lange (2,4 m), 5/8-tommers (16 mm) kobberbelagte jordstenger, fortrinnsvis i fuktig jord.En enkelt stang er vanligvis ikke tilstrekkelig, spesielt i tørt underlag.I områder der bakken blir ekstremt tørr, installer flere stenger, hold dem minst 3 meter fra hverandre og koble dem sammen med bar kobbertråd, nedgravd.En alternativ tilnærming er å begrave #6 (13 mm2), dobbel #8 (8 mm2), eller større bar kobbertråd i en grøft som er minst 30 fot lang.(Den nakne kobberjordledningen kan også føres langs bunnen av en grøft som bærer vann- eller kloakkrør, eller andre elektriske ledninger.) Eller kutt jordledningen i to og spre den i to retninger.Koble den ene enden av hver nedgravde ledning til jordingssystemet.
Prøv å føre deler av systemet inn i våtere områder, som der et tak drenerer eller hvor planter skal vannes.Hvis det er stålbrønnforing i nærheten, kan du bruke det som jordstang (lag en sterk, boltet forbindelse til foringsrøret).
I fuktige klimaer vil ikke betongbunntekstene til en bakke- eller stolpemontert gruppe, eller et vindgeneratortårn, eller jordstenger innkapslet i betong gi ideell jording.På disse stedene vil betong typisk være mindre ledende enn den fuktige jorden rundt foten.Hvis dette er tilfelle, installer en jordstang i jord ved siden av betongen ved bunnen av et array, eller ved bunnen av vindgeneratortårnet og ved hvert anker, og koble dem alle sammen med bar, nedgravd ledning.
I tørt eller tørre klima er det motsatte ofte sant – betongfot kan ha et høyere fuktighetsinnhold enn den omkringliggende jorda, og gir en økonomisk mulighet for jording.Hvis 20 fot lange (eller lengre) armeringsjern skal legges inn i betong, kan selve armeringsjernet fungere som en jordstang.(Merk: Dette må planlegges før betongen støpes.) Denne metoden for jording er vanlig på tørre steder, og er beskrevet i NEC, artikkel 250.52 (A3), "Concrete-Encased Electrode."
Hvis du er usikker på den beste jordingsmetoden for din plassering, snakk med din elektriske inspektør under designfasen av systemet.Du kan ikke ha for mye jording.På et tørt sted, bruk enhver anledning til å installere overflødige jordstenger, nedgravde ledninger osv. For å unngå korrosjon, bruk kun godkjent maskinvare for å koble til jordstenger.Bruk kobberdelte bolter for å skjøte jordledninger pålitelig.
Jording strømkretser
For bygningsledninger krever NEC at den ene siden av et DC-strømsystem er koblet – eller "bundet" – til jord.AC-delen av et slikt system må også jordes på den konvensjonelle måten for et hvilket som helst nettilkoblet system.(Dette er sant i USA. I andre land er ujordede strømkretser normen.) Jording av strømsystemet er nødvendig for et moderne hjemmesystem i USA.Det er viktig at DC-negativet og AC-nøytralen er bundet til jord på bare ett punkt i deres respektive systemer, og begge til samme punkt i jordingssystemet.Dette gjøres ved det sentrale strømpanelet.
Produsenter av enkelte enkeltformål, frittstående systemer (som solenergivannpumper og radiorepeatere) anbefaler å ikke jorde strømkretsen.Se produsentens instruksjoner for spesifikke anbefalinger.
Array Wiring & "Twisted Pair"-teknikk
Array ledninger bør bruke minimumslengder av ledning, gjemt inn i metallrammeverket.Positive og negative ledninger bør være like lange, og kjøres sammen når det er mulig.Dette vil minimere induksjon av for høy spenning mellom lederne.Metallrør (jordet) legger også til et lag med beskyttelse.Begrav lange utendørs ledninger i stedet for å kjøre dem over hodet.En ledning på 30 meter eller mer er som en antenne – den vil motta overspenninger selv fra lyn i skyene.Lignende overspenninger kan fortsatt forekomme selv om ledningene er nedgravd, men de fleste installatører er enige om at nedgravde transmisjonsledninger ytterligere begrenser muligheten for lynskader.
En enkel strategi for å redusere mottakelighet for overspenninger er "twisted pair"-teknikken, som hjelper til med å utjevne og kansellere eventuelle induserte spenninger mellom de to eller flere lederne.Det kan være vanskelig å finne passende strømkabel som allerede er vridd, så her er hva du skal gjøre: Legg ut et par strømledninger langs bakken.Stikk en pinne mellom ledningene, og vri dem sammen.Hver 30 fot (10 m), veksle retning.(Dette er mye enklere enn å prøve å vri hele avstanden i én retning.) En boremaskin kan noen ganger også brukes til å vri ledninger, avhengig av ledningsstørrelsen.Bare fest endene av ledningene inn i borets chuck og la borets handling vri kablene sammen.Sørg for å kjøre boret på lavest mulig hastighet hvis du prøver denne teknikken.
Jordledningen trenger ikke være vridd med strømledningene.For gravkjøringer, bruk bar kobbertråd;hvis du bruker ledning, trekk jordledningen utenfor ledningen.Den ekstra jordkontakten vil forbedre jordingen av systemet.
Bruk tvunnet-par-kabel for alle kommunikasjons- eller kontrollkabler (for eksempel en flottørbryterkabel for full-tank avstenging av en solvannpumpe).Denne mindre tråden er lett tilgjengelig i forhåndssnoede kabler, flere eller ett par kabler.Du kan også kjøpe skjermet tvunnet-par-kabel, som har en metallisk folie som omgir de vridd ledningene, og vanligvis en separat, naken "drenerings"-ledning også.Jord kabelskjermen og dreneringsledningen kun i den ene enden, for å eliminere muligheten for å lage en jordsløyfe (mindre direkte vei til jord) i ledningene.
Ekstra lynbeskyttelse
I tillegg til omfattende jordingstiltak anbefales spesialiserte overspenningsvernenheter og (eventuelt) lynavledere for steder med noen av følgende forhold:
• Isolert plassering på høyt terreng i et område med kraftig lynnedslag
• Tørr, steinete eller på annen måte dårlig ledende jord
• Ledningen går lenger enn 30 meter (100 fot)
Lynfangere
Lynavledere (overspenningsavledere) er utformet for å absorbere spenningstopper forårsaket av elektriske stormer (eller strøm uten spesifikasjoner), og lar overspenningen effektivt omgå strømledninger og utstyret ditt.Overspenningsvern bør installeres i begge ender av ethvert langt ledningsløp som er koblet til hvilken som helst del av systemet ditt, inkludert AC-ledninger fra en omformer.Arrestors er laget for ulike spenninger for både AC og DC.Sørg for å bruke de riktige avlederne for din applikasjon.Mange systeminstallatører bruker rutinemessig Delta-overspenningsavledere, som er rimelige og tilbyr en viss beskyttelse der trusselen om lynnedslag er moderat, men disse enhetene er ikke lenger UL-listet.
PolyPhaser og Transtector avledere er produkter av høy kvalitet for lynutsatte steder og større installasjoner.Disse holdbare enhetene tilbyr robust beskyttelse og kompatibilitet med et bredt utvalg av systemspenninger.Noen enheter har indikatorer for å vise feilmoduser.
Lynavledere
"Lynavledere" er enheter for statisk utladning som er plassert over bygninger og solcellepaneler, og koblet til jord.De er ment å forhindre oppbygging av statisk ladning og eventuell ionisering av den omkringliggende atmosfæren.De kan bidra til å forhindre et streik, og kan gi en vei for svært høy strøm til jord hvis et streik oppstår.Moderne enheter er piggformede, ofte med flere punkter.
Lysstaver brukes vanligvis bare på steder som opplever ekstreme elektriske stormer.Hvis du tror nettstedet ditt faller inn i denne kategorien, ansett en entreprenør som har erfaring med lynbeskyttelse.Hvis systeminstallatøren ikke er så kvalifisert, bør du vurdere å rådføre deg med en lynvernspesialist før systemet installeres.Hvis mulig, velg en North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) sertifisert PV-installatør (se Access).Selv om denne sertifiseringen ikke er spesifikk for lynbeskyttelse, kan den være en indikasjon på installatørens generelle kompetansenivå.
Ute av syne, ikke ute av sinn
Mye lynvernarbeid er begravd, og ute av syne.For å sikre at det blir gjort på riktig måte, skriv det inn i kontrakten(e) med systeminstallatøren, elektrikeren, gravemaskinen, rørleggeren, brønnboreren eller noen som gjør jordarbeid som vil inneholde jordingssystemet ditt.
Innleggstid: 10. august 2020