Надеждност и време на живот на инверторите

[elektromer]

Направих кратка справка за светкавиците като природно явление. Ето накратко какво представляват:

Светкавицата е електрически искров разряд между два облака или между облак и земята. Този разряд се придружава от ярък блясък в областта на видимия спектър и се съпровожда от гръм (гръмотевица). Има и мощни излъчвания в широк диапазон от електромагнитния спектър.

Средната дължина на една светкавица е 2.5 км, но има наблюдавани светкавици с дължина до 20 км. Температурата в центъра на светкавицата надвишава 25 000 градуса и понякога достига до 36 000 градуса. Нас ни интересува тока. Оказва се, че той достига десетки и стотици хиляди ампери. Толкова огромен ток не може да бъде поет от сечението на гръмотвода. Но самата светкавица представлява нагорещена плазма, която създава йонизиран слой въздух около себе си, който също е добър проводник на ток. Следователно тока тече не само през гръмотвода, но и около него.

Не бързай изобщо със заключенията, защото светкавицата все още е феноменално явление и нищо от казаното от теб не е потвърдено в необходимата научна степен.
Нас изобщо не ни интересува тока обаче. Тока не може да достига ищо, тока се определа от напрежението и съпротивлението. Светкавицата е като един зареден кондензатор. Ако го разреждаш през по-малко съпротивление импулса щее кратък, но амплитудата на тока - голяма. Ако разреждаш през по - голямо съпротивление - импулса ще е по-продължителен, но тока ще е с по-малка амплитуда.
Ако не си поставил гръмоотвод, тогава целия разряден ток ще се разпределя по цялата конструкция и така няма да достига високи стойности Ампер/мм2. тогава ще има по голяма еквипотенциалност на отделните точки които са галванично свързани на покрива - батериити, инвертора, което намаля пренапреженията. Ако и заземлението не е добро, токовете са още по-малки. Всичко това е добре за електрониката и е обратното на това което казваш. Проблема е, че това е опасно за хора, защото така ще е голямо крачното напрежение около сградата и са вероятни запалвания на конструкцията. Затова се прави гръмоотвод и този гръмоотвод се заземява относително добре. Това влошава нещата за електрониката но спасява хората. Е, от тук нататък е науката за защита от пренапрежение в електрическите вериги.... и гръмоотвода изобщо не е защита за тях!

Поздрави!

[Mateev]

Не съм съгласен с твърдението, че ако няма гръмотвод, тока ще е по-малък. Това е тотално грешно твърдение. Светкавиците са с дължина цели километри и с най-голям кеф си йонизират въздуха и си текат през него с интенцитет от десетки и стотици хиляди ампери. И някаква си кекава пръчка с дължина няколко метра въобще няма да промени този факт. С нея или без нея светкавицата ще си падне и ще си има тока, който трябва да си има.

Гръмотвода изпълнява една единствена функция - леко отклонява пътя на светкавицата в някаква желана от нас точка. В случая - встрани от модулите.

Между другото това е поредната наука, в която трябва да се задълбочим в подробности, за да избистрим каква е истината. И можем да спорим доста. И в този спор (да се надяваме) ще се роди истината.

Затова по-долу излагам малко по-подробно моето мнение:

Пробивното напрежение на сухия въздух е около 20 000 волта на сантиметър. След като при светкавици говорим за цели километри, тогава можем да си представим за какви напрежения между облака и земята говорим. Става въпрос за милиони и милиарди волтове. Но това все още е напрегнатост на полето и на инвертора и модулите не им пука от това.

Страшното става, когато настъпи пробива. Вярно е, че природата на процесите вътре в една светкавица не е напълно изучена. Но това нас не ни интересува. Дали има плазма или не? Дали тока е поток от електрони или от йони? Дали тече по гръмотвода или около него? Това са подробности. Важното е друго:

ЗАКОНА НА ОМ ДАЖЕ И ПРИ СВЕТКАВИЦИТЕ ДЕЙСТВУВА В ПЪЛНА СИЛА.

Имаме напрегнатост на полето, която достига до милиарди волтове непосредствено преди пробива. Имаме и ток, който достига до няколкостотин хиляди ампера непосредствено след пробива. Имаме и съпротивление на гръмотвода спремо земята, което е от от порядъка на 1 ом или по-малко. Следователно можем да очакваме няколкостотин хиляди волта напрежение от върха на гръмотвода до земята. Не милиарди, не и милиони. Можем да сметнем и мощността или енергията. И ще получим впечатляващи цифри. И ако цялата тази енергия мине през инвертора и електрониката му, не само ще го стопи, но и направо може да го изпари.

Но ние имаме и друга даденост:
Инвертора е в дебел метален херметизиран корпус. Тоест той е екраниран за всякакви външни електромагнитни въздействия. И всякакви вихрови или директни токове само биха загряли кутията и нищо повече. И ако нямаше външни връзки, електрониката вътре в инвертора щеше да е в безопасност, даже и при директно попадение.

Проблема всъщност е единствено в проводниците от инвертора към модулите. Тези проводници не са защитени от индуктиране на токове и напрежения. Когато падне една светкавица в непосредствена близост, тока в нея буквално за микросекунди нараства от нула до над 100 000 ампера. Този преден фронт може да бъде разложен в ред на Фурие и при това разлагане ще ни даде хармоници с почти безкраен спектър. Точно тези хармоници представляват така наречения "електромагнитен импулс", който индуктира токове във всичко метално в непосредствена близост в широк спектър от честоти. А тези токове, умножени по съпротивлението на проводниците дават и тези пренапрежения, за които говорим.

Тука разни крачни напрежения и т.н. нямат нищо общо. Или една светкавицата пада върху модулите и нанася тотални щети (опичайки и изпарявайки половината оборудване), или пада в непосредствена близост и тогава щетите са по-малки и основно от индуктирани токове и напрежения по предния и задния фронт (ако приемем, че една светкавица е идеален правоъгълен импулс).

Ако нямаше гръмотвод, светкавицата пак щеше да падне, търсейки най-краткия път към земята. Но наличието на гръмотвод изкуствено създава малко по-кратък път там, където ние искаме. Тоест някъде встрани на модулите.

В заключение задавам въпросите: Кое е по добро?
Падане върху модулите или падане наоколо?
Директно изсипване на цялата енергия върху модулите и инверторите или само индуктиране на 100-1000 пъти по-малко енергия?

Забележете и нещо друго. Става въпрос за теорията на вероятностите. Вярно е, че ако сложим гръмотвод, броят на светкавиците, попаднали върху него за следващите 30-50 години, ще се увеличи. Но това силно ще намали (или ще сведе до нула) броя на светкавиците, попаднали директно върху модулите.

Кое е по-добро - няколко електромагнитни импулса, които ще нанесат минимални или никакви щети или само една светкавица, която ще нанесе тотални щети. И както винаги говорим за много дълъг период на експлоатация, в който трябва да очакваме поне веднъж да се случат ВСЯКАКВИ ЕКСТРЕМНИ СИТУАЦИИ - едър град, ураган, двуметров сняг и разбира се - светкавица.

[Mateev]

И понеже сме в темата за инверторите, искам да кажа една новина:

Тази вечер слизах в мазето да възстановя прекъсналия ADSL. И погледа ми случайно попадна на един ТЕС на поне 30 години, който захранва камерите на имота. Бях забравил за него. Най-обикновен български стабилизиран токоизправител, който не си знае годините. И който е пълен с електролитни кондензатори. И най-важното: КОЙТО ВСЕ ОЩЕ РАБОТИ БЕЗПРОБЛЕМНО.

Явно има качествени електролитни кондензатори, които държат десетки години. И Българските социалистически кондензатори се оказаха точно такива.

Да се надяваме, че и Германските капиталистически кондензатори са със същото качество и време на живот. И че съмненията ни за кондензаторите на инверторите ще се окажат безпочвени.

[elektromer]

Ами и аз същото казах за кондензаторите. Те не са такъв проблем. Проблем ще са, ако са нискокачествени и ако работното им напрежение е близо до допустимото им, примерно ако работят на над 70% от допустимото напрежение. Проблем ще е , ако има и височи честоти, те разказват играта на електролитените кондензатори.
Нито нормалните български устройства имат такъв проблем, нито европейските. Нормално кондензаторите работят на напрежение по-малко от 70% от допустимото и там, където има високи честоти паралелно на електролитните се слагат неелектролитни. Нормалните китайски устройства също са такива. Единствено тези с най-ниска цена са изцедени до край и съществува такъв проблем. Инверторите, които съществуват към момента - няма проблем , никакъв, даже и китайските. Ако на пазара се почви инвертор, който сваля ценаата с поне 50% и повече - от него се притеснявай, но във всички останали случаи - не.

А за гръмотевиците - колкото по-рано повярваш на това, което ти писах - толкова по-малко проблеми ще имаш. Това е нещото с което се занимавам доста години. '
Казаваш , че при светкавицата важи закона на Ом. Да, и аз казвам същото. Не се ли сещаш, че ако светкавицата попадне въргу гръмоотвод тока ще е по-голя защото за да имаш гръмоотвод значи си го заземил и то сравнително добре. Ако имаш 10 милиона волта напрежение спрямо земя и съпротивление на заземителя на гръмоотвода 10 ома, то тока ще е 1000 килоапера - по закона на ом.
Ако обаче нямаш гръмоотвод , светкавицата пада върху покрива и електрическия път до земята е по - високоомен, обикновено около 50 ома. Тогава тока ще е 200 килоампера - разликата е огромна.
Ако панелите (корпуса) е електрически свързан с останалата част от системата - няма проблем. Корпусите на панелите са вързани към метана конструкция, която е вързана за ел.таблото, от там в ел.таблото корпуса на инвертора също е обидинен към този контур и нулата на мрежата - също. Пада светкавица и цялата ни фотоволтаична инсталация се оказва еквипотенциална , като кацналата птичка на проводника и не попадна под никакво пренапрежение. Слагат се разрядници на проводниците + и - и на проводниците фаза, а другия край на тези разрядници се слагат към въпросния контур, който няма значение как е заземен - добре, или зле. Колкото е по-зле, по добре за разрядниците (закон на ом), но пък е опасно за сградата. Само по този начин става качественат защита от пренапрежние. Всичко останало струва нерви, пари и време докато достигнеш опитно до това което ти казвам. Гръмоотвода с нищо не помага на тази система и принципа на защита изобщо не се интересува от гръмоотвода.
Наличието на гръмоотвод е наличие на втори контур, който е съсредоточен и при гръмотевица би се повишило много напрежението на и около самия гръмоотвод, както и на тази локална част от покрива, на която част е монтиран гръмоотвода. Това до някъде нарушава еквипотенциалността на покрива и малко разваля принципа на кацналата птичка, т.е. той не осигорява еквипотенциалност на системата. Естествено, правилна защитена фотоволтаична инсталация би се справила с породеното пренапрежение от системата светкавица - гръмоотвод, земя, но това означава, че гръмоотвода с нищо не помага.
С други думи, гръмоотвода е защитно мероприятие за самата сграда, хора и животни и т.н., но в никакъв случай той не защитава апаратурата върху и в самата сграда.
На гръмоотвода си пада гръмотевицата, потенциала става десетки хиляди волтове на 5 метра от гръмоотвода се намира нашия панел, който получава потенциал на корпуса си хиляди волтове. Той получава такъв потенциал, защото съпротивлението между него и гръмоотвода е няколко ома, десетки ома, или най много стотици ома. От друга страна веригите + и - имат съвсем друг потенциал спрямо земя и се получава в крайна сметка пренапрежение между +, - и корпуса на панела и на инвертора. Това съсипва панела, инвертора, или и двете. И до тук гръмоотвода нищо не може да направи, не може да помогне, само може да попречи при определени обстоятелства.

Качествената защита от пренапрежение на апаратурата се прави на принципа "еквипотенциалност", а не съсредоточаване на разрядни токове и пренапрежения. Това проста истина, която отдавна е залегнала в западна европа, пък и в целия свят. Така е и у нас, но все ое има залитания, които времето ще изглади.

Научните трудове в тази посока са на развойните звена на водещи фирми, които предлагат системи за защита от пренапрежения като АВВ и много други.

Поздрави!

[Mateev]

Ето и снимки от вътрешността на инверторите:



На първата снимка се вижда вътрешността на SMA Sunny Boy SB700. Нискочестотните трансформатори за галванично разделяне не се виждат, защото са зад платката. Но горе вляво се виждат варисторите, които са поставени на куплунзи за евентуална лесна смяна.



A на тази снимка се вижда вътрешността на MASTERVOLT SUNMASTER XS6500. Вижда се как са обособени 2 отделни MPP тракера с автономни компютри, електроника и мощни крайни стъпала. Най-отдолу е изходния блок, който формира AC напрежението и тока. Вижда се и шината данни, по която трите компютъра си коминикират. И в ляво се виждат и тороидалните трансформатори, които правят галванично разделяне по висока честота. Най-отдолу вляво е DC изключвателя (DC Switch).

[lz1wvm]

Не съм съгласен с това това твърдение тъй като птичката няма нищо общо със земята докато тракера е заземен.Ами ако падне гръмотевица върху птичката-предполагам съпротивлението между фаза и нула не е много голямо(тогава важи закона на ом).За мен е по добре изнесен гръмоотвод на подходящо разстояние

[lz1wvm]

Пада светкавица и цялата ни фотоволтаична инсталация се оказва еквипотенциална , като кацналата птичка на проводника и не попадна под никакво пренапрежение.

Не съм съгласен с това това твърдение тъй като птичката няма нищо общо със земята докато тракера е заземен.Ами ако падне гръмотевица върху птичката-предполагам съпротивлението между фаза и нула не е много голямо(тогава важи закона на ом).За мен е по добре изнесен гръмоотвод на подходящо разстояние

[Mateev]

Първо не трябва да бъркате думичките "светкавица" и "гръмотевица".

Светкавица е това, което виждате. Тя е носител на голямото напрежение и ток.

Гръмотевица е това, което чувате, в резултат на разширението на въздуха. Гръмотевицата не може да "пада". Тя само се "чува".

Това за еквипотенциалите е вярно само когато не тече ток. Щом има ток, значи има и потенциални разлики. И еквипотенциалите отиват на кино. При падане на светкавицата върху рамките на модулите започва да тече силен ток от точките на падане (те може да са повече от една) към точките на заземление (също могат да са повече от една). В резултат се получава една малко по-сложна схема от паралелно-последователни свързани метални предмети. И точно от къде ще мине тока и с каква сила се смята по закона на Кирхов. При всички случаи ако птичката е встрани от точките на падане на светкавицата, то между нейните крака ще възникне крачно напрежение, достатъчно да предизвика ток през нея и да я убие.

Когато птичката е кацнала на жица на далекопровод, то тогава пак между краката и има крачно напрежение, но то е много малко и е безопасно за нея. Но при паднала светкавица крачното напрежение вече е голямо, защото и тока е много голям.

[Mateev]

Всъщност така и не разбрах за какво спорим. Дай да се изясним. Според тебе не трябва да има гръмозащита на фотоволтаичните инсталации, защото така щетите ще са по-малки. Правилно ли съм разбрал?

[lz1wvm]

Всъщност така и не разбрах за какво спорим. Дай да се изясним. Според тебе не трябва да има гръмозащита на фотоволтаичните инсталации, защото така щетите ще са по-малки. Правилно ли съм разбрал?

Да гръмозащитата може да се изгради на разстояние поне 20-30 метра според мен поражения при евентуална светкавица би трябвало да няма ако тя падне върху гръмозащитата.

[elektromer]

Не съм съгласен с това това твърдение тъй като птичката няма нищо общо със земята докато тракера е заземен.Ами ако падне гръмотевица върху птичката-предполагам съпротивлението между фаза и нула не е много голямо(тогава важи закона на ом).За мен е по добре изнесен гръмоотвод на подходящо разстояние

Разбира се, всеки има право да не е съгласен....
Еквипотенциална е цялата фотоволтаична инсталация заедно с локалната земя около и под нея. Защото земята под фотоволтаичната инсталация при светкавица е с потенциал хиляди волтове, не е нулевия земан потенциал.
А кога най сетне ще разберете, че повредите от гръмотевици в 99% са напреженови, а не прегаряне следствие на голям ток. Нека е с метален корпус птичката (защото това е точния пример) и падне гръмотевижа върху нея. Да, разбирам че се изкушаваш да ползваш закона на Ом..., няма проблем - текат големи токове защото съпротивлението във веригата която се представяш не е голямо и какво от това. Веригата е корпуса на птичката-проводника върху който е стъпила - съпротивлението между фазата и нулата (много малко) или пък някакви други вериги към земя и т.н.
Е..., къде тук видя проблем за металната птичка? Проблема в тока, който минава и буквално облива корпуса ли е, корпуса ще изгори , ще се стопи ..., какъв е проблема....
Няма обсолютно никакъв проблем за птичката под металния корпус. От големия ток ще има индуцирани във вътрешността на причката напрежения във вътешните вериги, но разни капацитети, ценери и варистори ще го смачкат, защото няма голяма мощност... трансформираное през сериозна въздушна междина, а там където сеполучават затворени магнитни контури и на пръв поглед има проблем ..., пак няма, защото при големи стойности се насищат и индуцирането намаля рязко. Общо взето това е.
Къде е проблема...: Птичката има 4 крака (четеринога птичка) - двата са на фазата и нулата, а другите два са на + и -. При попадане на пренапрежение на корпуса на птичката проблем е всеки крак, който е стъпил не на корпуса, а на някакъв друг потенциал. Е, грижиш се за това и поставяш елементи, които да се отпушат пробията и така да не позволят крак на птичката да има потенциал по различен от този на корпуса (разликата е напрежението на отпушване на катодните, или по-точно остатъчното напрежение). Нека разгледаме единия крак на птичката - този който е стъпил на нулата. Попада пренапрежение върху корпуса, катодния отводител между корпуса и нулата се отпушва...минават килоампери...баласт за този ток е нулавата верига назад към мрежата и земята (нулата е заземена) и се получава така, че в мястото на връзка на катодния към нулата се получават стотици и хиляди волтове спрямо далечната "нулева нула". Т.е. корпуса на птичката има 50 000 волта, а крака върху нулата - 49 500. Птичката е подложена под напрежение 500 волта - ама това си е работното:)))
Ето как умишлено се получава така, че се повдига потенциала на мястото под крака на птичката, така се повдига потенциално цялата птичка, но цялата - караме я цялата да бъде върху високия потенциал. точно както когато каца върху жицата. Разбра ли сега.
Правим това и за четерите крака. Някой ще каже защо трябва да свързваме конструкцията към корпусите , ами защото не можеш да ги изолираш. Та твоя гръмоотвод като го прасне гръмотевицата и стане 50 000 волта ..., колко е съпротивлението от гръмоотвода до корпуси на батерии, до корпуси на инвертори..., замисли се - омове е ... първо е на същия покрив чисто конструктивно не е изолиран от останалата част на покрива и строителните материали. Второ - и той е заземн някъде около сградата така или иначе ако сложиш омметър между гръмоотвода и корпуса на батериите и инверторите ще видиш на дисплея омове.
Е, някаква пръчка има потенциал 50 000 и е свързана през омове до корпуси и конструкции и към нулата...... и всичко. Нима смяташ че десетки хиляди волта няма да пристигнат на корпуса на тези съоръжения? Пристигат.... въпреки че си сложил гръмоотвод. С това нищо още не си защитил, защото на гърба на птичката вече имаме хиляди волтове, а краката и са на съвсем други потенциали. Защитата започва от тук нататък, гръмооотвода дори не е поставил началото на защитата........
Тези неща са сложни, иска да си се занимавал с тях и да си чел доста (не български учебници). Не ме разбирай погрешно, че ти се надувам, просто ако ти се занимаваш с нещо по-сериозно ще можеш по същия начин да си навлезнал в темата, а аз ще съм човека който е на повърхността..., нали за това са форумите?
Този принцип важи не само за птичката и инвертора, а за всичко... - за панелите, за телевизора, за компютъра и т.н.

Поздрави!

[Mateev]

Всичко това е вярно и никой не го оспорва. Но ти не отговори на най-важния въпрос:

Пада светкавица върху рамките на модулите, защото са заземени.

Пада светкавица встрани от рамките на модулите, защото има гръмотвод.

Кой от двата случая ще нанесе по-малко щети на оборудването и защо?

Според мене спора е именно в това. Ти изказа твърдение, че наличието на гръмотвод ще нанесе повече щети. Докажи го с прости думи. Опитай в две-три изречения.

Ето моето просто разсъждение:
Енергията на светкавицата е огромна. При директно попадение върху модулите ще има огромни щети, защото големи токове и напрежения ще се стоварят по всички електрически и електронни компоненти.

При попадение върху гръмотвода встрани пак ще има токове и падове на напрежение по компонентите, но МНОГО по-малки. И има шанс защитите да спасят поне част от оборудването.

[lz1wvm]

Значи ти говориш за фарадеевия кафез да така е но всяка конструкция си има своите особености.Една PV инсталация е средно от 10 до 100м.кв. как можем да и направим фарадеев кафез а и както ти каза въздухът около светкавицата е йонизиран и не знам дали разликата която тогава ще попадне на околните панели ще е 500 волта(просто не знам) за това разстоянието трябва да е по голямо.
Поздрави

[Pyramid]

Падала ли е светкавица на по-малко от 10 метра от вас?
До мен, само на 4-5 метра, падна.
Ефектите?
Ами, първият, бе, че секунда преди това ми настърчаха косите, а при самия разряд от ръката ми до чадъра /валеше дъжд, движех се по селски път и се "пазех"/ прескочи около 4-5 см. искра. При влажен въздух, т.е. пробивни 1 kV/mm, това прави 40-50 kV.
Ха кажете ми, кой фотоволтаик ще им устиска?
Част 2:
Работя си в стаята по време на гръмотевична буря, изключил съм антената на КВ-то и си запоявам. По блока плющи през 15-20 секунди и от кабела цъка към корпуса на радиостанцията...въпреки, че имаме гръмоотводна мрежа, съединена със заварки, влиза на 4 места...Но проводниците са с дължина някоя и друга десетка метри...Е?
Изводът:
При монтажа входовете на = ток - плътно един до друг, още на покрива - защитни разрядници; панелите - разположени върху заварена констукция, заземена на няколко места и, разбира се, гръмоотводи...с изнесени под 90 градуса настрани от +/- кабелите, проводници към Земята.+ независимо свързване на заземлението /заедно с неутралата/ и на гръмоотвода, колкото може по-далеч едно от друго, + вентилни отводи и т.н. Свръхвисоки пренапрежения в клетките по-трудно възникват, благодарение на високия им разпределен капацитет.
И КПД-то на инверторите не е силно зависимо от капацитета на кондензаторите, главно с блокиращи и филтриращи функции. Трудно ще го хванете това снижаване на капацитета. По-лесно е да се следи температурата на транзисторите при работа от един и същи източник на = и върху еднакъв товар, тя намеква за пълзене в характеристиките на транзисторите, което е по-критичното в случая.
Е, както си знаете

[Mateev]

Съгласих се с всичко, написано от вас. То е точно такова. НО ВИЕ СТЕ ОСТАНАЛИ ЖИВ. Именно защото светкавицата е паднала ДО ВАС.

Ами ако светкавицата беше паднала точно ВЪРХУ ВАС?
Най-вероятно нямаше да има в момента с кого да споря.

Коя от двете злини е по-малка -
падане на светкавица БЛИЗО ДО МОДУЛИТЕ
или
падане на светкавица ДИРЕКТНО ВЪРХУ МОДУЛИТЕ?