Bliksem is een veelvoorkomende oorzaak van storingen in fotovoltaïsche (PV) en windelektrische systemen.Een schadelijke stroomstoot kan optreden door bliksem die op grote afstand van het systeem inslaat, of zelfs tussen wolken.Maar de meeste bliksemschade is te voorkomen.Hier zijn enkele van de meest kosteneffectieve technieken die algemeen worden aanvaard door installateurs van energiesystemen, gebaseerd op tientallen jaren ervaring.Volg dit advies op en u heeft een zeer goede kans om bliksemschade aan uw systeem voor hernieuwbare energie (RE) te voorkomen.
Krijg geaard
Aarding is de meest fundamentele techniek voor bescherming tegen bliksemschade.Je kunt een bliksemstoot niet stoppen, maar je kunt hem wel een direct pad naar aarde geven dat je waardevolle apparatuur omzeilt en de stroomstoot veilig naar de aarde afvoert.Een elektrisch pad naar aarde zal constant statische elektriciteit ontladen die zich ophoopt in een bovengrondse structuur.Vaak voorkomt dit in de eerste plaats het aantrekken van bliksem.
Bliksemafleiders en overspanningsbeveiligingen zijn ontworpen om elektronische apparatuur te beschermen door elektrische spanningspieken te absorberen.Deze apparaten zijn echter geen vervanging voor een goede aarding.Ze werken alleen in combinatie met effectieve aarding.Het aardingssysteem is een belangrijk onderdeel van uw bedradingsinfrastructuur.Installeer het voordat of terwijl de voedingsbedrading wordt geïnstalleerd.Anders zal dit belangrijke onderdeel, als het systeem eenmaal werkt, nooit meer worden afgevinkt op de "te doen" -lijst.
Stap één bij aarding is het aanleggen van een ontladingspad naar aarde door alle metalen structurele componenten en elektrische behuizingen, zoals fotovoltaïsche moduleframes, montagerekken en windgeneratortorens, met elkaar te verbinden (met elkaar te verbinden).De National Electrical Code (NEC), artikel 250 en artikel 690.41 tot en met 690.47 specificeren code-conforme draadmaten, materialen en technieken.Vermijd scherpe bochten in aardingsdraden - hoge stroompieken houden er niet van om krappe bochten te maken en kunnen gemakkelijk overspringen naar bedrading in de buurt.Besteed speciale aandacht aan bevestigingen van koperdraad aan aluminium structurele elementen (met name de frames van de PV-module).Gebruik connectoren met het label "AL/CU" en roestvrijstalen bevestigingsmiddelen, die de kans op corrosie verkleinen.De aarddraden van zowel DC- als AC-circuits worden ook op dit aardingssysteem aangesloten.(Raadpleeg Code Corner-artikelen over aarding van PV-arrays in HP102 en HP103 voor meer advies.)
Grond staven
Het zwakste aspect van veel installaties is de verbinding met de aarde zelf.Je kunt tenslotte niet zomaar een draad naar de planeet schroeven!In plaats daarvan moet u een staaf van geleidend, niet-corrosief metaal (meestal koper) in de grond begraven of hameren en ervoor zorgen dat het grootste deel van het oppervlak in contact komt met geleidende (dat wil zeggen vochtige) grond.Op deze manier kunnen de elektronen, wanneer er statische elektriciteit of een stroomstoot langs de lijn komt, met minimale weerstand in de grond wegvloeien.
Op een vergelijkbare manier als hoe een afvoerveld water dissipeert, werkt aarding om elektronen te dissiperen.Als een regenpijp niet voldoende in de grond wordt afgevoerd, ontstaan er back-ups.Wanneer elektronen een back-up maken, springen ze over de opening (een elektrische boog vormend) naar uw stroombedrading, door uw apparatuur en pas daarna naar aarde.
Om dit te voorkomen, installeert u een of meer verkoperde aardingspennen van 2,4 m lang en 16 mm lang, bij voorkeur in vochtige aarde.Een enkele hengel is meestal niet voldoende, zeker niet in droge grond.In gebieden waar de grond extreem droog wordt, installeert u meerdere staven, met een tussenruimte van ten minste 3 m (6 voet) uit elkaar en verbindt u ze met bloot koperdraad, begraven.Een alternatieve benadering is om #6 (13 mm2), dubbele #8 (8 mm2) of grotere blanke koperdraad te begraven in een geul van minstens 30 meter lang.(De blanke koperen aardingsdraad kan ook langs de bodem van een greppel worden geleid die water- of rioolbuizen of andere elektrische draden voert.) Of knip de aardingsdraad doormidden en spreid deze in twee richtingen.Sluit een uiteinde van elke ingegraven draad aan op het aardingssysteem.
Probeer een deel van het systeem naar nattere gebieden te leiden, zoals waar een dak afwatert of waar planten water moeten krijgen.Als er een stalen putbehuizing in de buurt is, kunt u deze als grondpen gebruiken (maak een sterke, geboute verbinding met de behuizing).
In vochtige klimaten zullen de betonnen voetteksten van een op de grond of paal gemonteerde array, of een windgeneratortoren, of in beton ingekapselde grondstaven geen ideale aarding bieden.Op deze locaties zal beton doorgaans minder geleidend zijn dan de vochtige grond rond de fundering.Als dit het geval is, installeer dan een grondpen in de aarde naast het beton aan de voet van een array, of aan de voet van uw windgeneratortoren en bij elk tuidraadanker, en verbind ze vervolgens allemaal met een blootliggende, begraven draad.
In droge of dorre klimaten is vaak het tegenovergestelde waar: betonnen funderingen kunnen een hoger vochtgehalte hebben dan de omringende grond en bieden een economische mogelijkheid voor aarding.Als 20 voet lange (of langere) wapening in beton moet worden ingebed, kan de wapening zelf als grondstaaf dienen.(Opmerking: dit moet worden gepland voordat het beton wordt gestort.) Deze aardingsmethode is gebruikelijk op droge locaties en wordt beschreven in de NEC, artikel 250.52 (A3), "Concrete-Encased Electrode."
Als u niet zeker weet wat de beste aardingsmethode voor uw locatie is, overleg dan met uw elektricien tijdens de ontwerpfase van uw systeem.Je kunt niet te veel aarding hebben.Maak op een droge locatie van elke gelegenheid gebruik om overtollige aardingspennen, ingegraven draad, enz. te installeren. Gebruik, om corrosie te voorkomen, alleen goedgekeurde hardware voor het maken van verbindingen met aardingspennen.Gebruik koperen splitbouten om aarddraden betrouwbaar te splitsen.
Aarding van stroomcircuits
Voor de bedrading van gebouwen vereist de NEC dat één zijde van een gelijkstroomvoedingssysteem is aangesloten - of "verbonden" - met aarde.Het AC-gedeelte van een dergelijk systeem moet ook worden geaard op de conventionele manier van elk op het net aangesloten systeem.(Dit geldt in de Verenigde Staten. In andere landen zijn niet-geaarde stroomcircuits de norm.) Aarding van het stroomsysteem is vereist voor een modern huissysteem in de Verenigde Staten.Het is essentieel dat de DC-negatief en de AC-neutraal op slechts één punt in hun respectievelijke systemen met aarde zijn verbonden, en beide met hetzelfde punt in het aardingssysteem.Dit gebeurt op het centrale stroompaneel.
Producenten van sommige stand-alone systemen voor één doel (zoals waterpompen op zonne-energie en radiorepeaters) raden aan om het stroomcircuit niet te aarden.Raadpleeg de instructies van de fabrikant voor specifieke aanbevelingen.
Array-bedrading en "Twisted Pair"-techniek
Array-bedrading moet minimale lengtes draad gebruiken, weggestopt in het metalen frame.Positieve en negatieve draden moeten even lang zijn en waar mogelijk door elkaar lopen.Dit minimaliseert de inductie van overmatige spanning tussen de geleiders.Metalen leiding (geaard) voegt ook een beschermingslaag toe.Begraaf lange buitenkabels in plaats van ze boven je hoofd te laten lopen.Een kabellengte van 30 meter of meer is als een antenne: hij zal spanningspieken opvangen, zelfs van bliksem in de wolken.Soortgelijke spanningspieken kunnen nog steeds optreden, zelfs als de draden zijn begraven, maar de meeste installateurs zijn het erover eens dat begraven transmissiebedrading de kans op bliksemschade verder beperkt.
Een eenvoudige strategie om de gevoeligheid voor spanningspieken te verminderen, is de "twisted pair"-techniek, die helpt om eventuele geïnduceerde spanningen tussen de twee of meer geleiders te egaliseren en op te heffen.Het kan moeilijk zijn om een geschikte stroomkabel te vinden die al gedraaid is, dus dit is wat u moet doen: Leg een paar stroomdraden langs de grond.Steek een stok tussen de draden en draai ze in elkaar.Wissel elke 10 meter van richting.(Dit is veel gemakkelijker dan proberen de hele afstand in één richting te draaien.) Een boormachine kan soms ook worden gebruikt om bedrading te draaien, afhankelijk van de draaddikte.Bevestig gewoon de uiteinden van de bedrading in de boorkop en laat de actie van de boor de kabels in elkaar draaien.Zorg ervoor dat u de boor op de laagst mogelijke snelheid laat draaien als u deze techniek probeert.
De aardedraad hoeft niet te worden gedraaid met de stroomdraden.Gebruik voor begravingen blank koperdraad;als u een leiding gebruikt, laat u de aardingsdraad buiten de leiding lopen.Het extra aardcontact zal de aarding van het systeem verbeteren.
Gebruik getwiste kabelparen voor alle communicatie- of besturingskabels (bijvoorbeeld een vlotterschakelaarkabel voor het afsluiten van een zonnewaterpomp bij een volle tank).Deze draad met een kleinere dikte is gemakkelijk verkrijgbaar in voorgedraaide, meervoudige of enkele paar kabels.U kunt ook een afgeschermde kabel met getwiste paren kopen, die een metalen folie heeft rond de getwiste draden, en doorgaans ook een afzonderlijke, blootliggende "afvoer"-draad.Aard de kabelafscherming en de aardingsdraad slechts aan één uiteinde om de mogelijkheid van het creëren van een aardlus (minder direct pad naar aarde) in de bedrading te voorkomen.
Extra bliksembeveiliging
Naast uitgebreide aardingsmaatregelen worden gespecialiseerde overspanningsbeveiligingen en (mogelijk) bliksemafleiders aanbevolen voor locaties met een van de volgende omstandigheden:
• Afgelegen locatie op hoge grond in een gebied met hevig onweer
• Droge, rotsachtige of anderszins slecht geleidende grond
• Draad loopt langer dan 30 meter
Bliksemafleiders
Bliksemafleiders (overspanningsafleiders) zijn ontworpen om spanningspieken op te vangen die worden veroorzaakt door elektrische stormen (of buiten de specificaties vallende stroomvoorziening), en zorgen ervoor dat de stroomstoot effectief de stroombedrading en uw apparatuur kan omzeilen.Overspanningsbeveiligingen moeten worden geïnstalleerd aan beide uiteinden van elke lange draad die is aangesloten op een deel van uw systeem, inclusief AC-lijnen van een omvormer.Afleiders zijn gemaakt voor verschillende spanningen voor zowel AC als DC.Gebruik de juiste afleiders voor uw toepassing.Veel systeeminstallateurs gebruiken routinematig Delta-overspanningsafleiders, die goedkoop zijn en enige bescherming bieden waar de dreiging van bliksem matig is, maar deze eenheden zijn niet langer UL-vermeld.
PolyPhaser- en Transtector-afleiders zijn hoogwaardige producten voor bliksemgevoelige locaties en grotere installaties.Deze duurzame units bieden robuuste bescherming en compatibiliteit met een breed scala aan systeemspanningen.Sommige apparaten hebben indicatoren om storingsmodi weer te geven.
Bliksemafleiders
"Bliksemafleiders" zijn apparaten voor statische ontlading die boven gebouwen en zonne-elektrische arrays worden geplaatst en met aarde worden verbonden.Ze zijn bedoeld om de opbouw van statische lading en eventuele ionisatie van de omringende atmosfeer te voorkomen.Ze kunnen een aanval helpen voorkomen en kunnen een pad bieden voor een zeer hoge stroom naar aarde als er toch een aanval plaatsvindt.Moderne apparaten zijn aarvormig, vaak met meerdere punten.
Lichtstaven worden doorgaans alleen gebruikt op locaties met extreme onweersbuien.Als u denkt dat uw locatie in deze categorie valt, huur dan een aannemer in die ervaring heeft met bliksembeveiliging.Als uw systeeminstallateur niet zo gekwalificeerd is, overweeg dan om een bliksembeveiligingsspecialist te raadplegen voordat het systeem wordt geïnstalleerd.Selecteer indien mogelijk een door de North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) gecertificeerde PV-installateur (zie Toegang).Hoewel deze certificering niet specifiek is voor bliksembeveiliging, kan het een indicatie zijn van het algemene competentieniveau van een installateur.
Uit het zicht maar niet uit het hart
Veel bliksembeveiligingswerk is begraven en uit het zicht.Om ervoor te zorgen dat het correct wordt gedaan, schrijft u het in uw contract(en) met uw systeeminstallateur, elektricien, graafmachine, loodgieter, putboor of iemand die grondwerk doet dat uw aardingssysteem zal bevatten.
Posttijd: 10 aug. 2020