Zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej - o czym pamiętać?

Poznaj najważniejsze zasady zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej, która powinna być chroniona np. przed wyładowaniami w trakcie burzy czy przepięciami. Sprawdź, gdzie szukać odpowiednich przepisów, norm i dobrych praktyk i przekonaj się, że projekt oraz montaż fotowoltaiki zdecydowanie warto powierzać profesjonalistom.

W jakim celu zabezpiecza się instalację fotowoltaiczną?

Każda instalacja fotowoltaiczna jest narażona na zewnętrzne i wewnętrzne czynniki, które mogą doprowadzić do niechcianej i poważnej w konsekwencjach awarii. Wśród najczęstszych przyczyn, z jakich dochodzi do uszkodzeń, wymienia się:

• działanie czynników atmosferycznych, np. silnego wiatru,
• zniszczenia spowodowane przez osoby trzecie lub zwierzęta,
• ukryte wady konstrukcyjne poszczególnych elementów instalacji,
• zakłócenia w działaniu sieci elektrycznej,
• błędy popełnione na etapie projektowania i wykonywania systemu.

Najprostszym sposobem na zabezpieczenie instalacji PV jest inwestycja w wysokiej jakości urządzenia, które są przetestowane pod kątem bezpieczeństwa i spełniają restrykcyjne normy wyznaczone przez niezależne ośrodki badawcze. Skoro fotowoltaika dla firm lub osób prywatnych jest inwestycją obliczoną na całe dekady, opłaca się zadbać o maksymalne zabezpieczenie jej przed ewentualnymi awariami. W tym artykule wymieniamy zagrożenia wraz z urządzeniami i elementami, które służą do ochrony elektryki i elektroniki.

Pamiętaj, że nawet niewielka, przydomowa instalacja fotowoltaiczna działa pod wysokim napięciem, a ewentualne błędy projektowe i awarie mogą doprowadzić np. do przypadkowego porażenia prądem instalatora pracującego na dachu. I choć sytuacje, w których dochodzi do zapłonu instalacji fotowoltaicznej, należą do rzadkości, każdy inwestor powinien mieć na uwadze ochronę sprzętu służącego do produkcji energii ze Słońca. Zabezpieczenie paneli fotowoltaicznych czy falowników jest standardem, którego należy się trzymać, aby uniknąć niebezpieczeństw.

Podsumowując ten wątek, należy stwierdzić, że instalację fotowoltaiczną zabezpiecza się przed ewentualnymi awariami, których powodem mogą być np. bardzo niekorzystne warunki atmosferyczne. Ochrona może mieć charakter przeciwnapięciowy, odgromowy czy przetężeniowy (czyli dotyczący przeciążeń i zwarć). Pozornie drobne, nierzucające się w oczy elementy instalacji fotowoltaicznej pełnią kluczową rolę i zapewniają bezpieczną produkcję ekologicznego prądu na przestrzeni wielu lat. Warto zaznaczyć też, że zabezpieczenia instalacji PV są odpowiedzią na aktualne wymogi stawiane w polskim prawie budowlanym.

Jakie są wymogi bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznej?

Temat zabezpieczenia instalacji PV został uwzględniony w nowelizacji prawa budowlanego (Ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane). Wprowadzona w 2020 roku zmiana dotyczy systemów o mocy przekraczającej poziom 6,5 kW. Zapis nakłada obowiązek konsultowania projektu takiej instalacji z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych w celu ustalenia zgodności z obowiązującymi normami ochrony PPOŻ. Nowelizacja wprowadziła również obowiązek poinformowania Państwowej Straży Pożarnej o założeniu instalacji słonecznej.

Zastanawiając się, jak zabezpieczyć instalację fotowoltaiczną, należy sięgnąć nie tylko do zapisów w prawie, ale także do spisu dobrych praktyk, na które zwraca się uwagę w branży fotowoltaicznej. Takim dokumentem jest „Fotowoltaiczny dekalog dobrych praktyk”, czyli poradnik opublikowany przez Stowarzyszenie Branży Fotowoltaicznej Polska PV. Aktualny, kilkunastostronicowy dokument w formacie PDF jest dostępny bezpłatnie na stronie internetowej organizacji. Wśród 10 podstawowych zasad omówione są m.in.:

• „dodatkowe zabezpieczenia w aspekcie ochrony PPOŻ”,
• „pomiary elektryczne: rezystancji i ciągłości”,
• „wykonanie połączeń za pomocą szybkozłączek tego samego typu i producenta”.

Dzięki poradnikowi można dowiedzieć się, jak najlepiej umieścić instalację PV na budynku, czy w jakim celu zastosować badania termowizyjne. Oprócz dobrych praktyk branżowych, czy zapisów prawa budowlanego, podstawowym punktem odniesienia dla instalatorów są wymogi stawiane w obowiązujących normach. Zgodnie z normą PN-HD 60364-7-712 należy oznaczać budynki wyposażone w instalację PV (np. na rozdzielnicy połączonej z inwerterem). Dotyczy ona też zabezpieczeń nadprądowych po stronie DC oraz wyłączników różnicowoprądowych po stronie AC, które chronią przed pożarem systemu.

Norma PN-HD 60364-7-7122 wymusza z kolei zabezpieczanie urządzeń zainstalowanych po stronie DC bez zdolności łączeniowej. Ma to na celu uniknięcie niepożądanego zjawiska łuku elektrycznego. Norma EN 62305 jest zaś stosowana przy wyborze środków zabezpieczających przed wyładowaniami atmosferycznymi. Wybór ograniczników przepięć typu 2 jest natomiast uzależniony od normy EN 50539-11.

Widać więc, że prawidłowo zaprojektowana i wykonana fotowoltaika wymaga znajomości wielu zasad. Należy również śledzić aktualności, np. ewentualne nowelizacje prawa budowlanego, rozporządzenia czy wprowadzanie nowych standardów i branżowych praktyk.

Zabezpieczenia instalacji PV – jakie stosować?

Najważniejsze zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej to przede wszystkim:

• wyłączniki i bezpieczniki, czyli zabezpieczenia nadprądowe,
• rozłączniki,
• ograniczniki przepięć.

Jeżeli instalacja fotowoltaiczna jest duża, zabezpieczenia mogą być jeszcze bardziej rozbudowane i obejmować m.in. systemy odpowiedzialne za pomiary i kontrolę bezpieczeństwa. Kierując się indywidualnymi potrzebami w wybranym systemie, należy wziąć pod uwagę nie tylko jego rozmiar (moc, liczbę połączonych urządzeń), ale również pasma czy łańcuchy modeli. Dzięki dopasowanym obudowom DC wymienione zabezpieczenia PV same są odpowiednio chronione.

Dobór zabezpieczeń instalacji fotowoltaicznej jest zadaniem dla wykwalifikowanych fachowców w dziedzinie elektryki, mających doświadczenie w pracy z systemami PV. Zakup i montaż wyzwalaczy ponadnapięciowych czy rozłączników izolacyjnych warto powierzać profesjonalistom, aby mieć pewność, że dany element jest odpowiednio dobrany i spełnia swoją rolę. W dobie szerokiej dostępności produktów ze sklepów internetowych i stacjonarnych oraz dużej popularności samej fotowoltaiki optymalna ochrona jest na wyciągnięcie ręki.

Ochrona przeciwprzepięciowa

Nawet, gdy wyładowania atmosferyczne następują w odległości do 1 km od instalacji fotowoltaicznej, w sieci elektroenergetycznej może dojść do niechcianych przepięć. Ochrony przeciwprzepięciowej dotyczą normy:

• PN-IEC 61643-1,
• PN-IEC 60364-4-442,
• PN-IEC 60364-4-443:1999,
• PN-HD 60364-7-712:2007.

Standardowym zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym są ograniczniki przepięć, czyli SPD (ang. Surge Protection Device) dostosowane do urządzeń fotowoltaicznych. Odpowiednio dobrana ochrona powinna dotyczyć zarówno strony prądu stałego, jak i przemiennego. Aktualnym standardem po stronie prądu stałego są ograniczniki przepięć wyposażone w system SCI (ang. Short Circuit Interruption). Inne ograniczniki przepięć to typ 1 (klasa B), typ 2 (klasa C), typ 3 (klasa D), zestaw typu 1-2 (klasa B+C).

Ochrona odgromowa

Każdy schemat zabezpieczeń instalacji fotowoltaicznej powinien uwzględniać instalację odgromową. Jej podstawowym zadaniem jest ochrona budynku przed wyładowaniami piorunowymi w trakcie burzy. Specjalne zwody przyjmują na siebie ewentualne wyładowanie, a pozostałe elementy odprowadzają ładunek elektryczny do gruntu.

Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu oznacza konieczność dostosowania się do obowiązujących przepisów związanych ze skutkami wyładowań atmosferycznych bezpośrednich i pobliskich. Norma PN-EN 62305-2 dotyczy zarządzania ryzykiem przy ochronie odgromowej. Instalacje fotowoltaiczne chroni się przed piorunami poprzez układ zwodów (LPS), który tworzy strefę ochronną.

Jakie są zasady i kryteria doboru zabezpieczeń?

Schemat zabezpieczenia fotowoltaiki powinien uwzględniać najczęstsze przyczyny awarii. Przebicie elektryczne może być powodem zwarcia paneli lub stringu, przez co zamiast produkcji energii dochodzi wyłącznie do przewodzenia prądu elektrycznego. Falownik ma wówczas zbyt niskie napięcie i nie pracuje prawidłowo. Innym problemem są przeciążenia przewodów łączących uszkodzony string z działającymi prawidłowo.

Oto dwa sposoby, które pozwalają ustalić, jakie zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej będą najlepsze:

• Pierwsza metoda wywodzi się z normy IEC 62548-1, według której prąd zadziałania wyłącznika powinien zawierać się w przedziale 1,4-2-krotności prądu zwarcia modułu. Istotna jest zatem charakterystyka czasowo-prądowa zabezpieczenia.
• Druga metoda polega na sprawdzeniu informacji dostarczanych przez producentów modułów fotowoltaicznych. Dane techniczne nowoczesnych paneli powinny zawierać konkretne wskazania dotyczące maksymalnej wartości prądu bezpiecznika.

Podsumowanie

Fotowoltaika dla domu czy firmy cieszy się aktualnie ogromnym zainteresowaniem. Klienci oczekują, że inwestycja w panele zwróci się już po kilku latach, a system będzie działał prawidłowo i bezawaryjnie. Zabezpieczenia w instalacji fotowoltaicznej są zatem bardzo istotnym elementem, ponieważ z jednej strony są prawnym wymogiem, a z drugiej zapewniają ochronę na wypadek wyładowań atmosferycznych czy sieciowych przepięć.

Prawidłowe zabezpieczenie falownika PV czy zabezpieczenie przeciwpożarowe instalacji fotowoltaicznej jest rolą specjalistów odpowiadających za projekt i montaż urządzeń. Właśnie dlatego warto współpracować wyłącznie z renomowanymi firmami, które zatrudniają najlepszych fachowców i dbają o przestrzeganie obowiązujących norm i dobrych praktyk. Poziom bezpieczeństwa instalacji montowanej np. na dachu domu jest też uzależniony od jakości poszczególnych elementów. Należy zatem inwestować w produkty certyfikowane i spełniające jak najwyższe normy.

‍