Dr. Kovács Károly. DEHN + SÖHNE GMBH + CO.KG Mo.i Képviselet. Képviseletvezető. Fehérvári út Budapest TEL FAX

Átírás

1 Dr. Kovács Károly Képviseletvezető DEHN + SÖHNE GMBH + CO.KG Mo.i Képviselet Fehérvári út Budapest TEL FAX

2 Villám- és túlfeszültségkárok a gyakorlatból

3 Mért villámok Németországban Németországban regisztrált villámcsapások száma 1996 és 2009 között Mért villámok Lit.: Gesamtverband der Deutschen Versicherungsgesellschaft e.v. + BLIDS Év / 5481_h

4 PV-modulok károsodása villámcsapások következtében Quelle: Solarzentrum Oberland GmbH / S3521_b

5 Az inverter károsodása / S3525_b

6 Fotovillamos rendszerek kárstatisztikája Károkok a telepített rendszerek száma alapján Műszaki hiba 6% Rágcsálók okozta kár 3% Vihar 9% Rosszindulatú beavatk.3% Emberi mulasztás 3% Hónyomás 14% Lopás 2% Tűz 2% Egyéb 32% Villám- és túlfeszültség 26% Quelle: Mannheimer Versicherung / 4517_f

7 Villámvédelmi szabványok Építési jog

8 Szabványok, magyarországi jogi környezet /2008. (II 22.) ÖTM rendelet, melynek részét képezi a villám-, és túlfeszültség-védelemmel foglakozó országos tűzvédelmi szabályzat (OTSZ) A 9/2008. (II 22.) ÖTM rendelet jelenleg is hatályos és betartása kötelező. (MSZ 274) február 1.-ei hatállyal az MSZ 274 villámvédelmi szabvány visszavonásra került. (az MSZ IEC szabvány is, hiszen ennek előírásai beépültek az MSZ EN szabványba) 28/2011. (IX.6.) BM rendelet, Hatályos OTSZ módosítása Megjelenéstől számított 30 nap múlva lép hatályba. 8

9 Szabványok, magyarországi jogi környezet - jövő Szabvány IEC 1. Edition EN 1. Edition MSZ 1. Edition angolul MSZ 1. Edition magyarul IEC 2. Edition EN 2. Edition MSZ 2. Edition angolul xx xx 2012-xx * xx ** xx *Tartalmazza az EN :2006/A11:2009 módosítását. ** Tartalmazza az januárban közzétett EN :2006/corr. November 2006 helyesbítést. 9

10 Villámvédelmi szabvány DIN EN (VDE ) Villámvédelem" DIN EN / VDE rész Általános alapelvek 2. rész Kockázatkezelés Beiblatt 1 (Mellékl.) Villámveszélyeztetés Németországban Beiblatt 2 (Mellékl.) Számítási segédlet a kárkockázat becslésére építmények esetében. 3. rész Építmények fizikai károsodása és életveszély Beiblatt 1 (Melléklet) Kiegészítő információk a DIN EN alkalmazásához Beiblatt 2 (Melléklet) Kiegészítő információk különleges építményekhez Beiblatt 3 (Melléklet) Kiegészítő információk villámvédelmi rendszerek felülvizsgálatához és karbantartásához Beiblatt 4 (Melléklet) Fém tetők alkalmazása villámvédelmi rendszerekben Beiblatt 5 (Melléklet) Villám és túlfeszültség-védelem fotovillamos áramellátó rendszereknél 4. rész Villamos és elektronikus rendszerek építményekben / S6004_a

11 Villám- és túlfeszültség-védelem fotovillamos rendszereknél DIN EN Bbl 5 (VDE Bbl 5): Előszó... A hatósági előírások alapján az építményeknél megelőző tűzvédelmi intézkedésként és/vagy személyvédelem érdekében gyakran villámvédelem kiépítésére van szükség. A villámvédelem kiépítésére annak érdekében is szükség lehet, hogy egy építményben az érzékeny technikai infrastruktúrát megvédjük. A villámvédelem védő funkcióját a fotovillamos energiaellátó berendezés kiépítése nem korlátozhatja.... Ha lehetőség van rá, olyan villámvédelem kiépítését kell előnyben részesíteni, ami a szükséges veszélyes megközelítési távolság betartása mellett nincs közvetlen kapcsolatban a fotovillamos energiatermelő berendezéssel / 6448_b

12 A villámvédelem védelmi osztályának LPS kiválasztása DIN EN Bbl 1 (VDE Bbl 1): , Bevezetés A villámvédelem szükséges védelmi osztályát (I-IV) kockázatelemzéssel kell meghatározni a MSZ EN (VDE ) alapján. A védelmi osztály fokozatát a tervező, tulajdonos és/vagy használó egyetértésével is meg lehet határozni. A törvényi előírások áttekintése és a védelmi osztály építményekhez rendelése a hatályos OTSZ-ben található meg (VdS - Richtlinie 2010). Ha a védelmi cél (a kockázat csökkentése a tolerálható kockázat értéke alá) a villámvédelmi rendszerrel egyedül nem érhető el, további intézkedések bevezetésére van szükség (pl. az érintési vagy lépésfeszültség elleni védelem az MSZ EN (VDE ), 8. fejezet vagy LEMP villámvédelem az MSZ EN (VDE ) alapján / S6046

13 OTSZ 11. melléklet Minimum követelmények / S4019

14 Külső villámvédelem

15 Külső villámvédelmi rendszer Külső villámvédelmi rendszer (LPS) összhangban az IEC szabvánnyal Felfogó rendszer Levezető rendszer Földelési rendszer Veszélyes megközelítési táv. VV.-i potenciálkiegyenlítés 15

16 Felfogó Felfogóháló Felfőgócsúcsok Természetes felfogók

17 Külső villámvédelem Gördülő gömb módszer a felfogók kialakításához 230 / 400 V / S6695_i

18 Gördülő gömb sugár, hálóosztás, védőszög és a levezetők tipikus távolsága Villámvédelmi osztály LPS A gördülő gömb sugara r (m) α Védőszög eljárás α Hálóosztás (m) I x II x III I II III IV 15 x Levezetők tipikus távolsága(m) IV 60 H(m) 20 x H : A felfogórúd magassága a vonatkoztatási szint felett r : A gördülő gömb sugara α : Védőszög H α r Védett tér Lit.: DIN EN (VDE ): , Abs Tab.2, Abs Tab / S6119_c

19 PV modulok a felfogórudak védett terében Projekt: Freiburgi Önkormányzat Épülete / S4155

20 Felfogócsúcs gerinc-cserépre - Alkalmazás / S5042_c

21 Felfogórúd tervezése Veszélyes megközelítés s A gördülő gömb sugara a védelmi osztálynak megfelelően Védőszög Felfogórúd α 1. Árnyékvonal / 4025

22 Felfogórúd lapostetőn Felfogórudak a fotovillamos modulok védelmére / S4027_b

23 Óvoda Hanselmannstraße Turnhalle r Lit.: Reinhard Schüngel, Blitzschutz - Beratungs - Büro / S4046_a1

24 EVALON Solar fotovillamos rendszer villámvédelme Két felfogórúd közötti diagonális gördülő gömb gördülő gömb sugár, r Quelle: alwitra GmbH & Co / S5363

25 PV rendszerek Árnyékképződés elmélete Fénysugár PV modul Felfogórúd Lit.: DIN EN Bbl 5 (VDE Bbl 5): Felfogórúd által okozott árnyékképződés a PV modul felületén / S5844_a

26 PV rendszerek villámvédelme Árnyékképződés DIN EN Bbl 5 (VDE Bbl 5): A függelék: Árnyékképződés Besugárzás csökkenésének hatása (pl. egy villámvédelmi felfogórúd által) egy fotovillamos modulra több paramétertől függ. Egy részlegesen beárnyékolt szolárcella visszirányú villamos jelleggörbéje, a bypass diódák esetleges beépítése a szolármodulokba és a PV modul illetve strang beállított munkapontja nagy kihatással van a részlegesen beárnyékolt PV modulok üzemi viszonyaira és teljesítményleadására. Ezért az árnyékképződést a fotovillamos panel felületén a lehető legkisebbre kell korlátozni / S5844_c

27 PV rendszerek Árnyékképződés elmélete Minimális távolság a felfogórúd illetve felfogóvezeték és a PV modul között a magárnyék megakadályozása érdekében PV modul a F a F [m] = 108 d F [m] Felfogórúd d F Félárnyék Magárnyék Példaszámítás: felfogórúd 16 mm Ø: 1,73 m = 108 0,016 m Példaszámítás: felfogórúd 10 mm Ø: 1,08 m = 108 0,010 m Szimbólumok: a F = Felfogórúd PV modul közötti táv. = Felfogórúd átmérője d F DEHN + SÖHNE / protected by ISO Photovoltaik - Blitzschäden / S5844_b

28 PV modulok Árnyékképződés elmélete A modulsorok árnyékképződése korlátozza az adott tetőfelületen installálható teljesítményt. A földrajzi pozíció határozza meg a modulsorok közötti minimális távolságot. Példa: Modul h = 0,8 m és 35 dőlésszög Modulsorok közötti távolság/ Árnyékszög téli napfordulókor Budapest (47 ) = 1,33 m; / WW 07 / 0000e_a

29 PV modulok Árnyékképződés elmélete Veszélyes megközelítési távolság Magárnyék = 1,08 m Árnyékvonal 19 Felfogórúd modul közötti távolság = magárnyék cos α 1,08 m cos 19 = 1,067 m 1,07 m s távolságra marad: 1,33 m 1,07 m = 0,26 m (elegendő???) / WW 14 / 0000e_a

30 PV modulok Árnyékképződés elmélete Magárnyék okozta problémák Cellakárosodás Hot Spotok következtében > 25 K / WW 01 / 0000e_a

31 Veszélyes megközelítési távolság

32 Veszélyes megközelítési távolság PV-modulok esetében α s s / 4033

33 Külső villámvédelem villamos szigetelése MSZ EN (VDE ): , Abs. 6.3 A villamos szigetelés egyrészről a felfogó elrendezés vagy levezető másrészről az épített fém installációk és az építmény belső rendszerei között megvalósítható a d távolság kialakításával, ami nagyobb az s megközelítési távolságnál: k c s = k i l k m k i k c k m l függ a kiválasztott LPS villámvédelmi osztálytól (lásd az MSZ EN táblázatot); függ a villámáramtól, ami a levezetőben folyik (lásd az MSZ EN táblázatot); függ a villamos szigetelőanyagtól (lásd az MSZ EN táblázatot); hossz a felfogó-levezető együttes mentén méterben, amit a veszélyes megközelítési távolság számításának helyétől kell meghatározni a potenciálkiegyenlítés legközelebbi pontjáig / S6045_a

34 Szigetelési távolság számítása s 1, s 2 és s 3 s 2 Részlet s 2 PV-Modul l 1 s 3 s 2 : k m = 1 (levegő) s 3 : k m = 0,5 (szilárd anyag) h=l 2 s 3 s 1 Attika c c / S4028_a

35 Szerelési hiba Megközelítés / 4014_b

36 Szerelési hiba Megközelítés / 4014_c

37 Megközelítés Felfogóvezető - PV modulállvány Szerelési hiba PV állvány a villámvédelmi hálóra lett ráépítve! Veszélyes megközelítési távolság nincs betartva! / 4175

38 DEHNconductor HVI -vezető Alkalmazási példák Iskolaépület Fotovillamos berendezés / 4178_a

39 Villám- és túlfeszültség-védelem fotovillamos áramellátó rendszereknél DIN EN Bbl 5 (VDE Bbl 5): Külső villámvédelem A villámvédelmi szabvány értelmében DIN EN (VDE ): tetőfelépítményként létesített fotovillamos áramellátó rendszereket lehetőség szerint szigetelt felfogórendszerrel kell védeni a közvetlen villámcsapással szemben. MEGJEGYZÉS Egy építmény tetején újonnan kialakítandó fotovillamos energiaellátó rendszer megkövetelheti a meglévő villamos berendezés módosítását / 6651_a

40 DEHNconductor, HVI -vezető I program Fejrész Véglezárás szakasz PK-elem fix Földelő csatlakozó HVI-vezető I Vezetőtartó PK kapocs A vezetékhosszt pontosan meg kell adni Földelő csatlakozó elem (oldható) / S3440_a

41 Szigetelt villámvédelem árnyékképződés nélkül / 6434

42 Projekt Limburghalle Sasbach HVI -vezető alkalmazása / 4178_a

43 Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg / 5006_a

44 Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása Véglezárás Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg / 5006_b

45 Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása HVI - vezető Leválasztó kapocs Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg / 5006_c

46 Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása R Felfogócsúcs szabadonálló háromlábú talppal Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg / 5006_d

47 HVI - light vezető alkalmazása Felfogórendszer gyártócsarnok PV berendezéssel Felfogórúd felfogócsúccsal h = 3900 mm Quelle: HAPEA GmbH Blitzschutzanlagen, Aschaffenburg Teljes nézet Részletnézet / 5539_a

48 HVI -light vezető alkalmazása Felfogórendszer gyártócsarnok PV berendezéssel Quelle: HAPEA GmbH Blitzschutzanlagen, Aschaffenburg / 5539_d

49 Villámvédelmi-potenciálkiegyenlítés Villámáram-levezető Túlfeszültség-levezető Különleges védőkészülékek PV-áramellátó rendszerekhez

50 Villámvédelmi-potenciálkiegyenlítés az építménybe bevezetett vezetékekre Villámvédelmi EPH* potenciálkiegyenílés LPZ 0 LPZ V Víz Külső villámvédelem Gáz Fűtés Tartálycső katódvédelemmel Z Betonalapföldelő *HES = Haupterdungsschiene / S532_b

51 Különleges védőkészülékek fotovillamos berendezésekhez

52 PV berendezések villám- és túlfeszültségvédelme Milyen védelmi készüléket kell alkalmazni 1. vagy 2. típust? Közvetlen csatlakozás a külső villámvédelemhez A villámvédelem és a PV berendezés között a veszélyes megközelítési távolság betartható? nem igen 2. típusú levezető 1. típusú levezető Fém tető / S5378_b

53 PV-áramellátó rendszerek szigetelt villámvédelmi felfogórendszerrel Inverter a fogyasztásmérés közelében, GAK a szolároldali csoportkábel épületbe történő belépési pontjánál 2 1 Túlfeszültség-levezető 2. típus DEHNguard M YPV SCI... kombi levezető 1. típus pl. DEHNventil ZP TNC / S6696_d

54 PV-áramellátó rendszerek közvetlen csatlakozással a külső villámvédelmi rendszerhez Inverter a fogyasztásmérés közelében, GAK a szolároldali csoportkábel épületbe történő belépési pontjánál Felfogócsúcs Villámáram-levezető 1. típus DEHNlimit PV 1000 Túlfeszültség-levezető 2. típus DEHNguard Y PV SCI... Kombi-levezető 1. típus pl. DEHNventil ZP TNC / S6696_h

55 Követelmények a túlfeszültség-védelmi készülékekkel szemben DIN EN Beiblatt 5 DIN EN Bbl 5 (VDE Bbl 5): Túlfeszültség-védelmi készülékek kiválasztása Általános... A túlfeszültség-védelmi készülékeket az egyenáramú oldalon úgy kell kiválasztani, hogy ezek rövidzárlat esetén is biztonságos állapotba kerüljenek, anélkül hogy tűzveszélyt okoznának a túlterhelés és villamos ív keletkezése miatt. A túlfeszültségvédelmi berendezés gyártójának kell igazolnia, hogy a túlfeszültségvédelmi berendezés belső kapcsolása a szükséges kapcsolási képességgel rendelkezik, ami megfelel a beépítési hely követelményeinek / (4648_g)

56 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI, Hibatűrő Y-kapcsolás DC + DC - SCI SCI hibatűrő Y - kapcsolás Elkerüli a modulok túlterhelését szigetelési hiba esetén 3 modul 2 különböző komponens Alkalmazható földfüggetlen és funkcionális földeléssel rendelkező rendszereknél / S5846_e

57 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI (FM) Y-kapcsolásban 3 varisztorral - üzemállapot + - = Gyakorlati példa: / S5862_a

58 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI (FM) Y-kapcsolásban 3 varisztorral - túlterhelés + - = Bizonyított hibatűrő Y- kapcsolás megakadályozza a Gyakorlati túlfeszültség-védelem példa: károsodását a generátorköri szigetelés megsérülésekor 58 Előnyök: Biztonságos, villamos ívmentes védőmodul-csere az integrált egyenáramú olvadóbiztosító révén A védőmodulban lévő kombinált leválasztó és rövidrezáró kapcsolás biztonságos villamos leválasztással megakadályozza a tűzkárokat a DC-villamos ív kioltásával Minden fotovillamos berendezésben előtétbizosító nélkül alkalmazható a beépített olvadóbiztosító révén / S5862_b

59 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI Leválasztás túlterheléskor SCI nélkül SCI-vel Video Leválasztás SCI nélkül Video Leválasztás SCI-vel / S5846_h

60 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI típus: Műszaki adatok Többpólusú, moduláris túlfeszültség-levezető 2. típus 3-fokozatú DC-kapcsolással PV- rendszerekhez (Osztályba sorolás az EN szerint) Maximális feszültség U CPV 600 V DC V DC V DC Védelmi szint U P 2,5 kv; 4 kv; 4,5 kv Teljes levezetett lökőáram I total 40 ka (8/20) 600 / V DC 30 ka (8/20) V DC A belső olvadóbiztosító lekapcsolási képessége bypass üzemmódban 30 ka / 5846_c

61 Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI Alkalmazás / S5847

62 Kombi-levezető fotovillamos rendszerekhez DEHNlimit PV Műszaki adatok Kombi-levezető 1. típus (Osztályozás EN szerint) U c = 1000 V dc Villámáram L+/L- és föld között I imp = 50 ka Villámáram L+ és L- között I imp = 25 ka Védelmi szint U P < 3 kv (L+ / L-) Utánfolyó áramkioltó képesség 100 A dc Csatlakozó vezeték keresztmetszete max. 50 mm 2 Típus: DEHNlimit PV / S4562_p

63 1. típusú villámáram-levezető - DEHNlimit 1. típusú levezető egyenáramú kapcsolási képességgel A generátor üresjárási feszültsége U OC dc = Villámáram levezetőképesség Utánfolyó zárlati áramkioltó képesség Alkalmazható 1000 V DC-ig Szivárgóáram-mentes DEHNlimit PV / 4562_o