วิธีป้องกันระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณจากฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นสาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) และไฟฟ้าลมไฟกระชากที่สร้างความเสียหายอาจเกิดขึ้นได้จากฟ้าผ่าที่กระทบกับระบบเป็นระยะทางไกล หรือแม้กระทั่งระหว่างก้อนเมฆแต่ความเสียหายจากฟ้าผ่าส่วนใหญ่สามารถป้องกันได้ต่อไปนี้เป็นเทคนิคบางส่วนที่คุ้มค่าที่สุดซึ่งเป็นที่ยอมรับกันทั่วไปโดยผู้ติดตั้งระบบไฟฟ้า โดยพิจารณาจากประสบการณ์ที่สั่งสมมาหลายทศวรรษปฏิบัติตามคำแนะนำนี้ และคุณมีโอกาสที่ดีในการหลีกเลี่ยงความเสียหายจากฟ้าผ่าต่อระบบพลังงานหมุนเวียน (RE) ของคุณ

รับสายดิน

การต่อลงดินเป็นเทคนิคพื้นฐานที่สุดในการป้องกันความเสียหายจากฟ้าผ่าคุณไม่สามารถหยุดไฟกระชากจากฟ้าผ่าได้ แต่คุณสามารถให้เส้นทางตรงลงสู่พื้นได้โดยไม่ผ่านอุปกรณ์ที่มีค่าของคุณ และปล่อยไฟกระชากลงสู่พื้นโลกอย่างปลอดภัยเส้นทางไฟฟ้าสู่พื้นดินจะปล่อยไฟฟ้าสถิตที่สะสมอยู่ในโครงสร้างเหนือพื้นดินอย่างต่อเนื่องบ่อยครั้งสิ่งนี้จะป้องกันการดึงดูดของฟ้าผ่าในตอนแรก

อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยการดูดซับไฟกระชากอย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถทดแทนการต่อสายดินที่ดีได้พวกมันทำงานร่วมกับสายดินที่มีประสิทธิภาพเท่านั้นระบบสายดินเป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างพื้นฐานการเดินสายของคุณติดตั้งก่อนหรือขณะติดตั้งสายไฟมิฉะนั้น เมื่อระบบทำงานแล้ว ส่วนประกอบที่สำคัญนี้อาจไม่ถูกทำเครื่องหมายออกจากรายการ "สิ่งที่ต้องทำ"

ขั้นตอนที่หนึ่งในการต่อลงดินคือการสร้างเส้นทางจ่ายไฟลงดินโดยการเชื่อม (เชื่อมต่อระหว่างกัน) ส่วนประกอบโครงสร้างโลหะและเปลือกหุ้มไฟฟ้าทั้งหมด เช่น กรอบโมดูล PV ชั้นวางสำหรับติดตั้ง และเสาเครื่องกำเนิดลมรหัสไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC), มาตรา 250 และมาตรา 690.41 ถึง 690.47 ระบุขนาดสายไฟ วัสดุ และเทคนิคที่เป็นไปตามรหัสหลีกเลี่ยงการหักงออย่างแหลมคมของสายกราวด์ เนื่องจากกระแสไฟกระชากสูงจะไม่ชอบการหักมุมที่แคบและสามารถข้ามไปยังสายไฟที่อยู่ใกล้เคียงได้อย่างง่ายดายให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการต่อลวดทองแดงเข้ากับองค์ประกอบโครงสร้างอะลูมิเนียม (โดยเฉพาะกรอบโมดูล PV)ใช้คอนเนคเตอร์ที่มีป้ายกำกับว่า “AL/CU” และตัวยึดสแตนเลส ซึ่งช่วยลดโอกาสในการกัดกร่อนสายดินของวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับจะต่อเข้ากับระบบสายดินนี้ด้วย(อ้างอิงบทความ Code Corner เกี่ยวกับการต่อสายดิน PV array ใน HP102 และ HP103 สำหรับคำแนะนำเพิ่มเติม)

กราวด์ร็อด

จุดอ่อนที่สุดของการติดตั้งจำนวนมากคือการเชื่อมต่อกับโลกท้ายที่สุด คุณไม่สามารถเพียงแค่สลักลวดเข้ากับโลกได้!คุณต้องฝังหรือตอกแท่งโลหะนำไฟฟ้าที่ไม่กัดกร่อน (โดยทั่วไปคือทองแดง) ลงไปในดิน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่ผิวส่วนใหญ่สัมผัสกับดินที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ซึ่งหมายถึงดินชื้น)ด้วยวิธีนี้ เมื่อมีไฟฟ้าสถิตย์หรือไฟกระชากลงมาตามสาย อิเล็กตรอนสามารถไหลลงสู่พื้นโดยมีความต้านทานน้อยที่สุด

ในทำนองเดียวกับที่สนามเดรนกระจายน้ำ การต่อลงดินจะทำหน้าที่กระจายอิเล็กตรอนหากท่อระบายน้ำทิ้งลงดินไม่เพียงพอ จะมีการสำรองเกิดขึ้นเมื่ออิเลคตรอนสำรอง มันจะข้ามช่องว่าง (ก่อตัวเป็นอาร์คไฟฟ้า) ไปยังสายไฟของคุณ ผ่านอุปกรณ์ของคุณ จากนั้นจึงลงกราวด์

เพื่อป้องกันปัญหานี้ ให้ติดตั้งแท่งกราวด์ชุบทองแดงยาว 8 ฟุต (2.4 ม.) ขนาด 5/8 นิ้ว (16 มม.) อย่างน้อยหนึ่งแท่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินที่มีความชื้นแท่งเดียวมักจะไม่เพียงพอโดยเฉพาะในดินแห้งในพื้นที่ที่พื้นดินแห้งมาก ให้ติดตั้งแท่งหลายๆ อัน โดยเว้นระยะห่างกันอย่างน้อย 6 ฟุต (3 ม.) แล้วต่อเข้าด้วยกันด้วยลวดทองแดงเปลือยที่ฝังไว้อีกวิธีหนึ่งคือการฝังลวดทองแดงเปลือย #6 (13 มม.2), สองเท่า (8 มม.2) หรือใหญ่กว่าในร่องลึกอย่างน้อย 100 ฟุต (30 ม.)(สายกราวด์ทองแดงเปลือยสามารถวิ่งไปตามก้นท่อน้ำหรือท่อน้ำทิ้ง หรือสายไฟฟ้าอื่นๆ ได้) หรือตัดสายกราวด์ครึ่งหนึ่งแล้วกระจายออกเป็นสองทิศทางต่อปลายด้านหนึ่งของสายที่ฝังเข้ากับระบบสายดิน

พยายามจัดเส้นทางส่วนหนึ่งของระบบไปยังพื้นที่ที่มีความชื้น เช่น ที่ระบายน้ำบนหลังคาหรือที่ที่ต้องรดน้ำต้นไม้หากมีปลอกเหล็กอยู่ใกล้ ๆ คุณสามารถใช้เป็นแท่งกราวด์ได้

ในสภาพอากาศชื้น ส่วนท้ายคอนกรีตของชุดติดตั้งบนดินหรือเสา หรือหอเครื่องกำเนิดลม หรือแท่งกราวด์ที่หุ้มด้วยคอนกรีตจะไม่ให้สายดินที่เหมาะสมในสถานที่เหล่านี้ คอนกรีตมักจะนำไฟฟ้าได้น้อยกว่าดินชื้นรอบๆ ฐานรากหากเป็นกรณีนี้ ให้ติดตั้งแท่งกราวด์ในดินข้างคอนกรีตที่ฐานของอาร์เรย์ หรือที่ฐานของหอเครื่องกำเนิดลมและที่พุกลวดชายแต่ละอัน จากนั้นเชื่อมต่อทั้งหมดเข้าด้วยกันด้วยลวดเปล่าที่ฝังไว้

ในสภาพอากาศแห้งหรือแห้งแล้ง มักจะเป็นตรงกันข้าม—ฐานรากคอนกรีตอาจมีความชื้นสูงกว่าดินโดยรอบ และมีโอกาสประหยัดสำหรับการลงดินหากต้องฝังเหล็กเส้นยาว 20 ฟุต (หรือมากกว่า) ลงในคอนกรีต เหล็กเส้นนั้นสามารถทำหน้าที่เป็นแท่งกราวด์ได้(หมายเหตุ: ต้องมีการวางแผนก่อนที่จะเทคอนกรีต) วิธีการต่อลงดินนี้พบได้ทั่วไปในที่แห้ง และอธิบายไว้ใน NEC ข้อ 250.52 (A3) “Concrete-Encased Electrode”

หากคุณไม่แน่ใจถึงวิธีการต่อสายดินที่ดีที่สุดสำหรับตำแหน่งของคุณ ให้ปรึกษาผู้ตรวจสอบไฟฟ้าของคุณในระหว่างขั้นตอนการออกแบบระบบของคุณคุณไม่สามารถมีสายดินมากเกินไปในที่แห้ง ให้ใช้ทุกโอกาสในการติดตั้งแท่งกราวด์สำรอง ลวดฝัง ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน ให้ใช้เฉพาะฮาร์ดแวร์ที่ผ่านการรับรองสำหรับการเชื่อมต่อกับแท่งกราวด์ใช้สลักแยกทองแดงเพื่อต่อสายดินได้อย่างน่าเชื่อถือ

วงจรไฟฟ้ากราวด์

สำหรับการเดินสายไฟในอาคาร NEC กำหนดให้ด้านใดด้านหนึ่งของระบบไฟฟ้ากระแสตรงเชื่อมต่อหรือ "ผูกมัด" กับสายดินส่วน AC ของระบบดังกล่าวจะต้องต่อลงดินในลักษณะทั่วไปของระบบที่เชื่อมต่อกับกริด(นี่เป็นความจริงในสหรัฐอเมริกา ในประเทศอื่นๆ วงจรไฟฟ้าที่ไม่มีสายดินถือเป็นเรื่องปกติ) การต่อสายดินของระบบไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบบ้านสมัยใหม่ในสหรัฐอเมริกาจำเป็นอย่างยิ่งที่ DC Negative และ AC Neutral จะต้องเชื่อมต่อเข้ากับกราวด์ที่จุดเดียวในระบบที่เกี่ยวข้อง และทั้งสองจุดจะเชื่อมต่อกันที่จุดเดียวกันในระบบกราวด์สิ่งนี้ทำที่แผงพลังงานส่วนกลาง

ผู้ผลิตระบบแบบสแตนด์อโลนแบบใช้งานเดี่ยวบางระบบ (เช่น ปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์และเครื่องทวนสัญญาณวิทยุ) ไม่แนะนำให้ต่อสายดินของวงจรไฟฟ้าโปรดดูคำแนะนำเฉพาะจากผู้ผลิต

เทคนิค Array Wiring & “Twisted Pair”

การเดินสายอาร์เรย์ควรใช้ลวดที่มีความยาวน้อยที่สุด โดยสอดเข้าไปในโครงโลหะสายไฟขั้วบวกและขั้วลบควรมีความยาวเท่ากัน และต่อเข้าด้วยกันทุกครั้งที่ทำได้สิ่งนี้จะลดการเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไประหว่างตัวนำท่อโลหะ (ต่อสายดิน) ยังเพิ่มการป้องกันอีกชั้นหนึ่งฝังสายไฟกลางแจ้งยาว ๆ แทนที่จะวิ่งเหนือศีรษะสายไฟยาว 100 ฟุต (30 ม.) หรือมากกว่านั้นเปรียบเสมือนเสาอากาศ มันสามารถรับไฟกระชากได้แม้กระทั่งจากฟ้าผ่าในก้อนเมฆไฟกระชากในลักษณะเดียวกันนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้แม้ว่าสายไฟจะถูกฝังไว้ แต่ผู้ติดตั้งส่วนใหญ่ยอมรับว่าการเดินสายส่งสัญญาณที่ฝังไว้จะจำกัดความเป็นไปได้ของความเสียหายจากฟ้าผ่าเพิ่มเติม

กลยุทธ์ง่ายๆ ในการลดความไวต่อไฟกระชากคือเทคนิค "คู่บิดเกลียว" ซึ่งจะช่วยปรับและตัดแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำระหว่างตัวนำสองตัวหรือมากกว่านั้นให้เท่ากันการหาสายไฟที่เหมาะสมซึ่งบิดเกลียวแล้วอาจเป็นเรื่องยาก ดังนั้นนี่คือสิ่งที่ต้องทำ: วางสายไฟคู่หนึ่งตามแนวพื้นดินเสียบไม้ระหว่างลวดแล้วบิดเข้าด้วยกันทุกๆ 30 ฟุต (10 ม.) ให้เปลี่ยนทิศทาง(วิธีนี้ง่ายกว่าการพยายามบิดระยะทางทั้งหมดในทิศทางเดียว) บางครั้งสว่านไฟฟ้าก็สามารถใช้บิดสายไฟได้เช่นกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของสายไฟเพียงยึดปลายสายไฟเข้ากับหัวจับดอกสว่าน แล้วปล่อยให้สว่านบิดสายเข้าด้วยกันตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้สว่านด้วยความเร็วต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หากคุณลองใช้เทคนิคนี้

ไม่จำเป็นต้องบิดสายดินกับสายไฟสำหรับการฝังศพให้ใช้ลวดทองแดงเปล่าหากคุณใช้ท่อร้อยสาย ให้เดินสายดินภายนอกท่อร้อยสายหน้าสัมผัสลงดินเพิ่มเติมจะช่วยปรับปรุงการต่อลงดินของระบบ

ใช้สายคู่บิดเกลียวสำหรับสายสื่อสารหรือสายควบคุม (เช่น สายสวิตซ์ลูกลอยสำหรับการปิดปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์แบบเต็มถัง)สายเกจที่เล็กกว่านี้มีจำหน่ายในสายแบบบิดเกลียว หลายสาย หรือสายคู่เดียวคุณยังสามารถซื้อสายคู่บิดเกลียวหุ้มฉนวนซึ่งมีฟอยล์โลหะล้อมรอบสายที่บิด และโดยทั่วไปแล้วจะมีสาย "เดรน" เปลือยแยกต่างหากเช่นกันต่อสายกราวด์ตัวป้องกันสายเคเบิลและสายเดรนที่ปลายด้านหนึ่งเท่านั้น เพื่อขจัดความเป็นไปได้ในการสร้างลูปกราวด์ (ทางเดินลงกราวด์น้อยกว่า) ในสายไฟ

การป้องกันฟ้าผ่าเพิ่มเติม

นอกจากมาตรการต่อสายดินที่กว้างขวางแล้ว ยังแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเฉพาะทางและ (อาจ) สายล่อฟ้าสำหรับไซต์ที่มีเงื่อนไขใดๆ ต่อไปนี้:
• ตั้งแยกบนพื้นที่สูงในบริเวณที่มีฟ้าผ่ารุนแรง
• ดินแห้ง เป็นหิน หรือเป็นดินที่นำไฟฟ้าได้ไม่ดี
• สายไฟยาวเกิน 100 ฟุต (30 ม.)

อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า

อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า (ไฟกระชาก) ได้รับการออกแบบมาเพื่อดูดซับแรงดันไฟกระชากที่เกิดจากพายุไฟฟ้า (หรือพลังงานไฟฟ้าที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด) และช่วยให้ไฟกระชากข้ามสายไฟและอุปกรณ์ของคุณได้อย่างมีประสิทธิภาพควรติดตั้งเครื่องป้องกันไฟกระชากที่ปลายทั้งสองด้านของสายไฟยาวที่เชื่อมต่อกับส่วนใดๆ ของระบบของคุณ รวมถึงสายไฟฟ้ากระแสสลับจากอินเวอร์เตอร์Arrestors ทำขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าต่าง ๆ สำหรับทั้ง AC และ DCตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใช้ตัวจับที่เหมาะสมสำหรับใบสมัครของคุณผู้ติดตั้งระบบจำนวนมากใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากของเดลต้าเป็นประจำ ซึ่งมีราคาไม่แพงและให้การป้องกันในระดับปานกลางเมื่อเกิดอันตรายจากฟ้าผ่า แต่อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้อยู่ในรายการ UL อีกต่อไป

PolyPhaser และ Transtector arrestor เป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงสำหรับไซต์ที่เกิดฟ้าผ่าได้ง่ายและการติดตั้งขนาดใหญ่หน่วยที่ทนทานเหล่านี้ให้การป้องกันที่แข็งแกร่งและเข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้าของระบบที่หลากหลายอุปกรณ์บางอย่างมีตัวบ่งชี้เพื่อแสดงโหมดความล้มเหลว

สายล่อฟ้า

“สายล่อฟ้า” คืออุปกรณ์ปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตที่อยู่เหนืออาคารและแผงโซลาร์เซลล์ไฟฟ้า และเชื่อมต่อกับสายดินมีไว้เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิตและในที่สุดไอออไนซ์ในบรรยากาศโดยรอบพวกมันสามารถช่วยป้องกันการกระแทก และสามารถเป็นเส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้าที่สูงมากลงสู่กราวด์หากเกิดการปะทะขึ้นอุปกรณ์ที่ทันสมัยมีรูปร่างแหลมซึ่งมักมีหลายจุด

โดยทั่วไปแล้วแท่งไฟจะใช้เฉพาะในพื้นที่ที่มีพายุไฟฟ้ารุนแรงเท่านั้นหากคุณคิดว่าไซต์ของคุณจัดอยู่ในหมวดหมู่นี้ ให้จ้างผู้รับเหมาที่มีประสบการณ์ในการป้องกันฟ้าผ่าหากผู้ติดตั้งระบบของคุณไม่ผ่านการรับรอง ให้พิจารณาปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญด้านการป้องกันฟ้าผ่าก่อนที่จะติดตั้งระบบถ้าเป็นไปได้ ให้เลือกผู้ติดตั้ง PV ที่ได้รับการรับรองจาก North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) (ดูการเข้าถึง)แม้ว่าการรับรองนี้จะไม่เฉพาะเจาะจงสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า แต่ก็สามารถบ่งชี้ถึงระดับความสามารถโดยรวมของผู้ติดตั้งได้

นอกสายตา ไม่ใช่นอกใจ

งานป้องกันฟ้าผ่าจำนวนมากถูกฝังไว้และมองไม่เห็นเพื่อช่วยให้มั่นใจว่าจะดำเนินการได้อย่างถูกต้อง ให้เขียนลงในสัญญาของคุณกับผู้ติดตั้งระบบ ช่างไฟฟ้า รถขุด ช่างประปา ช่างเจาะบ่อน้ำ หรือใครก็ตามที่กำลังทำงานดินที่จะรวมระบบสายดินของคุณไว้ด้วย