Ve fotovoltaických elektrárnách jsou provedeny nejen stojany stabilní nebo se systémem natáčení panelů podle síly a směru oslunění, ale také elektrická instalace mezi panely, slučovací a sdružovací skříně, převodní skupiny s měniči, transformací a vyvedením výkonu.
Transformační jednotka může být umístěna v konstrukci systému nebo mimo elektrárnu. Elektrické a elektronické komponenty jsou zahrnuty do systému řízení, do technického vybavení patří mechanismy natáčení a naklápění s příslušnými senzory směru a síly slunce a větru, střídač DC/AC do frekvence 50 Hz, zařízení interní komunikace a dálkového přenosu dat, rozvodna nebo hlavní rozvaděč s obvody příslušných ochran transformátoru a linky, a také obvody synchronizace na distribuční nebo rozvodnou soustavu.
Sestava výroby elektrické energie a komunikace je vzájemně nezávislá se systémy výstražného osvětlení, elektrické požární a zabezpečovací signalizace a ochrany objektu před bleskem a přepětím.
Standardní výstupní napětí generátoru je transformováno na napětí běžné v distribuční síti. Řízení transformace jsou umístěna na výstupu systému, řízení frekvence a napětí generátoru a jeho příslušenství jsou součástí měničů a jsou umístěny na ploše elektrárny – zde se mohou projevovat elektrostatické náboje stejně jako účinky výboje blesku. Proto je kladen zvláštní důraz na zajištění provozuschopnosti elektrického a elektronického vybavení elektrárny, jako na krok zabraňující rozsáhlým poškozením a dlouhodobým výpadkům. Vzhledem k umístění, provozu a technickému provedení jsou sluneční elektrárny vystaveny zvýšenému riziku po EMC výpadku.
EMC řešení v systému elektrárny
Vlastní elektrárna má být provedena a chráněna v souladu se souborem ČSN EN 45510 a normami ČSN 33 2000-4-41 ed. 3, ČSN 33 2000-4-444, ČSN 33 2000-7-712 ed. 2, ČSN 33 2000-5-534 ed. 2, ČSN 33 2000-5-537 ed. 2, ČSN 33 2000-5-57 a ČSN CLC/TS 50539-12 proti přepětí, přímému/nepřímému úderu blesku hromosvodní soustavou, zemněním, vyrovnáním potenciálu a správně umístěnými přístroji přepěťové ochrany a ochrany proti přepětí.
Rozložení potenciálu vypočtené podle ČSN EN 62305 ukazuje, že ochranu elektrických částí uvnitř stavby je možno provést pouze odpovídající a koordinovanou ochranou proti přepětí na DC i AC straně, ochranou komunikačních linek a monitorů. Podmínkou dobré funkce je součinnost jednotlivých komponent ochrany – instalace prvků ochrany před vlivy přepětí ale neznamená, že systém je chráněn proti přepětí. Ochrana proti blesku a přepětí znamená provedenou analýzu rizika v místě stavby, výpočty ohrožení a stanovení kritických míst, standardní osazení přepěťových ochran včetně dodatečného chránění zjištěných kritických míst. Většinou se jedná o izolovaný DC-AC systém s velkou plochou, kde s proudovými nebo napěťovými liniemi jsou v souběhu ukládány signalizační a sběrnicové linky. Důsledné uplatnění vyrovnání potenciálu a přepěťové ochrany v metalických komunikačních linkách i v linkách sběru a přenosu údajů znamená zajištění základní provozuschopnosti zařízení. Také v tomto případě hraje značnou úlohu kromě respektování požadavků norem i technická a odborná znalost projektanta a konstruktéra.
Německá norma DIN EN 62305-3 Beibl. 5 představuje předpis pro regulérní ochranu střešních jednotek i polních fotovoltaických stanic. Zajisté více, než národní normy – je uvedena jako příloha předpisu EN.
Stanovení rizika ohrožení objektu výbojem blesku.
Pro stanovení rizika byla použita hodnota počtu bouřkových dnů v oblasti stavby, geometrické kritérium, požadovaná třída zajištění stavby proti účinku výboje blesku a vyvolaným přepětím. Je uvažována možnost zásahu objektu výbojem blesku, zásahu výboje blesku v blízkosti objektu a zásahu výboje blesku v blízkosti linek napájení objektu energií a v blízkosti telekomunikačních vedení. Objektu hrozí poškození konstrukce, výpadky nebo poškození elektrických a elektronických zařízení a následné výpadky ekonomické hodnoty, újmy na zdraví osob.
Izokeraunická mapa uvádí pro oblast stavby počet bouřkových dnů v roce. Odtud se výpočtem ze vzorce stanoví maximální počet výbojů blesku za rok na km2, předpokládaný počet ekvivalentních výbojů blesku blízkých stavbě, sledovaná plocha a předpoklad zásahu objektu a/nebo přívodu k objektu bleskem.
Doporučení pro konstrukci hromosvodu:
Jímače respektují mřížovou soustavu, o velikosti oka mříže cca 15 x 12 metrů. Rastr soustavy odpovídá rastru nosné konstrukce. K soustavě jsou připojeny od konstrukce oddálené tyčové jímače. Jednotlivá zařízení jsou opatřena oddálenými jímači, připojenými k hromosvodu. Oddálenými jímači jsou vybaveny rovněž přístupové cesty obsluhy zařízení, umístěných na střeše objektu. Konstrukce oddáleného hromosvodu je provedena v souladu se souborem norem ČSN EN 62305 tak, aby byl vytvořen ochranný prostor pro zadaný poloměr bleskové koule. Přesah výšky jímačů nad chráněnými zařízeními bude nejméně 1, 5 metru při vzdálenosti jímačů do 15 metrů. Výstupy ventilace jsou opatřeny pomocnými jímači, připojenými k hromosvodu. Pomocné jímače výstupů jsou provedeny ocelovým pozinkovaným drátem.
Svody jsou provedeny oddáleně, po profilu stavby. Řešení bude zvoleno pro dodržení přeskokové vzdálenosti. Svody jsou provedeny ocelovým pozinkovaným drátem o průměru nejméně 8 mm, jsou vybaveny kontrolními místy s měřicími svorkami. Měřicí svorky jsou umístěny na dolním konci každého svodu.
Zemnění základovým zemničem typu B ve smyslu ustanovení IEC, provedeným jako mříž o oku cca 15 x 20 metrů, sleduje umístění fotovoltaických panelů vždy na vyšší straně nosné konstrukce, dále kabelové trasy. K zemniči jsou připojeny armatury nosných sloupů a svody hromosvodu střídačů, transformátorů a ochrany objektu. Zemnič má být položen svisle, na nosných hrotech tak, aby docházelo k jeho minimálnímu narušení případnými bludnými proudy. K zemniči jsou připojeny ocelové části nosné konstrukce, přechody jsou zajištěny proti korozi. Kovové části staveb jsou spojeny přímo s hromosvodní soustavou a uzemněny, kovové díly nosné konstrukce a armatury jsou spojeny s uzemňovací soustavou. Uzemnění je provedeno v souladu s ČSN EN 62305-4 ed. 2, ČSN 33 2000-5-54 ed. 3 a dalších norem v této oblasti, především pak s normami ČSN EN 61936 a ČSN EN 50522. Kovové konstrukce pro solární moduly a moduly budou vzájemně propojeny - komponenty podpůrné konstrukce jsou mezi sebou a s nosnými částmi spojeny šroubovými spoji dle ČSN 33 0360 ed. 2. Tím bude konstrukčně zajištěno vodivé spojení konstrukce.
Ochranná soustava
Ochranná soustava je tvořena základovým zemničem, soustavou vyrovnání potenciálu, subsystémy vyrovnání potenciálu, subsystémy vyrovnání potenciálu v rozvodnách nízkého napětí, vzájemně propojenými a s uzemňovací soustavou spojenými kovovými částmi konstrukce, armováním, technologickými rozvody a armaturami. Hlavní bod vyrovnání potenciálu je umístěn v rozvodně vn/nn. K tomuto bodu je připojeno uzemnění, kovové neživé části zařízení v rozvodně vn/nn, distribuční vodiče rozvodu ochranné soustavy.
Kovové části, a kovová pevně instalovaná zařízení, jsou připojeny na uzemňovací soustavu objektu přímo nebo s využitím přechodových skříněk a sběrnic vyrovnání potenciálu.
Prostor hlavní rozvodny vn/nn je v souladu se souborem norem ČSN EN 62305 definován jako Zóna 0 ochrany před bleskem. Po obvodu rozvodny vn/nn je v zemi uložena sběrnice vyrovnání potenciálu s výstupy pro jednotlivá zařízení vn části a nn části rozvodny. Hlavní uzemňovací bod objektu je zřízen v rozvodně vn v blízkosti vstupu vedení vysokého vedení, je spojen se sběrnicí vyrovnání potenciálu v nn části rozvodny. Na tuto sběrnici je připojena soustava vyrovnání potenciálu. Rozvodny nízkého napětí jsou připojeny přes vodiče vyrovnání potenciálu, ukončené místními sběrnicemi vyrovnání potenciálu. Ke sběrnicím vyrovnání potenciálu jsou rovněž připojeny vývody uzemnění objektu v místě rozvoden. Zařízení jsou spojena s ochrannou soustavou objektu přímo tak, aby byl zaručen stupeň jejich ochrany v souladu s požadavky ČSN EN 62305 i ČSN EN 50522. Napájecí a ovládací vedení k těmto zařízením jsou opatřena příslušnou ochranou proti blesku a přepětí. Rozvodna je vybavena příslušnými omezovači přepětí.
Ochrana proti blesku a přepětí v síti nízkého napětí 400/230 V je koncipována v podstatě čtyřstupňově. První stupeň ochrany je určen pro vstupní stranu rozvodny jako ochrana primární strany transformátoru a je instalován na straně vn. Vývod tohoto stupně je proveden na hlavní uzemňovací bod objektu. Druhý stupeň představuje ochrana objektu proti účinkům blesku a vysokoenergetických přepětí. Tvoří jej ochrana kategorie T1 typu spínající ochrana proti přepětí ve smyslu zadání ČSN EN(IEC) 61643. Třetí stupeň je přepěťová ochrana kategorie T2 typu omezující ochrana proti přepětí - je umístěn jak v rozvodnách nn, tak i v místních rozvaděčích. Ochrana zajišťuje stabilitu AC soustavy objektu a snižuje riziko poškození elektrických a elektronických zařízení. Přepěťová ochrana kategorie T3 a filtry radiového rušení budou instalovány podle potřeby v blízkosti zařízení přenosu a zpracování dat. Datové linky, linky sdělovací, telekomunikační jsou chráněny svodiči přepětí třídy IEC B,C,D – pro kategorii přepětí II. Důležité je respektovat skutečnost, že tranzientní impulz vyvolá i na uzemňovacích vodičích na každém metru jejich délky mezi přístrojem a bodem uzemnění přepěťovou vlnu až 1 kV – kdy provozovatel nesprávně provedené instalace se cítí podveden nefungující ochranou proti vlivům přepětí.
