Los dispositivos de protección contra sobretensiones son equipos de protección esenciales para los sistemas de energía solar, ya que resuelven de manera efectiva los riesgos únicos de sobretensiones y sobretensiones de los escenarios de generación de energía fotovoltaica (PV) y garantizan el funcionamiento seguro y estable a largo plazo-de las estaciones de energía solar. La necesidad de la aplicación de SPD en sistemas de energía solar se refleja en múltiples aspectos.
En primer lugar, las centrales solares tienen un riesgo de exposición a rayos extremadamente alto. La mayoría de los sistemas fotovoltaicos se construyen en áreas abiertas al aire libre, como regiones montañosas, desiertos y terrenos rurales abiertos sin refugios altos. Los conjuntos de paneles solares, las cajas de combinación exteriores y las líneas de transmisión de energía remotas son muy vulnerables a los rayos directos e indirectos, que generan enormes sobretensiones transitorias. Sin protección SPD, las sobretensiones por rayos dañarán directamente los paneles solares, los inversores y los equipos de distribución de energía.
En segundo lugar, los sistemas de energía solar sufren frecuentes sobretensiones internas. Los sistemas fotovoltaicos contienen equipos básicos, como inversores fotovoltaicos, cajas combinadoras de CC y dispositivos de distribución de energía conectados a la red-. La conversión frecuente de CC-CA, la conexión y desconexión de la red y los cambios de carga de energía generarán sobretensiones y picos de tensión periódicos, que erosionan gradualmente el aislamiento del equipo y aceleran el envejecimiento de los componentes sin una supresión efectiva.
En tercer lugar, los equipos fotovoltaicos tienen baja tolerancia a la sobretensión y altos costos de mantenimiento. Los inversores solares, los controladores de carga y los dispositivos conectados a la red-inteligente son equipos electrónicos de potencia de precisión con chips y circuitos sensibles. Incluso las sobretensiones de nivel de microsegundos-pueden provocar averías en los circuitos, averías en los equipos y desconexión de la red del sistema. El diseño a gran-escala de los paneles solares y la distribución descentralizada de las estaciones genera altos costos de mantenimiento y largos tiempos de inactividad una vez que el equipo se daña.
En cuarto lugar, las líneas de transmisión de larga-distancia amplifican los riesgos de sobretensión. Las centrales de energía solar suelen adoptar transmisión por cable de larga-distancia para entregar energía a la red. Los cables exteriores largos son propensos a inducir sobretensiones en condiciones de tormentas e interferencias electromagnéticas, y la sobretensión se acumula a lo largo de las líneas, lo que representa mayores amenazas para los equipos eléctricos terminales. Los SPD pueden limitar las sobretensiones y desviar la energía de sobretensión en nodos clave para bloquear la transmisión de sobretensiones.
Quinto, los SPD mejoran la eficiencia de la generación de energía y la estabilidad del sistema. Las fluctuaciones de voltaje inducidas por sobretensiones-causarán arranques y apagados frecuentes de los inversores y una producción de energía inestable, lo que reducirá la eficiencia de la generación de energía solar. La instalación de SPD estabiliza el voltaje del sistema, reduce las tasas de falla de los equipos, garantiza una generación continua de energía conectada a la red-y mejora los beneficios económicos de las estaciones de energía solar.