الحماية من الصواعق لمنظومات الكهروضوئية
Lightning protection for photovoltaic systems
البرق ربما يكون سببا في اتلاف المنظومات الكهروضوئية (PV) ومنظومات طاقة الرياح. عبر حدوث زيادة كبيرة وضارة بسبب البرق الذي قد تصيب اجزاء كثيرة من المنظومة وتضررها . ولكن يمكن منع أضرار البرق.عبر بعض التقنيات تكون الأكثر فعالية من حيث التكلفة والتي يتم قبولها بشكل عام من قبل ضوابط بناء انظمة الطاقة ، فأن التأريض هو التقنية الأساسية للحماية من أضرار البرق. فانه لا يمكنك إيقاف ومضة البرق، ولكن يمكنك منحها مسارًا مباشرًا إلى الأرض يتجاوز معداتك القيمة ، وتوجيه بأمان ومضة البرق الى الأرض.حيث سيكون عبارة عن مسار الكهربائي إلى الأرض يؤدي إلى تفريغ الكهرباء الساكنة التي تتراكم في فوق الأرض باستمرار وفي
كثير من الأحيان وهذا المسار يمنع اضرار هذا البرق في المقام الأول.
يتم تصميم مانعات الصواعق وواقيات ومضة البرق لحماية المعدات الإلكترونية عن طريق امتصاص الشحنات الكهربائية الكبيرة . ومع ذلك ، فإن مانعات الصواعق ليست بديلاً عن التأريض الجيد. وانما هي انها تعمل بالتزامن مع التأريض . ويعد نظام التأريض جزءًا مهمًا من البنية التحتية للأسلاك الذي يتم تثبيته قبل أو أثناء تثبيت الأسلاك الكهربائية.
فالخطوة الأولى في التأريض هي بناء مسار تسليك إلى الأرض عن طريق الترابط (ربط) لجميع المكونات الهياكل المعدنية والملحقات الكهربائية مثل إطارات الالواح الكهروضوئية ورفوف التراكيب الكهربائية وأبراج مولد الرياح. ويتم العمل وفق ضوابط ومعايير الربط الكهربائي العالمي من حيث أحجام الأسلاك والمواد والتقنيات المتوافقة وفق هذه الضوابط فيجب تجنّب الانحناءات الحادة في الأسلاك الأرضية فالعواصف اللحظية المرتفعة لا تتجاوب مع تدوير الزوايا الضيقة ويمكنها العبور بسهولة إلى الأسلاك المجاورة ولابد من الانتباه بشكل خاص إلى توصيلات الأسلاك النحاسية بملحقات هيكل الألومنيوم (خاصة إطارات الواح الكهروضوئية). حيث لابد من استخدام موصلات تحمل اسم "AL / CU" ومثبتات من الفولاذ المقاوم للصدأ ، مما يقلل من احتمال التآكل. وكذلك يتم أيضًا توصيل الأسلاك الأرضية لكل من دوائر التيار المستمر والتيار المتناوب بنظام التأريض وفق المعايير العالمية المعمول بها .
وتعد أضعف حلقة في المنظومات هو اتصالها بالأرض نفسها فلا يمكنك فقط ربط سلك للأرض فقط فيجب أن يتم دفن أو طرق قضيبًا من معدن موصل غير قابل للتآكل (بشكل عام يكون نحاس) في الأرض ، ويتم التأكد من أن معظم مساحة سطحه تلامس موصل يكون رطبًا في الارض وبهذه الطريقة عندما تنزل شحنات الكهرباء الساكنة أو يتصاعد التيار ، يمكن تصريف شحنتها إلى الأرض بأقل مقاومة.
والعملية تعتبر طريقة مشابهة لكيفية تبديد مجال الصرف للماء حبث يعمل التأريض على تبديد الإلكترونات وإذا لم يتم التصريف عبر أنبوب الصرف بشكل مناسب في الأرض ، فانه سيكون هناك عدم سرعة في التصريف . و هذا يؤدي الى رجوع الإلكترونات إلى الخلف وإنها سوف تقفز الفراغات لتشكل قوسًا كهربائيًا إلى أسلاك الطاقة الخاصة بالمنظومة ، ومنها الى معدات المنظومة وبعد ذلك يكون التصريف إلى الأرض.
ولمنع ذلك يتم تثبيت قضبان أرضية مطلية بالنحاس بطول 8 أقدام (2.4 م) ، 5/8 بوصة (16 مم) أو أكثر ، ويفضل أن تكون في الأرض الرطبة. وعادة قضيب واحد لا يكفي وخاصة في الأرض الجافة. وفي المناطق التي تكون فيها الأرض جافة للغاية ، فلابد من تثبيت عدة قضبان ، مع تباعدها عن بعضها البعض على الأقل 6 أقدام (3 أمتار) وربطها معًا بأسلاك نحاسية عارية ومدفونة. او طريقة بديلة هو دفن سلك بعرض 6 بوصة او سلك مزدوج 8 بوصة أو أكبر من الأسلاك النحاسية العارية في خندق بطول 100 قدم (30 م) على الأقل. (فانه يمكن أيضًا الاستفادة من الأسلاك الأرضية النحاسية العارية على طول الجزء السفلي من الخندق الذي يحمل المياه العذبة أو أنابيب الصرف الصحي أو الأسلاك الكهربائية الأخرى.) أو قطع الأسلاك الأرضية إلى النصف ونشرها في اتجاهين. ويتم بتوصيل أحد طرفي كل سلك مدفون بنظام التأريض.
والافضل يتم توجيه جزء من نظام الربط إلى مناطق رطبة مثل مكان تصريف مياه السقف أو مكان سقي النباتات. إذا كان هناك غلاف فولاذي جيد في جوارها فيمكن استخدامه كقضيب أرضي .
وفي المناخات الرطبة يكون التأريض المثالي. ففي هذه المواقع لن توفر الاطراف الخرسانية لمصفوفة مثبتة على الأرض أو محمولة على قطب أو برج مولد الرياح أو قضبان الأرض المغلفة في الخرسانة فان الخرسانة عادة ما تكون أقل توصيلًا من التربة الرطبة المحيطة بالقطب.فإذا كان هذا هو الحال فيمكن تثبيت قضيب أرضي في الأرض بجوار الخرسانة عند قاعدة المصفوفة أو عند قاعدة برج مولد الرياح ثم يتم توصيلها جميعًا مع الأسلاك العارية المدفونة.
في المناخات الجافة أو القاحلة يكون العكس صحيحًا في كثير من الأحيان قد يكون للاسس الخرسانية محتوى رطوبة أعلى من التربة المحيطة وتوفر فرصة اكثر اقتصادية للتأريض. فإذا سيتم تضمين حديد التسليح الذي يبلغ طوله 20 قدمًا (أو أطول) في الخرسانة فيمكن أن يعمل حديد التسليح نفسه كقضيب أرضي. (ملاحظة: فيجب التخطيط لهذا قبل صب الخرسانة.) وطريقة التأريض هذه شائعة في الأماكن الجافة
وعند توصيل الأسلاك يتطلب توصيل طرف واحد الى نظام طاقة التيار المستمر وربطه بالأرض. ويجب أيضًا تأريض جزء التيار المتناوب في مثل هذا المنظومة بالطريقة التقليدية لأي منظومة متصلة بالشبكة. فان التأريض منظومة الطاقة مطلوب وخاصة في المنظومات المنزلية الحديثة.
يجب أن تستخدم أسلاك المصفوفة الحد الأدنى من أطوال الأسلاك وتكون مثبتة في الإطار المعدني. ويجب أن تكون الأسلاك الموجبة والسالبة متساوية في الطول وأن تدار معًا كلما أمكن ذلك. فانه سيؤدي ذلك إلى تقليل الحث عند الجهد الكهربائي الزائد بين التوصيلات. تضيف التوصيلات المعدنية (المؤرضة) أيضًا طبقة من الحماية. فيتم دفن الأسلاك الطاقة الخارجية الطويلة بدلاً من تمريرها فوق المنظومة. فان السلك الذي يصل طوله إلى 100 قدم (30 مترًا) أو أكثر فذلك يشبه الهوائيً في الجو وسيتلقى تعرضا حتى من البرق في السحب.ولا يزال من الممكن حدوث صعقات كهربائية مماثلة حتى إذا كانت الأسلاك مدفونة ولكن في معظم التراكيب يجب ان تكون أسلاك نقل الطاقة مدفونة فانها تحد بشكل أكبر من إمكانية حدوث اضرار من البرق.
فقضبان البرق هي معدات تفريغ ثابتة توضع فوق المباني والمصفوفات الكهربائية الشمسية ،وتكون متصلة بالأرض وهي تهدف إلى منع تراكم الشحنة الثابتة والتأين للجو المحيط. ويمكن أن تساعد في منع الصعقة الكهربائية وهي توفر مسارًا للتيار العالي جدًا في حالة حدوث الصعقة وان الأجهزة الحديثة تكون على شكل سبائك وغالبًا ما تحتوي على نقاط متعددة تكون مسارا للشحنات الكهربائية .
وعادة ما يتم استخدام قضبان الصواعق فقط في المواقع التي تعاني من العواصف الكهربائية الشديدة. وإذا كنت تعتقد أن موقعك يندرج ضمن هذه الفئة ، فلابد من الحماية من الصواعق. إذا لم يكن هيكل تثبيت المنظومة الخاص بك مؤهلاً للغاية ، ففكر في استشارة أخصائي حماية من الصواعق قبل تثبيت المنظومة إن أمكن
---------------------------
فهرس سلسلة مقالات الطاقة المتجددة للدكتور عماد جلال
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق