Instalacja fotowoltaiczna to w gruncie rzeczy mała elektrownia na dachu. Tak jak każda instalacja elektryczna w domu, potrzebuje zabezpieczeń, które w razie problemu zadziałają szybciej niż człowiek: odłączą zwarcie, przepuszczą przepięcie do ziemi albo ochronią przed porażeniem.
Po co instalacji zabezpieczenia
Instalacja fotowoltaiczna to w gruncie rzeczy mała elektrownia na dachu. Tak jak każda instalacja elektryczna w domu, potrzebuje zabezpieczeń, które w razie problemu zadziałają szybciej niż człowiek: odłączą zwarcie, przepuszczą przepięcie do ziemi albo ochronią przed porażeniem.
Warto od razu poznać jedno rozróżnienie, bo na nim opiera się cały dobór. Panele wytwarzają prąd stały (DC), a falownik zamienia go na prąd przemienny (AC), taki jak w gniazdkach. Te dwie części instalacji zachowują się inaczej, więc każda ma własny zestaw zabezpieczeń. Omówimy je po kolei, idąc drogą energii: od paneli, przez falownik, aż do sieci.
Strona DC: od paneli do falownika
Prąd stały ma jedną kłopotliwą cechę: gdy pojawi się łuk elektryczny, nie gaśnie sam, bo napięcie nie przechodzi przez zero, tak jak w prądzie przemiennym. A napięcia są tu spore – kilkanaście paneli połączonych w łańcuch daje kilkaset woltów. Dlatego po stronie DC stosuje się osprzęt przeznaczony właśnie do prądu stałego, zwykle zebrany w niewielkiej rozdzielnicy DC.
Rozłącznik DC pozwala bezpiecznie odłączyć panele od falownika, np. na czas serwisu. Większość falowników ma go wbudowanego.
Ogranicznik przepięć DC chroni falownik przed skokami napięcia, które wywołują wyładowania atmosferyczne w pobliżu. Im dłuższa trasa przewodów od paneli do falownika, tym więcej przepięć może „złapać” – przy długich trasach dokładamy drugi ogranicznik bliżej paneli.
Bezpieczniki łańcuchowe są potrzebne wtedy, gdy kilka łańcuchów paneli pracuje równolegle na jednym wejściu falownika. W typowej instalacji domowej, gdzie każdy łańcuch ma własne wejście, zwykle nie są wymagane.
Do tego dochodzi sam przewód: solarny, odporny na promieniowanie UV i temperaturę, z dedykowanymi złączami. To niepozorny, ale ważny element – źle zaciśnięte złącze to jedna z najczęstszych przyczyn usterek.
Strona AC: od falownika do sieci
Za falownikiem energia ma już postać znaną z domowej instalacji, więc i zabezpieczenia wyglądają podobnie jak te w Twojej rozdzielnicy. Montujemy je w rozdzielnicy AC między falownikiem a licznikiem.
Zabezpieczenie | Co robi |
|---|---|
Wyłącznik nadprądowy | Odłącza obwód przy zwarciu lub przeciążeniu przewodu. Jego wartość dobieramy do mocy falownika i przekroju przewodu |
Wyłącznik różnicowoprądowy | Wykrywa upływ prądu i chroni przed porażeniem. Typ dobieramy do zaleceń producenta falownika |
Ogranicznik przepięć AC | Chroni falownik i domowe urządzenia przed przepięciami przychodzącymi od strony sieci |
Ważne jest tu dopasowanie do tego, co już masz. Zabezpieczenia instalacji PV muszą współpracować z zabezpieczeniem przedlicznikowym i mocą przyłączeniową budynku. Przy rozbudowie istniejącej instalacji sprawdzamy też, jakie zabezpieczenia są już zamontowane, żeby niczego nie dublować ani nie pominąć.
Pioruny i przepięcia
Piorun nie musi trafić w dach, żeby zaszkodzić. Wystarczy uderzenie w pobliżu – w drzewo, słup czy linię energetyczną – a w przewodach indukuje się krótki, ale bardzo wysoki impuls napięcia. Ogranicznik przepięć działa jak zawór bezpieczeństwa: na ułamek sekundy kieruje ten impuls do uziemienia, zanim dotrze do elektroniki.
Ograniczniki dzieli się na typy według tego, jak silne impulsy potrafią przyjąć:
typ 2 (T2) – podstawowa ochrona przed przepięciami indukowanymi; stosowany w większości instalacji domowych;
typ 1+2 (T1+T2) – wzmocniony, przeznaczony m.in. dla budynków z instalacją odgromową, gdzie przez instalację może płynąć część prądu piorunowego.
Ogranicznik działa tylko wtedy, gdy ma dokąd odprowadzić energię. Dlatego konstrukcja i ramy paneli są połączone przewodem ochronnym z uziemieniem budynku, a sam ogranicznik umieszcza się możliwie blisko chronionego urządzenia.
Co falownik robi sam
Współczesny falownik to nie tylko przetwornica, ale też całkiem bystry strażnik. Części zabezpieczeń nie trzeba dokładać osobno, bo ma je wbudowane:
ochrona przed pracą wyspową – gdy w sieci zabraknie prądu, falownik natychmiast przestaje oddawać do niej energię. Dzięki temu monter naprawiający linię nie zostanie porażony prądem z Twojego dachu;
kontrola izolacji – przed każdym uruchomieniem falownik sprawdza, czy przewody od paneli nie mają uszkodzonej izolacji;
monitorowanie prądu upływu – wyłącza się, gdy wykryje niepokojący upływ;
kontrola napięcia i częstotliwości sieci – w razie przekroczenia dopuszczalnych wartości ogranicza moc lub się odłącza.
Te funkcje są obowiązkowe dla urządzeń przyłączanych do sieci w Polsce i potwierdza je certyfikat zgodności falownika z wymogami NC RfG, który dołączamy do zgłoszenia u operatora sieci.
Magazyn energii i zasilanie awaryjne
Magazyn energii dokłada do instalacji kolejne źródło prądu, więc i on ma własną ochronę. Każda bateria ma system zarządzania (BMS), który pilnuje napięcia, prądu i temperatury ogniw. Między baterią a falownikiem stosuje się zabezpieczenie dobrane do prądu baterii, a część magazynów ma też wbudowane zabezpieczenia przeciwpożarowe.
Osobny temat to zasilanie awaryjne, czyli praca domu przy braku prądu w sieci. Tu najważniejsze jest bezpieczne przełączenie:
obwody awaryjne mogą być zasilane z wyjścia awaryjnego falownika (LOAD);
przełącznik ATS sprawia, że przy działającej sieci dom korzysta z niej bez ograniczeń, a falownik przejmuje wybrane obwody dopiero przy awarii;
niektórzy producenci stosują w tej roli własny moduł (gateway).
W każdym z tych układów obowiązuje ta sama zasada: dom zasilany z magazynu musi być w tym czasie całkowicie odcięty od sieci. Dlatego dobieramy też przewody do odległości od rozdzielnicy i sprawdzamy, czy falownik udźwignie odbiorniki, które chcesz zasilać awaryjnie.
Bezpieczeństwo pożarowe
Panele produkują prąd zawsze, gdy pada na nie światło – także wtedy, gdy w budynku wyłączono zasilanie. Z tego powodu przepisy zwracają szczególną uwagę na większe instalacje.
Zgłoszenie PPOŻ. Instalacja o mocy powyżej 6,5 kWp wymaga uzgodnienia projektu z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych i zgłoszenia do straży pożarnej. Gdy instalacja przekracza ten próg, dodajemy tę usługę do oferty automatycznie.
Przycisk PPOŻ. To wyłącznik, którym straż pożarna może odłączyć instalację PV podczas akcji. Możesz go zamówić niezależnie od mocy instalacji.
Do bezpieczeństwa pożarowego przyczynia się też staranność montażu: prawidłowo zaciśnięte złącza, przewody poprowadzone bez zagięć i przetarć oraz falownik umieszczony z dala od materiałów łatwopalnych.
Jak to ustalamy w praktyce
Większość zabezpieczeń wynika wprost z wybranego falownika, liczby paneli i mocy instalacji, więc dobieramy je automatycznie razem z zestawem. Kilka rzeczy zależy jednak od Twojego budynku i to o nie pytamy podczas audytu instalacji PV.
Ustalamy w audycie | Bo od tego zależy |
|---|---|
Moc przyłączeniowa i zabezpieczenie przedlicznikowe | Dobór zabezpieczeń AC i zgłoszenie u operatora sieci |
Długość trasy przewodów od paneli do falownika | Czy potrzebny jest dodatkowy ogranicznik przepięć przy panelach |
Zabezpieczenia istniejącej instalacji (przy rozbudowie) | Co można wykorzystać, a co trzeba dodać |
Zasilanie awaryjne i odległość do rozdzielnicy | Sposób przełączania i przekrój przewodów |
Moc instalacji | Czy wymagane jest zgłoszenie PPOŻ |
Instalator na miejscu sprawdza stan rozdzielnicy i uziemienia, a po montażu wykonuje pomiary elektryczne. Wyniki trafiają do protokołu odbioru i oświadczenia instalatora, które są częścią zgłoszenia instalacji do sieci.
Jeśli nie znasz wartości zabezpieczenia przedlicznikowego, sprawdź fakturę za prąd albo umowę z operatorem. Możesz też spojrzeć na oznaczenie zabezpieczenia w złączu przy liczniku, np. „C25” lub „25 A”.
Podsumowanie
Zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej tworzą kilka warstw ochrony, z których każda pilnuje czego innego: strona DC chroni przed skutkami wysokiego napięcia stałego, strona AC przed zwarciem i porażeniem, ograniczniki przed przepięciami, a falownik czuwa nad współpracą z siecią.
Na co dzień ich nie widać i dobrze – to znak, że działają. Dobrane do konkretnego budynku i sprawdzone przez Instalatora pozwalają spokojnie korzystać z własnego prądu przez wiele lat.