SISTEME FOTOVOLTAICE CONECTATE LA RETEA

Utilizarea de sisteme fotovoltaice pentru producerea de energie se rspndete n ntreagalume. Sisteme solare sunt uor de instalat, nu au nevoie de o intretinere complicata i sunt uorde utilizat aproape oriunde, unde lumina soarelui este rentabil de a fi utilizat. Aplicatiile variazfoarte mult: de la sisteme autonome la cele conectate la retea , si de la instalatii de micidimensiuni pentru uz casnic,la instalatii de capacitate medie,pana la parcuri solare fixe sau utilizand sistemele de urmarire a traseului soarelui pe bolta. Progresele tehnologice au inutpasul cu cererea n cretere pentru sisteme fotovoltaice,astfel ca sistemele au devenit tot mai complexe,mai sigure in exploatare,adaptate la diversele conditii de utilizare.Pretul a reusit sa urmeze o curba puternic descrescatoare , sistemele fotovoltaice devenind din ce in ce mai rentabile in realizarea de investitii,iar pretul pe MWh de energie electrica obtinut din energia solara devenind chiar o afacere prin intermediul celor 6 certificate verzi,acordate de statul roman,pentru fiecare MWh de energie electrica obtinut.

Producia anual de energie electric a unei centrale fotovoltaice depinde de diferii factori. Printre acestia:

- Radiaiei solare incidente pe site-ul solar - nclinarea i orientare a panourilor- Prezena sau nu a fenomenului de umbrire- Performanelor tehnice ale componentelor (n principal, module i invertoare)

Cu iradierea solara ne referim la intensitatea radiatiei electromagnetice solare incidente pe o suprafa de 1 metru ptrat [kW/m2]. O asemenea intensitate este egal cu integrala puterii asociate la fiecare valoare a frecvenei spectrului radiaiei solare.

La trecerea prin atmosfera, radiaiei solare scade n intensitate, pentru c este parial reflectat i absorbit (mai presus de toate de vapori de ap i de alte gaze atmosferice).Radiaii care trece printr-este parial difuzat de aer i de particulele solide n suspensie n aer.Ca si mod de raportare ne referim la iradierea solar pe o perioad de timp specificat [kWh/m2]. Prin urmare, radiaia care intr pe o suprafa orizontal este constituita de o radiaie direct, asociatairadierii directe pe suprafata, printr-o radiaie difuz care lovete suprafaa de tot cerul, i nu dintr-o parte specific a acesteia i de ctre un radiaii reflectat pe o suprafa dat de pmnt i de mediul nconjurtor . n timpul iernii, cerul este acoperit de nori i componenta difuz este mai mare dect cea direct.

Radiaia reflectata depinde de capacitatea unei suprafete de a reflecta radiaia solar i este msurat prin coeficientul de albedo calculate pentru fiecare material inparte

O instalaie FV este, n esen constituita dintr-un generator (panouri fotovoltaice), de un sistem de cadre de sprijin pentru montarea panourilor pe teren, pe o cldire sau pe orice structura a acesteia, un sistem de control al puterii si de transformare a acesteia din curent continuu in curent alternativ, prin tablourilor electrice , aparatajul echipamente de comutaie i de protecie,cablurile de conectare,sistemele de masura,iar in cazul sistemelor autonome si de sisteme de stocare a energiei (sistemele de stocare sunt prezente si in cazul sistemelor conectate la retea care au sisteme de back-up).

In cele ce urmeaza vor trata problematica sistemelor fotovoltaice conectate la retea.In principal intalnim trei tipuri de astfel de instalatii,luate in considerare in functie de puterea

pe care acestea pot sa o livreze in retea .- sisteme fotovoltaice rezidentiale cu puterea instalata < 50 KWp,care se conecteaza de

obicei la reteua monofazata de JT (putere pana la 10KW) sau la reteaua trifazata de JT- sisteme fotovoltaice industrilale cu puterea instalata intre 50 si 200KWp,care se

conecteaza in mod uzal la reteaua trifazata de JT.- parcuri fotovoltaice mici si medii,puteri de pana la 10 MWp,cu injectia de putere in

reteaua trifazata de MT si cu puteri peste 10 MWp,cu injectia de putere in reteaua trifazata de inalta tensiune.

Sisteme conectate permanent la retea utilizeaza energie din reea n timpul orelor n care nu avem soare,energie necesara pentru a satisface nevoile consumatorului. Dimpotriv, n cazul n care sistemul FV produce energie electrica in exces, surplusul este injectat n reea, care, prin urmare, poate funciona ca un mare acumulator : ca o consecin, sistemele conectate la retea nu au nevoie de bncile acumulator.

Sistemele FV este recomandat sa fie amplasate n apropierea zonei de consum ,fiind de importanta mai mare dect cea produs n centralele tradiionale de putere mare, deoarece pierderile de transport sunt limitate, precum i cheltuielile de transport i distributie,caracteristice marilor centrale electrice, fiind mult reduse in acest caz. n plus, producia de energie la orele de maxim soalar permit limitarea suprasolicitarii reelelor, care urmeaz s fie reduse pe parcursul zilei, chiar atunci cnd cererea este mai mare.

Asa cum s-a prezentat si la sistemele fotovoltaice autonome evaluarea locatiei este deosebit de importanta,de cele mai multe ori chiar determinanta,putandu-se ajunge la modificarea structurii sistemului sau chiar la renuntarea la proiect.Toate premisele pozitive,respectiv negative au fost prezentate anterior si nu vor mai fi reluate.

Dimensionarea sistemelor FV conectate la retea

1. Puterea maxima ce poate fi injectata

Pentru a nu avea probleme de nici o natura cu distribuitorul de energie,este bine ca dimensionarea sa inceapa de la valoarea bransamentul electric al locatiei,acolo unde urmeaza a fi realizata investitia. Ideea de baza este ca pe acelasi bransament valoarea puterii maxime este dependenta de acesta,dar trebuie precizat ca sensul de curgere a curentului poate sa fie bidirectional,insa valoarea este aceiasi.Putem primii energie electrica cu o valoare limitata de maximum bransamentului ,dar si putem injecta energie electrica cu valoarea maxima egala cu marimea bransamentului electric.In concluzie orice eventuala opozitie din partea operatorului de distributie este nefondata.

2. Invertorul

Daca in cazul sistemelor autonome controlerul era punctul central al sistemului,in cazul sistemelor conectate la retea,punctul central devine invertorul. Invertoarele dedicate sistemelor fotovoltaice conectate la retea sunt invertoare de tip interactiv,care analizeaza reteaua la care urmeaza a se conecta,realizeaza sincronizarea sistemului FV cu parametrii retelei si apoi comanda realizarea conectarii.In cazul in care tensiunea dispare din retea , sistemele de protectie din interiorul invertorului comanda necuplarea acestuia de la sistem,pentru a se evita functionarea sistemului FV in mod insularizat.Un caz deosebir sunt sistemele FV prevazute cu un numar redus de baterii care asigura functionarea sistemelor de siguranta din instalatia FV,precum si sistemele de back-up.Vom trece in revista principalele tipuri de invertoare

Invertorul in punte H este un circuit foarte similar cu un circuit redresor dar cele dou circuite ndeplinesc funcii opuse. Invertorul n punte H este un circuit care transforma componenta de intrare continua n component de ieire alternativ utiliznd dou perechi de dispozitive de comutaie. O pereche este deschis n timp ce cealalt pereche este nchis.Cele dou dispozitive schimba alternativ direcia fluxului de C.C. spre ieirea circuitului

Invertoare de tip punte

Invertoarele Push-pull utilizeaz o pereche de dispozitive de comutaie i un transformator prin intermediul careia se realizeaz schimbarea direcie curentului. n primul rnd, comutatorul de sus se nchide, permind trecerea curentului de la sursa de C.C.prin transformator i napoi ntr-o bucl in sensul acelor de ceasornic. Apoi, comutatorul de sus este deschis i cel de jos nchis,curentul vine din nou de la sursa de C.C., ntr-o bucl contra-sensul acelor de ceasornic.C.A. n nfurarea primar a transformatorului este n form dreptunghiular, care induce n nfurarea secundar un C.A.de aceiai form .

Invertor de tip Push PullInvertorul Pulse-Width Modulation (PWM) este folosit pentru a crea o und sinusoidal

la ieire. (PWM) - metod de simulare a formei de und prin intermediul unui dispozitiv de comutare serie ON i OFF la nalt frecven i pentru lungimi variabile de timp. impulsurile nguste, curentul este oprit cea mai mare perioad ,simulnd o tensiune mic. impulsurile largi, curentul este ON cea mai mare perioad simuleaz o tensiune mare

Forma de unda realizata cu Invertorul PW

Cele mai performante invertoare sunt cele care urmaresc punctul de putere maxima (MPPT) al sistemului.Aceste invertoare sunt practic sisteme de alimentare condiionatintrucat efectueaz n acelai timp funcie de control al puterii precum i alte funcii de conversie. Unitile de alimentare condiionat efectueaz funcii de procesare a puterii i funcii de control cum ar fi rectificarea si transformarea, de asemenea conversia CC-CC precum i urmrirea punctului de putere maxim

Sistem de alimentare conditionata

Selecia a invertorului i a dimensiunii sale se realizeaz n conformitate cu puterea nominal a sistemului FV ce urmeaza sa-l realizam.Dimensiunea a invertorului poate fi determinat pornind de la o valoare de 0.8 - 0.9 pentru raportul dintre puterea activ injectata n reea i puterea nominal a generatorului PV. Acest raport ine seama de pierderea de putere a modulelor fotovoltaice n condiiile de funcionare reale (temperatura de lucru, cderilor de tensiune pe conexiunile electrice ....), precum i a eficienei invertorului. Acest raport depinde, de asemenea, pe medul de instalare a modulelor (latitudine, inclinatie, temperatura mediului ambiant ...) care poate determina o variaie a puterii generate. Din acest motiv, invertorul este prevzut cu o limitare automata a puterii furnizate pentru a nu ajunge la situaii n care puterea generat este mai mare dect cea estimata.

Printre caracteristicile pentru dimensionarea corect a invertorului, urmtoarele ar trebui s fie luate n considerare

In partea de CC - Puterea nominal i puterea maxim;-Tensiunea nominal i tensiunea maxima admisa;- Variatia domeniul tensiunii MPPT sub cond. standard de funcionare;

Pe partea de CA - Puterea nominal i puterea maxim care poate fi emisa continuu de grupul de conversie, precum i domeniul de temperatura ambiant la care o astfel de putere poate fi furnizat

- Curentul nominal furnizat;- Curent maxim livrat rezultat din calculul puetrii sistemului FV calculat la curentul de

scurt-circuit;- Tensiune maxim i puterea factorului de distorsiune;- Eficienta maxima de conversie;- Eficien la sarcin parial i la 100% din puterea nominal

Mai mult, este necesar s se evalueze valorile nominale ale tensiunii i frecvenei la ieire i a tensiunii la intrare a invertorului.Tensiunea i valorile de frecven la ieire, pentru instalaiile conectate la reeaua de distribuie publice sunt impuse de codurile de reea.n ceea ce privete tensiunea la intrare, condiiile extreme de funcionare a generatorului FV vor fi evaluate n scopul de a asigura o funcionare sigur i productiva aa invertorului.

Mai nti de toate, este necesar s se verifice c UOC fr sarcin de tensiune la ieirea din siruri de module, la temperatura minim de potenial (-10 C), este mai mic dect temperatura maxim pe care invertorul poate rezista, c este:

Uoc max UMAX

Fiecare invertor este caracterizat de o serie de tensiuni de funcionare normal la intrare. Deoarece tensiunea de la ieire a panourilor fotovoltaice este o funcie a temperaturii, este necesar s se verifice dac, n condiiile previzibile de serviciu (de la -10 C la +70 C ), invertorul funcioneaz n intervalul de tensiune declarate de ctre productor. n consecin, trebuie s fie verificat simultan:

Umin UMPPT min

Umax UMPPT max

n plus fa de respectarea celor trei conditii de mai sus cu privire la condiiile menionate de tensiune, este necesar s se verifice faptul c actuala maxim a generatorului FV atunci cnd funcioneaz la punctul de putere maxim (PPM) este mai mic dect curentul maxim admis de ctre invertorul la intrar in retea

.

Sisteme cu un singur invertorAcest aspect este utilizat n instalaii mici i cu module de acelai tip avnd n aceeai

expunere.Exist avantaje economice care decurg din prezena unuia singur invertor, n termeni de reducere a investiiei iniiale i a costurilor de ntreinere. Cu toate acestea,defectareainvertorului unic cauzeaza oprirea produciei intregului sistem. Aceast soluie poate crete problemele legate de protecia mpotriva supracureni i problemele care decurg dintr-o umbrire diferita, cum este n cazul n care expunerea panourile nu este aceeai n ntreaga instalatie.

Invertor reglementeaz funcionarea acestuia prin intermediul MPPT1, lund n considerare parametrii de mediu din siruri de module conectate la invertor; prin urmare, dac toate siruri de sunt conectate la un singur invertor, umbrirea sau defectarea unui modul sau a unor parti din ele implic o mai mare reducere a performanelor electrice.

Sisteme cu un invertor pentru fiecare sir de modulentr-o instalaie de marime medie, fiecare sir poate fi conectat direct la invertorul propriu

i, prin urmare funcioneaz n conformitate cu propriile sale puncte de putere maxim .La aceste aspect, diodele de blocare, care previn curentii inversi, este de obicei inclusa n invertor.Controlul sirului este efectuat direct de ctre invertor care n plus pot oferi pentru protecia mpotriva supracureni i supratensiuni de origine atmosferic pe partea de CC.n plus, avnd un invertor pe fiecare sir se limiteaza problemele de cuplare ntre module i invertoare precum i

reducerea performanelor cauzate de umbrire sau de expunere diferite. Mai mult dect att, n siruri de module diferite, cu caracteristici diferite module pot fi utilizate, crescnd astfel eficiena i fiabilitatea a ntregului sistem.

Invertor pentru tensiune joasaIn gama de joas tensiune (UDC< 120V),doar cateva module( trei pana la cinci module

standard) sunt conectate la un sir .Un avantaj al acestor siruri scurte,in comparatie cu sirurile lungi de module,este faptul ca fenomenul de umbrire are un efect limitat.

n plus, cu o tensiune mai mic de 120V, este posibil s execute dimensionarea pentru protecie de clasa III. Dezavantajul acestui concept este aparitia de curenti cu valori ridicate . Sectiunii relativ mari de cablu trebuie s fie utilizate pentru a reduce pierderile ohmice. Din acest motiv, conceptul este rareori pus n aplicare. Aplicaiile tipice sunt de cldiri integrate cu sisteme de module personalizate. Compania olandez oke-Service a dezvoltat un concept n care modulele fara rama cristalina sunt cu fir, n paralel, fr diode bypass.Elementul cheie n acest concept este faptul c modulul de scheletul metalic de montaj este utilizat pentru a obtineenergie electric i pentru conectarea directa n paralel a modulelor. Botezat PV-Wire-free, acest concept care renun la cabluri de CC i alte componente CC (cum ar fi sigurante / Cutie de jonctiune PV). Alte avantaje sunt reducerea la minimum a pierderilor de umbrire i c este posibil s se renune la clasa de protectie II. Acest lucru face ca conceptul sa fie adoptat pentruintegrarea n cldiri i locaii cu umbrire directe.Din pacate se gaseste doar la stadiu de experiment

Invertoare cu tensiune mareAvantajul acestui concept este faptul c seciunile transversale de cablu sunt mai mici,care

pot fi folosite ca un rezultat al curenilor cu valori relativ mici. Un dezavantaj este pierderi mai mari datorate umbrire din cauza irurilor lungi.

Invertoare master-slaveSisteme mai mari FV folosesc adesea un concept invertor centrale bazate pe principiul

master-slave. Acest concept foloseste invertoare cu mai multe centrale (mai ales dou - trei). Pentru dimensionare, puterea total este mprit la numrul de invertoare. Un invertor este dispozitivul principal i opereaz n zone cu iradiere mai mica. Cu cresterea iradieri, limita de putere a aparatului de master este atins i invertor urmtoare (sclav) este conectat. n scopul de a incarca in mod egal invertoarele, master-ul i slave-ul isi schimba rolurile,prin asa numita rotatie de master, ntr-un ciclu specific.

Avantajul acestui concept este faptul c cu iluminare mai mici, de un singur inver-tor nu opereaz (master), astfel, eficiena - n special n zone mai mici for - este mai mare dect n cazul n care se utilizeaza un singur invertor central.. Cu toate acestea, costurile de investiie cresc n comparaie cu invertoare centrale.

Sistem FV cu invertoare master slave

Sisteme cu iesiri de pana la 3kW sunt, n general, construite cu invertoare ir. n cele maimulte cazuri, ntreaga retea FV face doar un ir. Sistemele mijlocii au de cele mai multe ori dou sau trei iruri conectat la invertor, rezultnd ntr-un concept de sub-retea. Cu un sistem diferit orientat pe sub-retele permite o mai bun adaptarea a irului de module raportat la iluminare. Un invertor este folosit pe fiecare sub-retea sau pe pe fiecare ir. Trebuie sa avem grij ca sa avem module identic orientare, avand acelasi unghi de orientare si probabilitate de umbrire sa fieconectate mpreun n acelasi ir. Cu siruri de module care sunt prea lungi, umbrirea poate provoca pierderi mai mari de putere de laun anumit modulul determinind curent ntregul ir.

Utilizarea invertoarelor pe fiecare ir faciliteaz instalarea mai uoar i poate reduce considerabil costurile de instalare.Invertoarele sunt de multe ori montate n imediata vecintate a modulelor FV .

Invertoare ModulO condiie prealabil pentru eficiena sistemului de mare este c invertoarele sunt optim

adaptate la modulele fotovoltaice. Ar fi cea mai avantajoas n cazul n care fiecare modul esteoperat in permanenta la punctul de putere maxim.Potrivirea PPM este de mai mare succes dac modulele fotovoltaice i invertoare sunt concepute ca o unitate. Aceste uniti sunt, de asemenea, modul invertor numite module AC. Unele aparate sunt atat de mici incat acestea pot fi stocate n cutiile de jonciune ale modulului.

Invertoare Modul

Un alt avantaj este usurinta cu care sistemele fotovoltaice pot fi extinse. Alte concepte nu pot fi pur i simplu att de extinse. Invertoare Modulul permite sistemele fotovoltaice pentru a fi extins, dorit, chiar i cu doar un modul de invertor.

Este de multe ori a afirmat c dezavantajul de invertoare modul este mai mic eficien. Exist, de fapt, nu o astfel de diferen mare de invertoare centrale. n plus, eficiena mai mic este compensat de randament mai mare care rezult din potrivirea permanenta a modulului respecti la PPM. Invertoare Modulul sunt n prezent, nc relativ scump. La montarea modulelor AC, ar trebui s se asigure c invertoare defecte pot fi nlocuite cu uurin. La fel de important ca acest concept este de monitorizare invertoarele individuale prin nregistrarea datelor relevante de funcionare, defecte i semnale de avarie, i stocarea datelor. Productorii ofer sisteme care pot fi monitorizate cu un PC, software-ul afieaz datele nregistrate.Conceptul invertor Modulul este avantajoas pentru sistemele de fatada integrata, n special dac exist o umbrire considerabil ,parial a fatadei prin mprejurimi, sau proiecii i nie n faad.

Alegerea numarului si puterii invertorului

Ca un ghid, un raport ntre putere modulelor FV i putere invertor de 1:1 este folosit pentru dimensionarea. Deoarece invertoare sunt disponibile la niveluri de putere specifice, precum i numrul de module i, astfel, puterea retelei solare este determinata de suprafata utila, Experiena arat c, n unele cazuri, valori foarte mari sunt precizate, astfel nct dispozitivele lucreaza de multe ori n intervalul de suprasarcin. Consecinele sunt evitate pierderile de energie ca urmare a limitarii puterii de control i de mbtrnirea prematur a dispozitivelor. O metod mai sigur este de a calcula puterea de curent continuu prin intermediul eficienei invertorului de la puterea nominala de curent alternativ. Productorul trebuie s comunice puterea nominala a invertorului n declaraia de conformitate.Puterea nominal de curent alternativ este puterea pe care invertorul poate alimenta continuu n reea, fr intrerupere la o temperatur ambiant de 25 C ( 2 C). n medie, putere CC este n jurul valorii de 5 la sut mai mare dect a invertorului de putere nominala de curent alternativ.Intervalul de putere pentru dimensionare:

Raportul de evaluare a retele de FV (Wp) pentru invertorul de putere nominala de curent alternativ este cunoscut sub numele de dimensionarea invertorului factorul c INV:

Factorul de dimensionare descrie nivelul de utilizare a invertorului. Un exemplu tipic de factor de dimensionare este 1 ntr-un interval de:

Tensiunea invertorului .Numar de module pe sirMrimea tensiunii convertizorului este suma tensiunilor din modulele din seria conectate

ntr-un ir. Deoarece tensiunea modulului i tensiunea de alimentare a ntregii retele FV depinde de temperatura, cazuri extreme de operare pe timp de iarn i de var sunt utilizate atunci cnd dimensionare.

n scopul de a permite invertoarelor care urmeaz s fie alese potrivirea cu reteaua solara, este important s se ia in considerare temperatura modulele i parametrii de iluminare . Tensiunea retele FV este puternic dependent de temperatur.Intervalul de funcionare a invertorului trebuie s se potriveasc cu curba IV din reteaua FV . Gama MPP a invertorului ar trebui includerea puncte MPP a curbei retelei IV la diferite temperaturi. n plus, tensiunea deoprire a invertorului trebuie luata in considerare.

Prima limit este definit de temperatura de iarn de -10 C . La temperaturi sczute, crete modulul de tensiune. Cea mai mare tensiune care pot aprea ntr-o stare de funcionare este tensiunea de circuit deschis, la temperaturi sczute. n cazul n care invertorul este oprit ntr-o zi de iarn nsorit (de exemplu, din cauza insuficienei tensiunii de reea), acest lucru poate duce la tensiunea de circuit deschis fiind prea mare atunci cnd este pornit din nou. Aceast tensiune trebuie s fie mai mic dect tensiunea maxim de intrare CC la invertor; n caz contrar, invertorul ar putea fi deteriorat. Astfel, numrul maxim de module conectate n serie

este derivat din coeficientul de tensiune maxim de intrare a invertorului i tensiunea de circuit deschis a modulului la -10 C:

Nmax = Vmax(INV)/ Voc(module-10 C)

Daca tensiune cu circuit deschis la -10 C nu este ntotdeauna specificat pe foileproductorilor se vor utiliza informaiile furnizate adesea cu privire la modificarea tensiunii AV ca un procentaj sau n mV pe C. Schimbarea de tensiune este prefixat cu un semn negativ. Acest lucru permite tensiune circuit deschis la -10 C, care urmeaz s fie calculat de la tensiunea de circuit deschis, n condiii STC l / OC (STC), dup cum urmeaz.Cu AV n procent per C:

VOC(module -10 C) = ( 1-35 C x AV/100) x VOC(STC)

Cu AV in mV per C

Voc(module-10 C) = Voc(STC) -35 C x AV

Aici ar trebui s se asigure c AV are un simbol negativ.Acest lucru arat c tensiunea de circuit deschis de un modul mono-cristalin sau policristaline la -10 C crete cu aproximativ 14 la sut n comparaie cu condiiile STC:

n timpul verii, module pe un acoperi de cldur se poate cu uurin pn la n jurul valorii de 70 C . Aceast temperatur este n general utilizat ca baz pentru determinarea numrului minim de module ntr-un ir. Cu iradiana complet n timpul verii, un sistem fotovoltaic are o tensiune mai mic dect n condiii de STC (tensiunea nominal pe foaie de modul de date), ca urmare a temperaturilor ridicate. n cazul n care tensiunea de funcionare a sistemului scade sub tensiune MPP minima al invertorului, acest lucru nu ar mai alimenta puterea maxim posibil i, n cel mai ru caz, ar putea trece chiar la oprirea invertorului. Din acest motiv, sistemul ar trebui s fie dimensionate astfel nct numrul minim de module conectate n serie ntr-un ir este derivat din raportul dintre tensiunea de intrare minim a invertorului la PPM i tensiunea de alimentare a modulului de la PPM, la 70 C. Urmtoarea formul asigur valoarea limit inferioar pentru determinarea numrului de module ntr-o serie:

Nmin = VMPP(INVmin)/VMPP(module la 70 C

Numarul de siruri

La completarea dimensionarii, ar trebui s se asigure c curentul maxim al retelei FV nu trebuie s depeasc curentul maxim de intrare invertor Numrul maxim de iruri este la fel de mare ca coeficientul de intrare DC maxim permis actual a invertorului i irul maxim de curent:

M sir = Imax/INV / In sir

Dimensionarea cablurilorCabluri utilizate ntr-o instalaie FV trebuie s fie capabile s reziste, pentru ntregul ciclu

de via sistemului (20 la 25 de ani), in conditii severe de mediu n termeni de temperaturi ridicate, precipitaii atmosferice i radiaii ultraviolete. Mai nti de toate, cablurile trebuie s aib o tensiune nominal adecvat a instalaiei..

Conductoare pe partea de CC a instalaiei trebuie s aib izolare dubl sau ntrit (clasa II), astfel nct s se reduc la minimum riscul de defecte de punere la pmnt i de scurt-circuite (IEC 60364 - 712).

Cablurile de conectare module sunt fixate in partea din spate a modulelor locuri unde temperatura poate ajunge la 70 la 80 C. n consecin, aceste cabluri trebuie s poat s reziste la temperaturi ridicate i la raze ultraviolete, atunci cnd este instalat la vedere. Prin urmare, cabluri special, sunt utilizate, n general, single-core cabluri cu manta de cauciuc i de

izolare, tensiune nominal 0.6/1kV,cu o temperatura maxim de funcionare de minim de 90 C i cu o rezistenta la razele UV.

Curentul pe sir trebuie sa fie Isir = 1,25Isc

Curentul pe cele M siruri esteIM = M x 1,25x Isc

Capacitatea de ncrcare a cablurilor este de obicei declarat de ctre productorii la 30 C n aer liber. Pentru a lua n considerare, de asemenea, metodele de instalare i condiiile de temperatur, curentul Io capacitatea se reduce cu un factor de corecie (atunci cnd nu este declarat de ctre pro-ductor): egal cu:K1 = 0.58 . 0.9 = 0.52 cable solare K2 = 0.58 . 0.91 = 0.53 pentru cable non-solare.

Factorul de corecie 0.58 ia n considerare instalarea pe partea din spate a panourilor n cazul n care temperatura ambiant atinge 70 C10, factorul de 0.9 la instalarea cablurilor solare n conduct sau sistemul de trunking, n timp ce factorul de 0.91 ia n considerare instalarea de non-solare cablurile n canal expuse la soare.

n instalaiile PV cderea de tensiune acceptat este de 1 pn la 2% (n loc de obinuitul 4%), astfel nct pierderea de energie produs cauzat de efectul Joule asupra cablului este limitata ct mai mult posibil.

Pe partea de CC cderea de tensiune n cabluri este pur rezistiv i n procente corespunde cu pierderea de putere.

AU% = AU/Un = AuxIn/UnxIn =AP/Pn

Sistemele de protectie la trasnet si supratensiuni atmosferice.Conceptul de legare la pmnt aplicat unui fotovoltaice (FV), sistemul poate implica att

pri conductoare expuse (de exemplu, rama metalica din panouri), precum i partea activa a sistemul de generare (prile vii ale sistemului PV de exemplu, celule).

Un sistem FV poate fi legat la pmnt numai n cazul n care este separat galvanic (deexemplu, prin intermediul unui transformator) . Un sistem FV izolat ar putea prea aparent mai sigur pentru oameni ,este insa ca o chestiune de fapt, rezistena izolaiei la pmnt fata de prile aflate sub tensiune nu este infinit i in plus, uzura morala a izolatoarelor, ca urmare a trecerii timpului i prezena de umiditate, reduce rezistena de izolaie n sine. n consecin, n sistemele mari, curentul care trece printr-o persoan poate provoca electrocutarea i, prin urmare, un avantaj asupra sistemelor de legare la pamant este prezent numai n cazul instalaiilor de mici dimensiuni..

Protectia cablurilorDin punct de vedere al proteciei mpotriva suprasarcinilor, nu este necesar pentru a proteja

cablurile (ICE 64-8/7), n cazul n care sunt alese cu o capacitate de transport actuale nu mai mic dect curentul maxim pe care le-ar putea afecta.n ceea ce privete scurt-circuit, cablurile de pe partea DC sunt afectate de astfel de supracurent n caz de:

- defect ntre polaritatea sistems FV- defect la pamant in sistemele cu pamantare- defect dublu la pamant in sistemele cu neutrul izolat

Un scurt-circuit la un cablu pentru irul de conexiune la tabloul de distribuie de subcmp (scurtcircuitul 1 ) este resimtit n acelai timp n amonte de partea de sarcin a irului n cauz (Isc1 = 1,25. Isc) i n aval de alte x-1 siruri de caractere conectate la acelai invertor (Isc2 = (x-1) 1.25.. Isc).

n cazul n care parcul FV este de mici dimensiuni cu doua siruri de module (x = 2), rezult c Isc2 = 1,25. ISC = Isc1 i, prin urmare, nu este necesar pentru a proteja cablurile de conectare a irurilor mpotriva scurt-circuit.

Dimpotriv, atunci cnd trei sau mai multe siruri de caractere (x = 3) sunt conectate la invertor, Isc2 curent este mai mare dect curentul nominal i, prin urmare, cablurile trebuie s fie protejate mpotriva scurt-circuit atunci cnd capacitatea lor de curent este mai mic dect Isc2 , care este Iz

tablouri invertor, deoarece curenii de scurt-circuit provin din alte iruri, dinspre sarcina si nu dinspre sursa.

Pentru a evita declansarile nedorite n condiii de funcionare standard, dispozitivele de protecie poziionate n tablouri de subcmp trebuie s aib un curent nominal In= 1.25 . Isc

Protectia la supracurenti pe partea de curent alternativ

Deoarece cablul de legatura de la pn la punctul de legtur cu reeaua este, de obicei dimensionate pentru a obine o capacitatea de ncrcare mai mare dect curentul maxim pe care invertorul il furnizeaza,protecia mpotriva suprancrcrii nu e ncesar.

Cu toate acestea, cablul trebuie s fie protejate mpotriva unui scurtcircuit furnizate de retea printr-un dispozitiv de protecie poziionat aproape de punctul de paralel .

Pentru a proteja astfel cablul principal de scurtcircuitele din instalatia deconsum poate fi utilizat n cazul n care s specifica, prin energie este suportat de cablu.

n instalaiile de invertor multiplu, prezena de o protecie pentru fiecare linie permite, n caz de avarie pe un invertor, funcionarea celorlalte , cu condiia ca intreruptoare automate pe fiecare linie sa fie selective cu intreruptorul principale

Protectiile la traznet

Instalaiile FV, care de obicei se afl n afara cldirilor, pot fi supuse la lovituri directe (fulger lovete structura )supratensiunilor de origine atmosferic, cauzate de loviturile indirecte (fulger care se ncadreaz n apropiere de structura cldirii sau care afecteaz liniile de de energie sau de semnalizare, linii care intr n structura prin cuplaj inductiv sau rezistiv. Cuplajul rezistiv se produce atunci cnd fulgerul loveste linia electric care intr n cldire.Trasnetul, prin impedana caracteristic a liniei, genereaza o supratensiune care poate depi prin impuls rezista la tensiune a echipamentelor, cu pericol de incendiu i n consecin duntoare.Cuplajul inductiv apare deoarece curentul de trsnet este impulsiv si, prin urmare, genereaz

n spaiul din jurul un cmp electromagnetic variabil. n consecin cmpul magnetic genereaz supratensiuni induse n circuitele electrice din apropiere.

n plus fa de supratensiunilor de origine atmosferic, parcurile FV pot fi expuse la supratensiunile de comutaie interne.Supratensiuni, chiar dac limitate, care pot fi generate trebuie s fie dirijate in sol prin intermediul SPD (Dispozitiv de protecie la supratensiune) pentru a proteja echipamentul. De fapt, SPD sunt dispozitive cu impedan variabil n funcie de tensiunea aplicat: la tensiunea nominal modulele care au o impedan foarte mare, ntruct, n prezena unui supratensiune se reduce impedan lor, care decurg curent asociat la supratensiune i pstrarea acesta din urm ntr-un interval determinat de valori. Potrivit principiului lor funcionare modalitile SPD pot fi mprite n:

- SPD-uri de comutare, cum ar fi spinterometers sau diode controlate, atunci cnd tensiunea depete o valoare definit, reduce instantaneu impedana lor i, n consecin tensiunea la capetele lor- SPD-uri de limitare, cum ar fi varistoare diode !"#"$%&'(%'(%)%*+,"-'#%0'$"%&0'-"%1$",1'1%2'%cresterea tensiunii la capetele lor;;

Pentru protecie pe partea de curent continuu, este recomandabil s se foloseasc SPDvaristoare SPD sau combinate.

Invertoare au de obicei o protecie intern mpotriva supra-tensiunilor, dar dac SPD se adaug la terminalele invertor, protecia acesteia este imbunatatita, iar n acelai timp, este

posibil pentru a evita ca declanare a proteciile interne scoase din serviciu invertorului, cauzand astfel bar de suspensie de producere a energiei i de a face necesar intervenia person-alului calificat.

O retea FV conectate la reea este supus, de asemenea, pentru a supratensiunilor care provin de la linia de sine. Dac un transformator de separare este prezent, cu scut de metal legat la pmnt, invertorul este protejat mpotriva supratensiunilor a transformatorului n sine. n cazul n care transformatorul nu este prezent sau, n cazul unui transformator fr scut, este necesar s se instaleze un SPD adecvat imediat aval de invertor.

ExempleSistem de 3 KWp

Dorim s efectuam dimensionarea unei instalaii PV pentru o casa, Aceasta casa este deja conectat la reeaua public de alimentare cu contractuala de 3kW i un consum mediu anual de aproximativ 4000 kWh. Partea lateral a acoperiului (acoperi fronton), n care panourile vor fi integrate parial are o suprafata de 60 m2, este nclinat cu un unghi de nclinare 3-"%45%6%*%"&1"%de +15 (unghi Azimut a) orientate spre sud. Producia de ateptat pe an, avnd n vedere un randament de componente de 0,75, este de aproximativ 3430 kWh.

Alegerea panourilorPrin utilizarea panourilor de siliciu policristalin, de 175 W de energie pe unitate, 17 panouri

sunt necesare, o valoare, obinut prin relaia 3000/175 = 17.Panourile sunt presupuse a fi toate conectate n serie ntr-un singur ir.

Principalele caracteristici ale panoului de generice declarate de constructor sunt: Putere debitata PMPP 175WpEficenta 12,8%Tensiune VMPP 23,30VCurent IMPP 7,54ATensiunea fara sarcina VOE 29,40ATensiune maxima 1000VCoeficent de temperatura -0.43%/CCoeficent de temperatura V -0.107V/CDimensiune 2000x680x50mmSuprafata 1,36mpClasa izolatie II

Prin urmare, suprafaa total acoperit de panouri trebuie s fie egal la 1,36 x 17 5 23 m2, care este mai mic dect supra-faa acoperiului disponibile pentru instalare.

Prin insumarea -10 C i +70 C, temperaturile minim i maxim a panourilor i avnd n vedere c temperatura relevant pentru condiiile standard de testare este de aproximativ 25 C, variatile de tensiune a unui modul PV , n comparaie cu condiiile standard, pot fi obinute.

Tensiune maxima fara sarcina 29,40+0,107(25+10) =33,13 VTensiunea minima MPP 23,30 +0,107(25-70)=18,50VTensiunea maxima MPP 23,30 + 0,10725+10)=27,03

Pentru scopul de siguran i, ca msuri reventive, pentru alegerea componentelor planta cea mai mare valoare dintre maxim fr sarcin de tensiune i 120% din tensiunea fr sarcin a panourilor) este luat n considerare. n acest caz specific, tensiunea de referin ca rezultatele s fie egal cu 1,2. 29.40 = 35.28V, deoarece aceasta este mai mare dect 33.13V.

Caracteristicile electrice ale irului: VMPP 17 x 23,30 = 396VIMPP 7,54ACurent maxim de scurtcircuit 1,25 x 8,02 = 10ATensiunea max fara sarcina VOE 17 x 35,8 =599,76Tensiunea minima MPP 17 x 18,50 = 314,58Tensiunea maxima MPP 17 x 27,03 = 459,50

Alegere InvertorDatorita puterii mici se conexiune directa pe JT pe o singur faz de reea, un invertor monofazat este ales care transform curentul alternativ la curent datorit controlului PWM i podul IGBT. Acest invertor este echipat cu un transformator toroidal de ieire pentru a garanta izolare galvanic ntre reeaua electric i instalaia de FV, are filtre de intrare i ieire pentru suprimarea tulburri de emisie -ambele desfurate, precum i radiat - i un senzor de izolare la pmnt pentru panouri fotovoltaice.

Acesta este echipat cu maxim Tracker Power Point (MPPT), i cu dispozitivul de interfa cu interfata de protecie corespunztoare.

Caracteristici tehnicePuterea de intrare 3150 WTensiunea de operare pe partea de CC 203-600VTensiunea maxima in CC 680VCurentul maxim de intrare CC 11,5APuterea nominala de iesire 3000W Tensiunea nominala la iesire 230VFrecventa 50HzFactor de putere 1Eficenta maxima 95,5% Eficenta Europeana 94,8% Pentru a verifica conexiunea corect string-invertor n primul rnd, este necesar s se

verifice faptul c tensiunea maxim fr sarcin la capetele irului este mai mic dect tensiunea de intrare maxim rezistat de invertor:

599.76 V < 680 V (OK)n plus, Tensiunea minima MPP de sir sa nu fi mai mici dect tensiunea minim a invertorului MPPT:

314.58 V 8%954%:%;ntruct MPP tensiunea maxim a irului nu trebuie s fie mai mare dect tensiunea maxim a invertorului MPPT:

459.50 V < 600 V (OK)n cele din urm,curentul maxim de scurt-circuitul de curent a irului nu trebuie s depeasc valoarea maxim scurt-circuit, care invertorul poate rezista pe intrare:

10 A < 11.5 A (OK)

Alegearea cablurilorPanourile sunt conectate unul la altul n serie prin intermediul ?%@A%0'B2($*2"%*%*$(2%'&1C"2%obinut este conectat la tabloul de distribuie cmpul imediat pe partea de aprovizionare a invertorului utiliznd solar single-core cabluri L2, avnd urmtoarele caracteristici:

- sectiunea 2,5 mmp- tensiunea nominala Uo/U 600/1000V ca 1500Vcc- temperatura de operare -40 + 90 grade C- capacitatea de transport curent in aer liber la 60 grade C(doua cable comune) 35A- factor de corectie a capacitatii de transport 0,91Temperatura maxima a cabluli la supraincarcare 120 grade C Curentul Iz capacitatea de ncrcare a cablurilor solare instalate n conduct, la temperatur de

funcionare de 70 C rezultatelor care urmeaz s fie egal cu :Iz = 0.9 . 0.91 . I0 = 0.9 . 0.91 . 35 29A

unde 0.9 reprezint factorul de corecie pentru instalarea cablurilor solare n conduct sau n in de cablu. Capacitatea de transport este mai mare dect suma maxim scurt-circuitul de curent de ir:Iz E%AF9G%F%H&0%I%A5JRame de panouri i structura de susinere a irului sunt la pamant printr-un cablu galben-

verde, cu 2,5 mm2 seciune transversal. Conexiunea de la tabloul cmp pentru a invertorului se realizeaz folosind dou single-core cabluri (450/750V), cu 2,5 mm2 suprafaa seciunii transversale i lungime L3 = 1m n conduct, cu o capacitate de transport al curentului 24A, care este mai mare dect curentul maxim ir.

Legturile dintre invertor si contor de energie produs (lungime L4 = 1m), precum i ntre contor i tabloul principal al casei desprinse (lungime L5 = 5m) sunt realizate cu ajutorul a trei single-core cabluri (F + N + pE), cu 2,5 mm2 seciune transversal n conduct, cu o capacitate de transport al curentului 21A, care este mai mare dect curentul nominal de ieire a invertorului de pe partea de curent alternativ:

Iz KPn/Vncos Fi= 3000/230x1= 13A

Calculul caderii de tensiune

Aici este calculul de cderea de tensiune pe partea de DC a invertorului pentru a verifica dac aceasta nu depete 2%, astfel nct pierderea de energie produs este mai mic dect acest procent Lungimea cablurilor cu 2,5 mm2 seciune transversal:

Cablu de conectare intre module in cadrul sirului L1 (17-1) x 1m = 16mCablu de conectare intre siruri si intreruptor L2 = 15mCablu conector intre intreruptor si invertor L3 = 1mLungime totala 32m

Rezultatele calculului caderilor de tensiune

Cu referire la schema de mai jos se arat , protecia mpotriva supracurent nu este prevzut, deoarece pe partea DC cablurile au o capacitatea de ncrcare mai mare dect suma maxim scurtcircuit, care le-ar putea afecta.Pe partea de curent alternativ, n tabloul principal al casei exist un intreruptor diferential(30mA/typeA ICN = 6kA) pentru protecia liniei de conectare a invertorului mpotriva supracureni i pentru protecia mpotriva contactelor indirecte.

Dou switch-intreruptoere sunt instalate imediat n amonte i n aval de invertor, S802 n amonte i n aval n E202 16A = respectiv, astfel nct posibilitatea de a efectua operaiunile necesare de ntreinere pe invertor n sine este garantat.Protecia mpotriva supratensiunilor se efectueaz pe partea de curent continuu prin instalarea n interiorul tabloului cmp un val de protecie tip II.