سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی
ضرورت استفاده از سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی
- با گسترش روزافزون استفاده از انرژی خورشیدی و احداث نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق مختلف کشور، توجه به حفاظت فیزیکی و الکتریکی این تأسیسات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده است. یکی از خطرات عمده‌ای که می‌تواند عملکرد این نیروگاه‌ها را مختل کرده و خسارات سنگینی به تجهیزات وارد کند، صاعقه است.
- صاعقه پدیده‌ای طبیعی اما بسیار مخرب است که می‌تواند با وارد کردن جریان‌های الکتریکی با شدت بالا، آسیب‌های گسترده‌ای به تجهیزات الکترونیکی، سیستم‌های کنترلی، پنل‌های خورشیدی، اینورترها و حتی سازه‌های فلزی وارد کند. از آنجا که نیروگاه‌های خورشیدی معمولاً در مناطق باز، مسطح و با ارتفاع نسبتاً کم نصب می‌شوند، مستعد برخورد مستقیم یا غیرمستقیم صاعقه هستند. این موضوع به‌ویژه در مناطقی با احتمال وقوع رعدوبرق زیاد، نظیر شمال، شمال‌غرب و برخی مناطق مرکزی ایران، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
- برای جلوگیری از بروز چنین آسیب‌هایی، به‌کارگیری سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS) به عنوان یک الزام فنی و ایمنی در طراحی، ساخت و بهره‌برداری از نیروگاه‌های خورشیدی شناخته می‌شود. این سیستم شامل مجموعه‌ای از تجهیزات و اقدامات مهندسی است که وظیفه آن جذب انرژی صاعقه، هدایت ایمن جریان آن به زمین و محافظت از تجهیزات حساس در برابر اضافه‌ولتاژها و جریان‌های ناگهانی است.
- سیستم‌های صاعقه‌گیر شامل دو بخش عمده‌ی حفاظت خارجی (مانند میله‌های صاعقه‌گیر، هادی‌های نزولی و سیستم زمین) و حفاظت داخلی )مانند تجهیزات محدودکننده ولتاژ یا (SPD هستند و طراحی و اجرای صحیح آن‌ها باید بر اساس استانداردهای بین‌المللی از جمله IEC62305، IEC61643 و NFPA780 صورت گیرد.
- توجه به این بخش از ایمنی تأسیسات خورشیدی، نه تنها از منظر حفاظت از سرمایه و تداوم بهره‌برداری، بلکه از دیدگاه ایمنی پرسنل و رعایت الزامات قانونی نیز امری ضروری به شمار می‌رود. از این رو، در هر پروژه‌ی نیروگاه خورشیدی، طراحی و نصب دقیق و مهندسی‌شده‌ی سیستم صاعقه‌گیر، یکی از مراحل کلیدی و حیاتی محسوب می‌شود.
هدف سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه خورشیدی
هدف اصلی از استقرار سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی، جلوگیری از بروز خسارات فیزیکی و الکتریکی ناشی از صاعقه و تأمین ایمنی و پایداری عملکرد تجهیزات حساس نیروگاه است. این سیستم با جذب و هدایت ایمن انرژی صاعقه به زمین، از تجهیزات اصلی نیروگاه شامل:
- پنل‌های خورشیدی
- اینورترها و تابلوهای برق AC و DC
- کابل‌های انتقال قدرت و دیتا
- تجهیزات کنترل، مانیتورینگ و ارتباطی
- سازه‌های نگهدارنده و فریم‌های فلزی
در برابر اثرات مستقیم (ضربه مستقیم صاعقه) و غیرمستقیم (افزایش ولتاژ و جریان‌های القایی) محافظت می‌کند. از جمله اهداف کلیدی این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پیشگیری از آتش‌سوزی‌ها و انفجارهای ناشی از تخلیه ناگهانی انرژی صاعقه
- جلوگیری از سوختن یا از کار افتادن تجهیزات الکتریکی گران‌قیمت
- افزایش قابلیت اطمینان و کاهش خاموشی‌های ناخواسته در نیروگاه
- افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
- تضمین ایمنی پرسنل بهره‌بردار و تعمیرکار در برابر خطر برق‌گرفتگی
در نتیجه، سیستم صاعقه‌گیر نقش حیاتی در حفاظت سرمایه‌گذاری، تداوم تولید انرژی و رعایت الزامات ایمنی در نیروگاه‌های خورشیدی ایفا می‌کند.
- اجزای اصلی سیستم صاعقه‌گیر
سیستم صاعقه‌گیر از دو بخش کلی تشکیل می‌شود:
سیستم خارجی حفاظت در برابر صاعقه
این بخش برای جذب و هدایت صاعقه به زمین طراحی می‌شود و شامل اجزای زیر است:
- صاعقه‌گیر :(Air Terminal/Franklin Rod) میله‌ای فلزی که در بالاترین نقطه سازه نصب می‌شود تا صاعقه را جذب کند.
- هادی نزولی :(Down Conductor) کابل مسی یا آلومینیومی که جریان صاعقه را از میله صاعقه‌گیر به زمین منتقل می‌کند.
- سیستم اتصال به زمین (Earthing System): الکترودها و شبکه ارت که بار صاعقه را به زمین منتقل می‌کنند.
سیستم داخلی حفاظت در برابر صاعقه (SPD – Surge Protective Device)
- برای جلوگیری از نفوذ ولتاژهای گذرا ناشی از صاعقه به داخل سیستم‌های الکتریکی.
- نصب محدودکننده ولتاژ (Surge Arresters) در تابلوهای برق AC و DC و ورودی اینورترها.
- استانداردهای مرتبط
