A három legfontosabb biztonsági veszély

A három legfontosabb napelemes biztonsági veszély és azok elkerülése:

A napelemes rendszerekben az áramerősség és a feszültség érték veszélyeket rejt magában.  A kockázatok mérséklését célzó ellenőrzési intézkedések és bevált gyakorlatok eltérnek a fotovoltaikus rendszereknél és bármely más típusú energiatermelő erőforrás esetében.

A napelemes rendszerekben előforduló három leggyakoribb elektromos veszélyforrás, valamint a kockázatok csökkentése érdekében megtehető specifikus intézkedések a következőek:

Veszély 1.

Áramütés  feszültség alatt álló vezetőktől:

Csakúgy, mint a többi villamosenergia-termelő rendszer esetében, a napelemes rendszerek nem megfelelő kivitelezés vagy a karbantartás elmaradása esetén áramütés veszélyét hordozzák magukban. Amennyiben az áram nem szándékosan halad át az emberi testen, már a 75 milliamperes (mA) áram a szívben halálos lehet. Az emberi test ellenállása körülbelül 600 ohm.
Annak kiszámításához, hogy mekkora áram folyik át egy személy testén, ha 120 V-nak van kitéve, egyszerűen el kell osztani a 120 V-ot 600 ohm-mal (I = V/R), ami összesen 0,2 amper vagy 200 mA. Ez több mint 2,5-szerese a 75 mA-es halálos határértéknek, ezért rendkívül fontos, hogy megvédje magát egy ilyen eseménytől.

Az áramütést általában a korrodált kábelek és csatlakozások, a laza vezetékek és a nem megfelelő földelés okozta rövidzárlat okozza. A napelemes rendszerekben ezek a veszélyforrások az elosztó dobozokban illetve az inverter melletti AC/DC dobozokban valamint a kapcsolótáblákban találhatóak.

Ellenőrzési/megelőzési intézkedések: Gyorsleállító rendszerek

A PV húrrendszerekből előállított energia közvetlenül a naptól függ. A 2017. évi Nemzeti Elektromos Szabályzat (NEC) 690.12 szakasza megköveteli a napelemes rendszerek „gyors leállítását” mind a PV-tömb határain belül, mind azon kívül. A kódex 690.2 szakasza szerint a PV-tömb határvonala modulok vagy panelek mechanikusan integrált összeállítása tartószerkezettel és alappal, nyomkövetővel és egyéb összetevőkkel, amelyek egyenáramú vagy váltóáramú termelő egységet alkotnak. Ez magában foglalja a vezérelt vezetékeket, amelyek a határon belül vagy három lábon belül helyezkednek el attól a ponttól, ahol áthatolnak az épület felületén.
2019-től az NEC szigorúbbá tette ezeket a követelményeket azáltal, hogy előírja:
A PV-tömb határain belüli modulokat és szabadon lévő vezető részeket (elektromos ívhibák esetén) 30 másodpercen belül 80 V-ra kell csökkenteni.

A gyorsleállító eszközöket vagy a szervizleválasztónál kell elhelyezni, vagy egy speciális gyorsleállító kapcsolónak kell lennie. Kivételt képeznek azok a rendszerek, amelyeket modulszintű teljesítményelektronika – például mikroinverterek és teljesítményoptimalizálók – vezérel, amelyek csökkentik a feszültséget.

Veszély 2.

Tűzveszélyes ívhibák

Mint minden elektromos rendszernél, a tűz mindig potenciális veszélyforrás. Talán az egyik leggyakoribb ok az elektromos ívhiba, amelyek két vagy több vezető közötti nagy teljesítményű elektromos kisülés. A kisülés okozta hő a vezeték szigetelésének olvadását okozhatja, és ezáltal szikrát vagy „ívet” is okozhat, ami tüzet okoz.

A napelemes rendszerek egyaránt ki vannak téve a soros ívhibáknak, amelyeket egy vezető folytonosságának megszakadása okoz, vagy a párhuzamos ívhibáknak, amelyeket a két vezető közötti nem szándékos áram okoz, gyakran földzárlat miatt.

Ellenőrzési intézkedések: Ívhiba áramkör-megszakítók

Az ívhiba rövidzárlathoz vagy földzárlathoz vezethet, de lehet, hogy nem elég erős ahhoz, hogy megszakítót vagy földzárlat-megszakítót (GFCI) indítson el . Az ívhibák elleni védelem érdekében ívhiba áramkör-megszakítót (AFCI) vagy AFCI megszakítót kell beszerelni. Az AFCI-k észlelik az alacsony szintű veszélyes íváramokat, és lekapcsolják az áramkört vagy a kimenetet, hogy csökkentsék annak az esélyét, hogy egy ilyen ívhiba elektromos tüzet gyújtson. A mai korszerű inverterek már beépítve tartalmazzák ezeket az ívhiba figyelő rendszereket (pl. Huawei)

Veszély 3.

Robbanáshoz vezető ívvillanás

A közepes és magas feszültségű, nagyméretű PV-tömbök érzékenyek az ívvillanásra. Ez különösen igaz akkor, ha a technikusok olyan feszültség alatt álló kombinálódobozokban vizsgálják a hibákat, ahol a PV forrásáramköröket párhuzamosan kötötték az áramerősség növelése érdekében, valamint a közép- és nagyfeszültségű kapcsolóberendezések és transzformátorok ellenőrzésekor. Egy ívvillanás forró gázokat és koncentrált sugárzó energiát bocsát ki ami akár a napfelszín hőmérsékletének négyszeresére – akár 19 500 °C-ig is fokozódhat. Akkor fordul elő, ha nagy mennyiségű energia áll rendelkezésre egy ívhibához, mind az egyen-, mind a váltakozó áramú vezetékekben.

Az ívvillanás problémát jelenthett a 400 V feletti rendszerekben, így az általában 1000V-os maximális bemeneti feszültséggel rendelkező lakossági inverterekben is.

Ellenőrző intézkedések: AC és DC oldali rendszeres ellenörzések