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

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Читаю в этой статье;
"Напомню, что единственным и основным отопительным прибором в доме является кондиционер, который даже при уличной температуре -20 градусов показывает двухкратную эффективность по сравнению с любым электрическим обогревателем".

Что это за кондиционер такой?
При -20 град он имеет СОР=2 ?
Что-то здесь не то, по крайней мере мне подобные аппараты неизвестны

 

Надо узнать, что там за аппарат стоит.

 

@Guropes,
Вот только что нашел в другой статье этого автора:

"В качестве источника тепла был выбран полупромышленный кондиционер Mitsubishi Heavy, который представляет собой воздушный тепловой насос класса «воздух - воздух». Номинальное энергопотребление 2 кВт•ч, коэффициент трансформации энергии от 2 (при -20 °C) до 4 (при +7 °C). Общий бюджет на отопительную систему с коммуникациями, включая систему вентиляции — около 150 тысяч рублей."
Что-то сильно не верится, нужно посмотреть что это за такой чудо-аппарат.

Вот его точное название-
Mitsubishi Heavy, модель FDUM71VNX

 

По поводу трех линий обороны - я с Вами абсолютно согласен (где-то даже об этом упоминал, но по-моему часть постов при перемещении потерялась). То о чем Вы говорите очень актуально именно для защиты электронных схем/устройств. Для силовых цепей любого напряжения, в т. ч. и 0,4 кВ диоды Зенера - излишняя роскошь. Вполне достаточно различных разрядников и ОПН.

 

Прошу извинить за задержку новых частей моего рассказа. Слегка оклемался и пришлось полностью погрузиться в работу - конец года, тяжелое время. Если сейчас чего-то не успеть, то я и мои сотрудники будем месяца три следующего года "лапу сосать". Времени здесь писать просто не было, но я постараюсь своё изложение довести до конца. А концом будет изложение некоторых мыслей о защите от грозовых перенапряжений разнообразных устройств и приборов в частных домах. Я не пытаюсь изложить какую-то официальную доктрину, я не являюсь заинтересованной стороной в защите чьих-то интересов (научных/коммерческих/корпоративных). Я ничего не продаю и ничего/никого не рекламирую. Думаю, что будет ещё минимум четыре части. Может и больше, уж очень много проблем хочется охватить, в т. ч. несовершенство современных нормативных документов, бессмысленность некоторых широко разрекламированных устройств и т. п.

Мне кажется, что смысла "в разборе по пунктам" нет. Проще довести изложение до конца, а потом каждый может сам решить что верно, а что не верно. Так что публикую пятую часть.

Часть пятая.

Как только лидер молнии достиг провода и началась стадия нейтрализации в провод «впрыскивается» громадное количество электронов. Суммарный заряд всех этих электронов можно определить, если проинтегрировать по времени величину тока молнии в точке ее касания провода. Электроны от этой точке начинают растекаться по проводу в обе стороны (рис.5-1). Поток электронов создает волну тока, по форме в начальный момент времени совпадающую с формой тока в молнии. В соответствии с принятыми условностями (см.ч.3) эта волна тока считается отрицательной.

Одновременно и синхронно с волной тока начинает свое движение волна перенапряжения, называемого обычно грозовым или атмосферным. Пиковое значение волны перенапряжений зависит от количества «впрыснутого» молнией в провод заряда и емкости (локальной) провода. В принципе его можно оценить по формуле U=q/C, но эту формулу в нашем случае использовать затруднительно. Серьезный расчет выноса потенциала молнии на провод сложен. Результаты расчетов и оценок на основе измерений в полевых условиях дают пиковое значение в несколько мегавольт. Подчеркиваю: это величина пикового значения ничем не ограниченного грозового перенапряжение, которое может возникнуть в точке поражения молнией провода. В реальности любая воздушная линия имеет так называемый естественный уровень ограничения перенапряжений. Уровень этот определяется электрической прочностью изоляции ВЛ и именно это уровень определяет пиковое значение волны грозового перенапряжения, которая добегает, например, до ввода в наш дом. Подробнее об этом сказано ниже.

Совокупно волна грозового перенапряжения (далее – ГП) и волна грозового тока создают электромагнитную волну, которая распространяется по проводу от точки удара молнии со скоростью, равной v=1/√(L*C), где Lи C– погонные индуктивность и емкость линии. Для воздушных линий эту скорость в инженерных расчетах принимают равной скорости света, т. е. 300 м/мкс (для силовых кабелей – 150 м/мкс). Учитывая, что для ВЛ-0,4 кВ длина пролетов составляет 25-45 м (в среднем около 30 м), а молния (предположим) ударила в середину пролета, то волна грозового перенапряжения добежит до ближайшей опоры за 0,08-0,15 мкс (в среднем – за 0,1 мкс). Это означает с задержкой всего лишь в 0,1 мкс напряжение от ГП начнет нарастать в точке крепления провода к ближайшей опоре.

 

Часть шестая. Немного об опорах и о заземлении, как важнейшем элементе защиты от перенапряжений.

До 2005 г. при строительстве большинство линий 0,4 кВ применялись железобетонные опоры со стойками марок СВ-95 (чаще всего), СВ-105 (реже) и СВ-110 (совсем редко, в основном в местах перехода через дороги и т. п.). Конструктивно все эти опоры подобны, но разной длины и рассчитаны на разную нагрузку. Они имеют по торцам (сверху и снизу) выпуски стальной арматуры (пруток) для присоединения проводников заземления. Этот пруток арматуры является электрически неразрывным внутри тела ж/б стойки. Если опора многостоечная, то дополнительно по поверхности стоек пропускается ещё один стальной пруток (см. ПУЭ-7). Обычно это кругляк-катанка диаметром 10 мм. По ПУЭ-7 вся металлическая арматура опор с ж/б стойками должна заземляться. Если ВЛ не очень современная, то магистральные линии выполнены неизолированным проводом, обычно серий А (алюминиевый) или АС (стале-алюминиевый) с сечением по алюминию от 70 мм2. На отпайках к потребителям частного сектора когда-то применяли также стальные провода серии С сечением до 50 мм2. На промежуточных опорах эти неизолированные провода крепились к металлической арматуре через штыревые фарфоровые (серии ШФН, реже – серий ТФ, РФ, РФО) или стеклянные (серии НС) изоляторы. Типы изоляторов выбираются по типовым проектам в зависимости от типов опор, проводив и арматуры.

При набегании волны грозового перенапряжения на ближайшую к месту удара молнии ж/б опору происходит перекрытие изолятора, которое приводит к закорачиванию провода на заземленную арматуру. Это перекрытие искровое, существует оно только в течение времени воздействия ГП на изолятор. После прохождения волны перенапряжения короткое замыкание исчезает естественным образом, т. к. низкое напряжение сети не способно перевести искровое замыкание в дуговое.

Как только возникло искровое замыкание для грозового тока, возникает два пути распространения: первый – далее вдоль линии, второй – на землю по проводникам заземления опоры. Распределение тока по этим путям определяется соотношением волнового сопротивления ВЛ и сопротивление системы заземления – рис. 6.1.

Волновое сопротивление – сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения. В нашем случае (распространение электромагнитной волны вдоль ВЛ-0,4 кВ, вызванной ПУМ) оно вычисляется по формуле Zв=√(L/C), где Lи Cте же, что и при вычислении скорости волны. Эта формула также позволяет определить волновое сопротивление проводников (спусков, токоотводов) системы заземления опор. Последовательно с сопротивлением спусков соединено сопротивление растеканию тока молнии в земле. Это сопротивление (его принято называть импульсным) может значительно отличаться от сопротивления заземление при низких частотах и малых значениях тока, которое нормировано ПУЭ (сопротивлением заземления опор линий 0,4 кВ по ПУЭ должно быть не выше 30 Ом, иногда – не выше 10 Ом (см.п.п.2.4.38-2.4.49).

Вот что сказано на тему импульсного сопротивление заземляющих устройств в Разделе 8 (абзац 4) Пособия к «Инструкции по молниезащите зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) дословно сказано «Импульсное сопротивление заземлителя является количественной характеристикой сложных физических процессов при растекании в земле токов молнии. Его значение отличается от сопротивления заземлителя при растекании токов промышленной частоты и зависит от нескольких параметров тока молнии (амплитуды, крутизны, длины фронта), варьирующихся в широких пределах. С увеличением тока молнии импульсное сопротивление заземлителя падает, причем в возможном интервале распределения токов молнии (от единиц до сотен килоампер) его значение может уменьшаться в 2-5 раз.». Там же, абзац 5: «При проектировании заземлителя нельзя предсказать значения токов молнии, которые будут через него растекаться, а следовательно, невозможно оценить наперед соответствующие значения импульсных сопротивлений. В этих условиях нормирование заземлителей по их импульсному сопротивлению имеет очевидные неудобства. Разумнее выбрать конкретные конструкции заземлителей по следующему условию. Импульсные сопротивления заземлителей во всем возможном диапазоне токов молнии не должны превышать указанных максимально допустимых значений.»

Текст абзаца 5 является как бы оправданием отсутствия нормирования величин импульсного сопротивления заземлителей в РД 34.21.122-87 и в более свежей «Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003). В этих документах предлагается использовать заземлители определенных типов и размеров для разных категорий молниезащиты, подразумевая при этом, что эти заземлители имеют приемлемые уровни импульсных сопротивлений.

РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 не распространяются на проектирование и устройство молниезащиты линий электропередачи. Однако они наиболее наглядно демонстрируют практикуемый подход к созданию систем заземлений с отказом от нормирования предельных значений импульсных сопротивлений На мой взгляд, это в целом неправильно. Нужно нормировать именно импульсное сопротивление и нужны инженерные, стандартизованные методы его расчета. При этом рассматривать заземление и защиту от перенапряжений ЛЭП-0,4 кВ и заземление, молниезащиту и защиту от грозовых перенапряжений зданий и сооружений следует не раздельно (как это регламентируется в настоящее время в перечисленных выше инструкциях, а также в ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (МЭК 60364-4-442007), ГОСТ 32144-2013, ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, ТЦ11-2006, ТЦ30-2012, СТО 56947007-29.240.02.001-2008 и др.), а в совокупности с учетом всех решающих факторов и взаимного их влияния в электрической системе.

Рассчитать аналитически сколько-нибудь достоверно импульсное сопротивление земли для реальных условий практически невозможно, слишком много влияющих факторов (состав грунта, его водонасыщенность, наличие проходящих вблизи ВЛ подземных коммуникаций, характеристики импульсов тока молнии (пиковое значение, скорости нарастания и спада и т. д.). Однако уже к сегодняшнему дню имеется обширный экспериментальный материал, позволяющий достаточно точно оценивать значения импульсных сопротивлений всех распространенных типов заземлителей.

Полностью согласен с Базеляном Э. М., который в заключении статьи «Молниезащита зданий и сооружений. Необходимость новой НТД и требования к ней» (Новости электротехники, № 3 (99), 2016) написал (цитата): «Хочется еще раз напомнить, что научные основы всех необходимых методологических разработок известны и они готовы к практическому применению. Проблема заключается не в научных исследованиях, а в организации дееспособной кооперации основных отраслей отечественной промышленности, способной финансировать создание совершенного нормативного документа по молниезащите нового поколения, ориентированного на использование в системах автоматизированного проектирования и оснащенного методическими указаниями, типовыми проектными решениями, а главное, необходимым комплектом типового программного обеспечения.»

Все эти длинные рассуждения с цитатами об импульсном сопротивлении заземления я привел по двум причинам:

1. показать проблему определения характеристик заземлителей при грозовых воздействиях;

2. из-за неопределенности импульсных сопротивлений заземления опор невозможно оценить распределение токов (зарядов): сколько ушло в землю, а сколько «побежало» дальше по линии.

Соответственно, из-за неопределенности импульсного сопротивления затруднительно сказать насколько уменьшится пиковое значение волны грозового перенапряжения. Однако можно с уверенностью утверждать, что оно уменьшится.

Волна ГП продолжит движение по ВЛ к следующей опоре, где вновь произойдет перекрытие изолятора. И вновь часть импульса тока «уйдет в землю», а часть продолжит – продолжит движение по ВЛ к следующей опоре, где ещё раз всё повторится. Это будет происходить до тех пор, пока энергия электромагнитной волны от удара молнии в провод не уменьшится до уровня, когда её электрическая составляющая – грозовое перенапряжение – не снизит свой пиковый уровень ниже величины электрической прочности изоляции линии. Таким образом, многократные перекрытия изоляторов ВЛ ограничивают уровень грозовых перенапряжений до уровня электрической прочности изоляции линии. Это и есть естественный уровень ограничения перенапряжений.



Все изложенное в целом верно иллюстрируют рис. 6-1 и 6.2. Подробнее об изображенном на этих рисунках – в седьмой части.

 

Можно, конечно. Существует магистральный газ, пеллеты, дрова, уголь, отработка - все это дешевле, чем топить ДТ. Как я себе представляю ДТ сопоставимо по стоимости с электрическим отоплением (при однотарифном учете). Однако всё это мне не подходит. А в выгоду от применения кондиционера не очень верится, да и он требует э/э, а меня с ней бывают проблемы. Вот что у меня на даче творилось в ноябре с. г.

Это сообщения моей охранной сигнализации. Она не глючит - проверено. Если бы не ЭТО, я бы остановился именно на электрическом отоплении. Да и сейчас я установлю эл. котел в качестве резервного (уже закупил Валиант ЭлоБлок 24 кВт).

 

Извините - опечатка: указал время пробега волной полной длины пролета, а нужно было половины длины пролета.

Правильно читать " то волна грозового перенапряжения добежит до ближайшей опоры за 0,04-0,08 мкс (в среднем – за 0,05 мкс). Это означает с задержкой всего лишь в 0,05 мкс напряжение от ГП начнет нарастать в точке крепления провода к ближайшей опоре."

 

Надо защитить 600В транзисторы инвертора, опор ЛЭП нет.
У варисторов слишком мягкая характеристика (см. рис.), p-n переходы раньше пробьются.

ЭЭ может наполнить тепловой аккумулятор на неск. дней вперёд, тогда отключения эл-ва некритичны.
Электроаккумуляторы той же мощности дороже и ненадёжнее.

 

1. Я согласен с утверждением о том, что единичный p-n-переход или два встречно включенных таких перехода "пробьются" быстрее чем большое количество хаотично ориентированных p-n-переходов в оксидно-цинковом варисторе (основа ОПН). Вопрос в том, что энергоемкость всех существующих диодов Зенера очень мала и если их перегрузить током, даже небольшим, но длительно, то этот диод включившись довольно быстро реально пробьется. И скорее всего это будет тепловой пробой. Поэтому лавинные диоды никогда не применялись в силовых цепях, а вот в устройствах слаботочки (телефонные линии и т. п.) - довольно часто. Чтобы ускорить срабатывание защиты в целом и компенсировать инерционность срабатывания ОПН (она, кстати, не очень большая и не превышает 10 нс) обычно применяют RC-цепочки, которыми шунтируют ОПН. Емкость, как Вы понимаете, вообще безынерционный элемент (если пренебречь внутренней индуктивностью, но и это решаемо). Пример применения демпфирующих RC-цепочек можно найти в РД 153-34.3-35.125-99, параграф 5.6. "Защита от перенапряжений установок с вакуумными выключателями". Там речь идет о сетях 6-10 кВ, но общая методология совместима с Вашей проблемой. И я конечно не отрицаю возможность применения лавинных диодов, просто область их применения, на мой взгляд, очень узка.

2. Дом у меня по теплому контуру имеет площадь ~250 м2, расположен в достаточно холодном районе, поэтому теплоаккумулятор с возможностью отопления такого дома даже в течение суток будет иметь ооочень большую емкость (литраж). К тому же, как я уже писАл, у меня однотарифный учет э/э и слабенькая питающая подстанция. Чтобы полностью отапливать дом только от электрокотла мне нужна мощность не менее 25 кВт (это только отопление), а в ТП установлен трансформатор 160 кВА. Учитывая его допустимую загрузку в длительном режиме (0,8) имеем доступной мощность 128 кВА и она д. б. распределена на 10 домов нашего хутора. Сие означает, что ТУ на техприсоединение на 30 кВт мне никто не даст. Кроме того, по стоимости затраты на э/э при однотарифном учете при отоплении моего дома и затрат на ДТ на эти же цели получается близкие суммы.

 

У вас "-" рамка СП заземлены. Правильно понимаю?

 

Рамка напрямую на землю. Прямо на улице на контур.
минус и плюс через УЗИПы на землю. Минус на МА контроллере заземлять нельзя. Он без гальваноразвязки и в процессе работы получите заземленный минус АКБ. С возможными последствиями. Если вдруг + коротнет на землю.

 

@Osolemio, потом УЗИП I+II уже на общий плюс и заземленный минус, вот это смутило, про МА вкурсе.
Спасибо.

 

Это первый вариант был тогда, с заземленным минусом. И УЗИП стоял только по плюсу. Я его согласовывал с МА. Сказали, что можно так.
Потом переделывал по другой схеме. Изолированные и плюс и минус со своими УЗИП

 

А УЗИП какие ставили ?
У меня осталось схема из какого то каталога по УЗИП