GESLERDE GÜVENLİK
Güneş enerji santrallerinin aşırı gerilim ve yıldırımdan korunması sistemin güvenliği ve çalışması açısından büyük önem taşımaktadır. Yıldırımdan korunma ve topraklama sistemi bir bütün olarak ele alınmalı; topraklama, eşpotansiyel sistem, dış yıldırımlık sistemi ve iç yıldırımlık sistemi entegreli bir şekilde dizayn edilmelidir. Bu yazımızda Güneş Enerjisi Yıldırım Koruması öncelikli olarak iç yıldırımlık sistemleri ve dış yıldırımlık sistemlerinin dizaynı konusunda tespitler sunacağız.
Güneş Panelleri Yıldırımdan Nasıl Korunur ?
Fotovoltaik sistemler ülkemizde son zamanlardaki üstün gayretlerle birlikte oldukça yaygın hale gelmektedir. Sektörün hacmi her geçen gün büyümekte; ekonomik döngüye onlarca yeni firma ve yatırımcı eklenmektedir.
Güneş enerjisi yatırımlarının gerçekleştiği araziler genellikle yıldırım darbelerinin kolaylıkla ulaşacağı açık alanlardır. Çatı kurumlarında risk daha ciddi boyutlara ulaşmaktadır. Yıldırım darbesinin, çevrede yakın bir noktaya düşmesi de tesisimiz için risk oluşturmaktadır.
Yıldırım dışında şebeke geri dönüşlerinden kaynaklanacak ani gerilim değişimleri fotovoltaik hücrelere ve inverterlere zarar vermektedir. GES projelerinde paneller ve sistemin diğer tüm elemanları birbirlerine oldukça yakın noktada oldukları için tesise vuracak bir yıldırım darbesi ufak direnç farklılarından dolayı tüm sisteme çok hızlı bir şekilde yayılabilmektedir. Saha tecrübelerimizden edindiğimiz bilgiler ışığında milyonlarca liralık bir yatırım bir anda devre dışı kalıp, tamamen zarar görebilmektedir.
Güneş enerji sistemlerindeki büyüme ülkemiz ve geleceğimiz adına oldukça olumlu bir gelişme olarak görülmektedir. Bu aşamada Güneş Enerjisi Yıldırım Korumasını belirtmeliyiz ki, bu konudaki gelişime paralel olarak projelendirme, uygulama, devreye alma ve malzeme seçimi gibi temel konularda mevcut standartlar ülkemizde henüz tam olarak oturmadı. Bu durumu aşmak adına doğru ve fizibıl sistemler kurmak için sürekli araştırıp, yeniliklere açık olmak zorundayız.
Şekil 1: Fotovoltaik sistemlerin yatırım boyutları ele alındığında uzun yıllar sistem sürekliliği sağlanmak zorundadır. Bu nedenle projelendirme aşamasından sistemin kabulüne kadar her aşamada standartlara uygun, teknik açıdan doğru ürün seçilmeli ve sistem güvenliği sağlanmak zorundadır.
Güneş Panellerinde "Yıldırımdan ve Ani Aşırı Gerilimden Korunma" Projemizi Nasıl Oluşturmalıyız ?
Güneş Santrallerinin projelendirme aşaması aşırı gerilim ve yıldırımdan korunması açısından büyük önem taşımaktadır. Sistemi bir bütün olarak ele almalı ve “topraklama, eşpotansiyel sistem, dış yıldırımlık sistemi ve iç yıldırımlık sistemi” entegreli bir şekilde dizayn edilmelidir. Bu yazımızda öncelikli olarak iç yıldırımlık sistemleri ve dış yıldırımlık sistemlerinin dizaynı konusunda tespitler sunacağız.
Projemizin yıldırım ve ani aşırı gerilim darbelerinden korunmasını istiyorsak istisnasız olarak enerji ve data hatlarında iç yıldırımlık sistemi (surge arrester) kullanmak zorundayız. İnverter enerji giriş ve çıkış bağlantı noktalarında (AC çıkış ve DC Giriş), ana dağıtım panosunda, data hatlarında ve hatta her panel öncesinde parafudr sisteminin kurulması tesisin sürekliliğini ve güvenliğini sağlayacaktır.
Güneş Enerjisi Yıldırım Koruması İç yıldırımlık sistemlerinin seçiminde dikkat etmemiz gereken en önemli noktalardan ilki ürünün koruma sınıfıdır.Parafudr sistemlerinde B sınıfı yıldırım darbelerine karşı koruma sağlarken C sınıfı ürünler sadece şebeke darbelerine karşı koruma sağlamaktadır. Bu nedenle hem AC hem de DC hatlarda mutlaka B+C sınıfı ürün seçilmesi önem taşımaktadır. Seri bağlanan panellerin inverter girişinde DC, inverter çıkışlarında AC ürün kullanılmalıdır.
İkinci olarak dikkat etmemiz gereken konu ise ürünün dayanabileceği maksimum sürekli gerilimdir. DC olarak panellerin sürekli gerilimi 1000 V’a kadar çıkabilmektedir. Eğer 1000 V gerilim değerine sahip bir sistemde 600 V test edilmiş bir ürün kullanılırsa surge arrester’a bu noktada zarar veririz.
Bu nedenle sürekli test gerilimi önem taşımaktadır. Üzerinde durmamız gereken bir diğer konu da parafudr’un koruma değeridir. Bu genellikle bölgesel olarak ve tesisin fiziksel durumuna göre değişkenlik göstermekle beraber ortalama olarak 50 kA koruma seviyesinde bir ürün inverter öncesi ve sonrası için uygundur. Enerjinin sisteme aktarımı noktasındaki Ana pano da ise 150 kA koruma değerinde, spark gap teknolojili B sınıfı ürünlerin kullanılması sistem güvenliğini üst düzeye çıkarır.
Şekil 2: Tasarım standartları gereğince; toplayıcı çubukla ile güneş panelleri arasında belli bir açı mevcut olmalıdır, açı uygun kriterlere göre hesaplanmalıdır.
Tesisin boyutu ve fiziksel durumuna göre uygun bir keşifle koruma sistemi tesis karakteristiğine uygun bir şekilde seçilebilir. Amacımız yıldırım darbesinin, açılar hesaplanarak dizayn edilen sisteme düşmesi ve panel üzerine herhangi bir darbenin ulaşmamasıdır. 1. ve 2. Sistemde gölge problemi ile karşılaşmamak için panellerin arasındaki açıklık, panel boyunun en az 2 katı olmak zorundadır. Güneş Enerjisi Yıldırım Koruması Klasik sistemlerde de bu daha rahat çalışmayı öngördüğü için yapılmaktadır.
Yıldırım iniş ve toprak sönümlenme iletkenlerinin izole olması da önemli bir noktadır. Aksi durumda yıldırım darbesinin meydana getireceği manyetik alan, ekipmanlarda hasar oluşturabilir. Bu nedenle de mutlaka iç yıldırımlık sistemleri kullanılmalıdır. Eğer paneller arasında yapılan bağlantılar, yıldırım inişi ve topraklamasında izoleli iletken (iscon)kullanılmadıysa “s” koruma aralığı mesafesine mutlaka dikkat edilmelidir. Bu kapsamda iletkenin ekipmanlardan mesafesi IEC 62305 standartı ışığında aşağıdaki formülle hesaplanmaktadır:
Şekil 3: DIN EN 62305 E’ye göre sistem tasarımı, R: Kürenin yarıçapı, d: Toplayıcı çubuklar arasındaki mesafe, p: Küre penetrasyon derinliği
Yıldırım Koruma Sistemleri hakkında Pano tasarımlarımız ve önerilerimiz için bizimle irtibata geçebilirsiniz.