Безопасность солнечных панелей (СП): заземление, пожароопасность, GFDI, импульсная защита и тп

Я тоже стремаюсь молниеприемников. при имеющейся тт обьединять ее в один контур не стал, разнес метров на 20 контуры.

 

Вообще-то ничего страшного, даже если у Вас один контур заземления, не произойдет. Причина: при режиме нейтрали ТТ нужно ставить УЗИПы комплектом L-N + L-PE + N-PE (3 шт.). При ударе молнии в молниеприемник при стекании тока молнии через токоотводы в землю потенциал земли "подскочит" на величину, равную произведению тока молнии на импульсное сопротивление заземления. Обращаю внимание - импульсное сопротивление контура заземления (Rзи) не равно сопротивлению этого же контура заземления (Rз), измеренному на постоянном токе или переменном токе 50 Гц. Как правило Rз больше (иногда значительно) Rзи. Если потенциал земли "подскочит до опасного для изоляции оборудования уровня, сработают УЗИПы L-PE + N-PE. Ну, а человек по потенциалу "подскочит" как и земля. Электробезопасность нарушена не будет.

 

На досуге решил просмотреть относительно новую редакцию ГОСТа на распред. щитки: ГОСТ 32397-2020 "ЩИТКИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ. Общие технические условия" (введен в действие с 01.03.2021 г.)

Область применения ГОСТ (далее цитата):

"1.1 Настоящий стандарт распространяется на распределительные щитки (далее — щитки), применяемые в осветительных и силовых установках производственных, общественных, административных и других подобных зданий для приема и распределения электрической энергии при напряжении 400/230 и 690/400 В трехфазного переменного тока частотой 50—60 Гц. нечастого включения и отключения линий групповых цепей, а также для их защиты при перегрузках и коротких замыканиях.
1.2 Стандарт распространяется на щитки, присоединяемые к трехфазным сетям с типами систем заземления TN-S, TN-C, TN-C-S. ТТ по ГОСТ 30331.1. Схемы присоединения щитков с различными типами систем заземления приведены в приложении А.
1.3 Виды климатических исполнения по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 — УЗ. УХЛЗ. ТЗ. УХЛ4. Т4 (до-пускаются другие климатические исполнения щитков или те же исполнения с иным диапазоном температур окружающей среды).
1.4 Щитки могут устанавливаться в местах, доступных при эксплуатации неквалифицированному персоналу для выполнения коммутационных операций."

Общее впечатление удручающее: в нашей стране разучились разрабатывать нормативные документы, тупо пытаемся перевести и внедрить в нашу жизнь Стандарты МЭК и др. зарубежных организаций. При этом переводят эти нормы люди не очень близкие к электротехнике, не очень понимающие её и совершенно не понимающие, что эти стандарты написаны не для нашей реальности. В части этого ГОСТа такая тенденция прослеживается не очень явно, но в ГОСТе идут отсылки к другим ГОСТам, которые просто читать/понимать/выполнять невозможно.

Это лирика. А вот о любопытных моментах:

1. О применяемости ГОСТа - нормы распространяются только:
- на распред. щитки только переменного тока (ясно-понятно);
- на щитки в сетях с режимами нейтрали TN и TT, но не на щитки в сетях с нейтралью IT;
- на щитки с климатическим исполнением У, УХЛ и Т (т.е. на щитки, работающие в умеренном или умеренном и холодном или в тропическом климате) - в принципе логично.
- на щитки только внутренний установки (категории размещения 3 и 4) - непонятно, а как быть с уличными щитками, в т. ч. со щитками учета?
- щитки, обслуживаемые в т. ч. НЕквалифицированным персоналом - очень важно, в эти щитки может залезать кто ни попадя.

2. Наконец-то здесь имеется четкое и однозначное определение проводников N, PE, PEN. Если читать, например, ПУЭ-7, то в разных разделах эти проводники именуются по-разному. В этом ГОСТе в Разделе 3 всё четко (по МЭКовски):



Т. е. нет никакой земли, нейтрали и совмещенной земли с нейтралью, а есть только нулевые проводники (защитный, рабочий, совмещенный).

2. Почему-то в ГОСТе фигурируют наименования "УЗО" и "УЗО с защитой от сверх тока". На самом деле это неверно - УЗО (устройство защитного отключения) это бытовое название выключателя дифференциального тока (ВДТ). И если этот ГОСТ следует всем рекомендациям МЭК, то должен так же следовать Стандарту МЭК 61643-1, п. 3.37, где вводится термин "Residual current divice (RCD)", что можно перевести как "устройство дифференциального тока" (такой перевод приведен в ГОСТ Р МЭК 61643-12—2011). И нет никакого УЗО. Тем более бредом является термин "УЗО с защитой от сверхтока" - это так именуют автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ). В общем, люди пишут всё, что в голову придет.

3. В табл. 2 указана рабочая температура окружающей среды +40 грЦ и допустимая температура контактных выводов аппаратов +55 грЦ. На мой взгляд - это очень важный момент. Отигнорирую то, что рабочая температура в помещениях с климатическим исполнением Т и категорией размещения 3 составляет по ГОСТ 15150-69 +50 грЦ - это должно быть учтено в ГОСТе, но большинству из нас это безразлично - не в тропиках живем. А важен здесь прецедент - в ГОСТе подтверждено, что температура аппаратов в щитке может подниматься до 55 грЦ (так допустимо) и это нужно учитывать при выборе характеристик аппаратов для щитка. Например, все характеристики отключающей способности автоматических выключателей (АВ) приводятся для температуры АВ равной +30 грЦ. Следует иметь ввиду - для +55 грЦ отключающая способность будет ниже и времятоковая защитная кривая АВ сдвинется вниз и влево. А это означает, что выбирать номинальный ток АВ нужно с запасом по температуре. Раньше, например, доказать специалисту сбытовой компании необходимость запаса по номинальному току для вводного АВ было практически невозможно, а теперь есть на что ссылаться.

4. Выбирать номиналы по току вводных АВ, или ВН, или рубильников следует с учетом коэффициента одновременности. Значения этих коэффициентов приведены в п. В. 3 (таблица В. 1). Причем брать номинал вводного аппарата нужно на ступень выше, по сравнению с номинальным током, рассчитанным по методике из п. В. 3 - несколько непонятное требование, но пусть будет (может конечно неправильно сформулировано).

5. Здесь много обсуждалось - какими проводниками нужно присоединять УЗИПы к фазным проводникам L, к нулевым проводникам N, PE, PEN. В ГОСТе четко приведены значения сечений проводников - четко, но глупо (ИМХО). Приведу цитаты:
"6.3.7 Минимальная площадь поперечного сечения заземляющих проводов для устройств защиты от перенапряжений, монтируемых на входе или рядом с входом электроустановки, должна составлять не менее 4 мм2 по меди."
"6.3.10 Проводник, соединяющий УЗИП с проводниками под напряжением, должен выдерживать предполагаемый ожидаемый ток короткого замыкания и иметь площадь поперечного сечения не менее:
- 2.5 мм2 для УЗИП класса испытаний II по меди;
- 6 мм2 для УЗИП класса испытаний I по меди."
"Г.6 Проводник, соединяющий УЗИП с проводниками под напряжением, должен выдерживать предполагаемый ожидаемый ток короткого замыкания и иметь площадь поперечного сечения не менее:
- 2.5 мм2 для УЗИП класса испытаний II по меди;
- 6 мм2 для УЗИП класса испытаний I по меди.
Минимальная площадь поперечного сечения заземляющих проводов для устройств защиты от перенапряжений. монтируемых на входе или рядом с входом электроустановки, должна составлять не менее 4 мм2 по меди."
п. Г. 6 повторяет содержание п. п. 6.3.7 и 6.3.10, но в ГОСТе именно так, поэтому привожу всё, что касается присоединения УЗИПов дословно.
Логики никакой в этих требованиях нет. Например, ставим УЗИП на вводе щитка. Там должен стоять УЗИП с классом испытаний I. Тогда по требованиям ГОСТа необходимо этот УЗИП присоединить к проводнику PEN или PE проводником сечением 4 мм2 (не менее), в то время как для присоединения к фазному проводнику L нужно использовать проводник с сечением 6 мм2 (не менее). У нас что, в УЗИП "втекает" один ток, а "вытекает" из него другой (меньший)? Это, конечно, бред. Сечения проводников нужно брать одинаковые. Более того - не важно где в щитке установлен УЗИП (на вводе или "глубже") - сечения проводников должны быть везде одинаковые и определяться они должны исключительно возможным током короткого замыкания в точке установки УЗИП (об этом, кстати, упоминается вскользь в п. 6.3.10).

Вот такой маленький обзор ГОСТ 32397-2020 я решил представить Вашему вниманию. Может кому пригодиться)
ЗЫ: следует иметь ввиду - для жилых зданий действует ГОСТ 32395-2020 (тоже введен 01.03.2021 г.)

 

Не пойму, здесь отделители отсутствуют?
А если присутствуют, то "Откинуться" им помешает пруток, к которому они прикручены?
Не понятно из описания, 15кА это номинальный или максимальный ток?

 

1. Отделители присутствуют: как я и писАл в составе данного ОПН имеется взрывной предохранитель.
2. "откинуться" это из другой оперы. Практически все фирмы делают ОПН с отделителем со стороны "земли". Вот, например, габаритный чертеж из каталога питерской фирмы "Полимер-Аппарат":

ЭТО НЕ РЕКЛАМА - просто даю пояснение на этом примере (я бы у них не покупал, т. к. продукт хороший, но избыточно дорогой, можно найти за более разумную цену).
Продолжаю о технике: при выходе из строя такого ОПН (например, вследствие пробоя) возникает к. з. и через ОПН начинает протекать ток, который приводит к срабатыванию отделителя. Это срабатывание происходит в виде оч. маленького взрыва, механически разрывающего электрическую связь между ОПН (на рис. обозначен поз. 3) и отделителем (поз.4). По сути отделитель отстреливается от ОПН и повисает на заземляющем шлейфе (поз.5). А пробитый ОПН остается висеть на проводе ВЛИ и ждать когда электромонтажники его демонтируют (просто открутят от алюминиевой перемычки (по.2) - он на неё навернут просто на резьбу - и навернут на его место новый ОПН с отделителем).
3. В российской традиции принято в обозначении ОПН указывать номинальный разрядный ток. Вот характеристики того же ОПН от Полимер-Аппарата:

 

Они 2 класса.
А где тогда 1 класс установлен? Какого типа?

 

Начну не очень вежливо (со встречного вопроса): А кто Вам сказал, что для защиты электрической сети 0,4 кВ должны обязательно применяться УЗИП/УЗП/ОПН класса I?

Далее буду писАть просто «УЗИП», хотя в разных нормативных документах используются минимум три наименования одного и того же защитного аппарата.

На самом деле УЗИП должен выбираться в соответствии с условиями эксплуатации в месте его установки. Выбор осуществляется на основании методик и требований, изложенных в следующих основных нормах:

- ГОСТ IEC 61643-12-2022 "Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения".

- ГОСТ МЭК 61643-11-2013 "Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 11. Устройства защиты от импульсных перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам распределения электроэнергии. Требования и методы испытаний".

- ГОСТ Р 50571.5.53-2013 "Электроустановки низковольтные. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Отделение, коммутация и управление".

Это основные нормативные документы. Есть ещё: СО-15334.21.122-2003, ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и ещё много других норм, в которых приводятся специфические требования к УЗИП в зависимости от защищаемых устройств, места их установки и пр. и пр. А есть ещё куча отраслевых норм. Думаю подавляющему большинству обычных пользователей/потребителей эти нормы лучше не читать - иначе можно запутаться окончательно.

Если кратко (просуммировав изложенное в трех основных ГОСТах), то УЗИП должны иметь классы испытаний в зависимости от условий в месте установки. При этом сосредоточимся на УЗИП, осуществляющих внешнюю защиту сетевого ввода здания (думаю большинству интересно именно это).

УЗИП класса I следует использовать в случае наличия рисков прямого удара молнии (ПУМ) в провода и опоры ВЛИ на расстоянии до 600 м (максимально), систему молниезащиты здания, удара молнии вблизи ВЛИ (в землю, в деревья, в отдельно стоящие молниеприемники и т. п.). Главное в этом случае – риск воздействия на УЗИП больших энергий при протекании через него токов грозовых перенапряжений. Для УЗИП класса I обязательным является испытание на пропускную способность импульсным током с максимальным значением Iimp с формой волны 10/350 мкс. При этих испытаниях оценивается способность УЗИП рассеивать нормированную ГОСТ энергию достаточного мощного разряда грозовых перенапряжений. Следует отметить, что УЗИП класса Iобычно имеют достаточно высокие защитные напряжения (Up) и их использование невозможно без последующей установки УЗИП класса II. Для лучшей защиты электрических сетей на иногда устанавливают УЗИП класса I+II. Эти УЗИПы довольно дорогие. Они должны устанавливаться на опоре ВЛИ, к которой присоединяется абонентская отпайка. В ГРЩ здания (на вводе) при этом устанавливается УЗИП класса II или УЗИП класса II+III (если на опоре установлен УЗИП класса I+II). Этот УЗИП нужен обязательно по той причине, что УЗИП на отпаечной опоре ВЛИ удалён от ГРЩ на расстояние до 25-35 м (иногда более) и он очень слабо защищает внутридомовую сеть.

УЗИП класса II следует использовать в случае отсутствия рисков столкнуться с последствиями ПУМ, т. е. эти УЗИП предназначены для защиты исключительно от наведённых грозовых перенапряжений. В этом случае энергетические воздействия на УЗИП значительно меньше. Для УЗИП класса IIдолжен выдерживать многократные воздействия импульсов тока 8/20 мкс с максимальным значением Inи как минимум однократное воздействие импульсов 8/20 мкс с максимальным значением Imax. Согласно нормам, параметр Imax является справочным, необязательным, может указываться производителем УЗИП, а может и не указываться; при этом обязательно Imax ≥ In. Очень важно: УЗИП класса II также обеспечивает защиту от коммутационных перенапряжений. Если на опоре установлен УЗИП класса II, то в ГРЩ можно устанавливать УЗИП класса II или УЗИП класса II+III.

УЗИП класса III предназначены для дополнительной защиты электрооборудования и электроаппаратуры во внутридомовых сетях потребителей в случае, если уровень выдерживаемых импульсных напряжений этих устройств ниже, чем уровень защитных напряжений, которые обеспечивают УЗИП класса II. Кроме того, использование УЗИП класса IIIможет понадобиться:

– при значительном удалении точки подключения устройства от ГРЩ, где установлен основной УЗИП;

– при наличии в сети достаточно мощных источников коммутационных перенапряжений.

УЗИП класса III устанавливаются непосредственно возле точек подключения критического электрооборудования (под критическим электрооборудованием понимается электрооборудование с пониженным уровнем допустимого импульсного напряжения, а также электрооборудование, которое само является генератором мощных коммутационных перенапряжений). Нормируются и испытываются комбинированной волной напряжения 1,2/50 мкс и тока Isc с типичной формой волны 8/20 мкс.

Классам УЗИП соответствуют уровни напряжений защиты:

УЗИП класс I – Up ≤ 4 кВ;

УЗИП класс II – Up ≤ 2,5 кВ;

УЗИП класс III – Up ≤ 1,5 кВ.

Уровень защиты выбранного УЗИП должен быть как минимум на 10% ниже уровня выдерживаемых импульсных напряжений защищаемого электрооборудования.

Если говорить об УЗИП фирмы "Полимер Аппарат", которые я привел в качестве примера, то по своим характеристикам они близки к УЗИП класса I (см. уровни энергорассеяния). Среди характеристик нет упоминания о токе Iimp, но есть указание тока пропускной способности (прямоугольный импульс 2000 мкс), что с точки зрения оценки энергорассеяния можно считать равнозначным.
Вопрос "Какого типа?" мне вообще не понятен.

 

Кстати, может кого-нибудь заинтересует следующая информация.

Я не очень интересуюсь фотоэлектрическими системами, но уже года 4 знал, что в 2023-24 гг. должны выйти ГОСТы (перепевы стандартов МЭК) на УЗИП для этих систем. Выдалось свободное время и я заглянул на сайт Росстандарта и обнаружил, что эти ГОСТы уже вышли, причем один из них даже в 2022 г. В этой ветке много дискуссий о характеристиках УЗИП для солнечной энергетике. Теперь многие из поднимавшихся вопросов закрыты.

Далее приведу названия ГОСТов и краткое описание области применения.

ГОСТ IEC 61643-32-2021 "Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 32. Устройства защиты от перенапряжений фотоэлектрических систем. Принципы выбора и применения." (Дата введения 01.03.2023). Область и условия применения: Настоящий стандарт устанавливает принципы выбора, установки и координации устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), предназначенных для использования в фотоэлектрических системах (ФЭС) с напряжением до 1500 В на стороне постоянного тока (DC) и напряжением до 1000 В (среднеквадратичное значение) на стороне переменного тока (АС) и частотой 50/60 Гц. ФЭС включает в себя фотоэлектрическую батарею (ФБ), состоящую из электрически соединенных между собой фотоэлектрических модулей, соответствующие электрические кабели, защитные устройства, а также инвертор и точку подключения в распределительном щите или пункте электроснабжения.

ГОСТ IEC 61643-31-2023 "Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 31. Требования и методы испытаний устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для фотоэлектрических систем." (Дата введения 01.11.2024). Область и условия применения: Настоящий стандарт распространяется на устройства защиты от перенапряжений (УЗИП), предназначенные для защиты от косвенных и прямых воздействий грозовых или иных переходных перенапряжений. Данные устройства предназначены для подсоединения на стороне постоянного тока фотоэлектрических установок, номинальным напряжением постоянного тока до 1500 В. Данные устройства содержат, как минимум, один нелинейный компонент и предназначены для ограничения перенапряжений и отвода импульсных токов. Рабочие характеристики, требования безопасности, стандартные методы испытаний и номинальные параметры установлены для данных устройств.

Успехов

 

@АлександрСПб59,
Вот читаю и думаю, что делать мне с защитой.

Условия
10-ка до ТП 630 подземная на всем протяжении
400/230 от ТП до моего дома также подземная около 500 метров.
А я гол как сокол.
Только ОИН1 и РКН не считая конечно автоматов и пулеметов

Что посоветуете?

 

Здесь всё просто: защита от грозовых перенапряжений Вам вообще не нужна - ни от последствий ПУМ, ни от наведенных. Все грозовые перенапряжения у Вас "съедает" емкость кабеля (очень большая). Но всё-таки УЗИП нужен, хотя бы на вводе.
В Вашем случае Вам нужно защищать свою сеть в основном от коммутационных перенапряжений. Для такой защиты нужно установить УЗИП класса II или класса II+III. Формально у Вас такой (класса II) и стоит,


НО посмотрите на его характеристики. Главный недостаток (по характеристикам) - очень высокое длительно допустимое рабочее напряжение Uc = 275 В. Это на 20% выше фазного напряжения сети Uф = 230 В. Если у Вас в сети напряжение не поднимается до таких значений, то такое высокое Uc очевидно вредно для всей защищаемой сети, т. к. уровень напряжения защиты Up = 2,0 кВ прямо пропорционален значению Uc. ГОСТы рекомендуют Uc = 253 В (на 10% выше Uф). Это хорошо если Ваша сеть также удовлетворяет требованиям ГОСТ, согласно которым на вводе у Вас может буть напряжение не белее чем на 5% выше фазного. В наших реальных сетях, особенно сельских, совсем не так. Например, я у себя на даче однажды зафиксировал напряжение в сети 255 В. В городах ситуация получше, но всё же Uc = 253 В - маловато. Лучше, например, Uc = 260 В. Если поставить такой (подобный ОИН1) УЗИП с Uc = 260 В, то защитный уровень снизится до Up = 1,89 кВ.
Второй недостаток - низкий номинальный разрядный ток In = 5 кА. Вроде как для ограничения коммутационных перенапряжений и ничего, но гораздо лучше было бы In = 10 кА (у меня все УЗИПы установлены на In = 10-20 кА).
Третий и прочие недостатки конструктивные. Смотрите, что у ОИН1 внутри:


На мой взгляд - это ужас (даже ужас-ужас-ужас ...).
Причины:
1. Здесь установлены параллельно два залитых изоляционным компаундом варистора (две таблетки). Варисторы имеют высоконелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ). Двух варисторов с абсолютно одинаковой ВАХ в природе не существует. Значит в реальности будет работать только один варистор из двух. Значит номинальный разрядный ток такой системы будет не 5 кА, а 2,5 кА. Это очень мало. Теоретически одиночный варистор может выдержать и 5 кА, но при этом Up будет не 2 кВ, а как минимум 3,5 кВ. Это будет катастрофа для почти всей Вашей техники.
2. В этом УЗИП вообще нет даже подобия отделителя, который есть в любом китайском УЗИП с Али.
3. Восхищает качество пайки)
4. Корпус монолитный, сменного картриджа не предусмотрено.
5. Нет индикации о выходе из строя.

Так что советую Вам этот агрегат заменить на что-нибудь другое. И не надо бояться АлиЭкс - там есть вполне годные УЗИПы. Вот пример УЗИП тоже на Uc = 275 В:

По обозначению - это УЗИП класса II (см. Т2 в квадратике), а по характеристикам его можно оценить на класс II+III. Сылка: https://aliexpress.ru/item/1005004415349501.html?sku_id=12000029105799241&spm=a2g2w.stores.seller_list.3.147a5979K0EVdU

РКН от импульсных перенапряжений не помогает, забудем о нем.

 

Адександр! Спасибо большое. Я поступлю к вам на обучение. В личке отпишу.
Всё разжевали.

 

Уж как смогли - гордая "Энергомера"

@АлександрСПб59, большое спасибо за совет и развернутый ответ. Профи

 

Я же продаю в сеть от СЭС и бывает заметно высокое напряжение в самой сети.
Разумеется не от гроз

Еще раз большое спасибо

 

По вашей ссылке УЗИП АС с внутренним предохранителем
Есть еще в оранжевой расцветке
Он тип DC
Его и ставят со стороны панелей.

 

Да, я в курсе. Tongou хороший производитель из присутствующих на АлиЭкс. Я солнечной электроэнергетикой мало интересуюсь. Здесь шёл разговор именно о ac.

Кроме Tongou ещё использую много разных аппаратов от Geya и Tomzn. Причем лучшее качество у Geya, хотя бывают казусы и с этим производителем. Причем лучше всего покупать продукцию этих производителей в официальных магазинах. В др. местах сталкивался с подделками.