سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی

ضرورت استفاده از سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی

• با گسترش روزافزون استفاده از انرژی خورشیدی و احداث نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق مختلف کشور، توجه به حفاظت فیزیکی و الکتریکی این تأسیسات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده است. یکی از خطرات عمده‌ای که می‌تواند عملکرد این نیروگاه‌ها را مختل کرده و خسارات سنگینی به تجهیزات وارد کند، صاعقه است.
• صاعقه پدیده‌ای طبیعی اما بسیار مخرب است که می‌تواند با وارد کردن جریان‌های الکتریکی با شدت بالا، آسیب‌های گسترده‌ای به تجهیزات الکترونیکی، سیستم‌های کنترلی، پنل‌های خورشیدی، اینورترها و حتی سازه‌های فلزی وارد کند. از آنجا که نیروگاه‌های خورشیدی معمولاً در مناطق باز، مسطح و با ارتفاع نسبتاً کم نصب می‌شوند، مستعد برخورد مستقیم یا غیرمستقیم صاعقه هستند. این موضوع به‌ویژه در مناطقی با احتمال وقوع رعدوبرق زیاد، نظیر شمال، شمال‌غرب و برخی مناطق مرکزی ایران، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
• برای جلوگیری از بروز چنین آسیب‌هایی، به‌کارگیری سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS) به عنوان یک الزام فنی و ایمنی در طراحی، ساخت و بهره‌برداری از نیروگاه‌های خورشیدی شناخته می‌شود. این سیستم شامل مجموعه‌ای از تجهیزات و اقدامات مهندسی است که وظیفه آن جذب انرژی صاعقه، هدایت ایمن جریان آن به زمین و محافظت از تجهیزات حساس در برابر اضافه‌ولتاژها و جریان‌های ناگهانی است.
• سیستم‌های صاعقه‌گیر شامل دو بخش عمده‌ی حفاظت خارجی (مانند میله‌های صاعقه‌گیر، هادی‌های نزولی و سیستم زمین) و حفاظت داخلی )مانند تجهیزات محدودکننده ولتاژ یا (SPD هستند و طراحی و اجرای صحیح آن‌ها باید بر اساس استانداردهای بین‌المللی از جمله IEC62305،  IEC61643 و  NFPA780 صورت گیرد.
• توجه به این بخش از ایمنی تأسیسات خورشیدی، نه تنها از منظر حفاظت از سرمایه و تداوم بهره‌برداری، بلکه از دیدگاه ایمنی پرسنل و رعایت الزامات قانونی نیز امری ضروری به شمار می‌رود. از این رو، در هر پروژه‌ی نیروگاه خورشیدی، طراحی و نصب دقیق و مهندسی‌شده‌ی سیستم صاعقه‌گیر، یکی از مراحل کلیدی و حیاتی محسوب می‌شود.

هدف سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه خورشیدی

هدف اصلی از استقرار سیستم صاعقه‌گیر در نیروگاه‌های خورشیدی، جلوگیری از بروز خسارات فیزیکی و الکتریکی ناشی از صاعقه و تأمین ایمنی و پایداری عملکرد تجهیزات حساس نیروگاه است. این سیستم با جذب و هدایت ایمن انرژی صاعقه به زمین، از تجهیزات اصلی نیروگاه شامل:

• پنل‌های خورشیدی
• اینورترها و تابلوهای برق AC و DC
• کابل‌های انتقال قدرت و دیتا
• تجهیزات کنترل، مانیتورینگ و ارتباطی
• سازه‌های نگهدارنده و فریم‌های فلزی

در برابر اثرات مستقیم (ضربه مستقیم صاعقه) و غیرمستقیم (افزایش ولتاژ و جریان‌های القایی) محافظت می‌کند. از جمله اهداف کلیدی این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پیشگیری از آتش‌سوزی‌ها و انفجارهای ناشی از تخلیه ناگهانی انرژی صاعقه
• جلوگیری از سوختن یا از کار افتادن تجهیزات الکتریکی گران‌قیمت
• افزایش قابلیت اطمینان و کاهش خاموشی‌های ناخواسته در نیروگاه
• افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
• تضمین ایمنی پرسنل بهره‌بردار و تعمیرکار در برابر خطر برق‌گرفتگی

در نتیجه، سیستم صاعقه‌گیر نقش حیاتی در حفاظت سرمایه‌گذاری، تداوم تولید انرژی و رعایت الزامات ایمنی در نیروگاه‌های خورشیدی ایفا می‌کند.

• اجزای اصلی سیستم صاعقه‌گیر

سیستم صاعقه‌گیر از دو بخش کلی تشکیل می‌شود:

سیستم خارجی حفاظت در برابر صاعقه

این بخش برای جذب و هدایت صاعقه به زمین طراحی می‌شود و شامل اجزای زیر است:

• صاعقه‌گیر :(Air Terminal/Franklin Rod) میله‌ای فلزی که در بالاترین نقطه سازه نصب می‌شود تا صاعقه را جذب کند.
• هادی نزولی :(Down Conductor) کابل مسی یا آلومینیومی که جریان صاعقه را از میله صاعقه‌گیر به زمین منتقل می‌کند.
• سیستم اتصال به زمین (Earthing System): الکترودها و شبکه ارت که بار صاعقه را به زمین منتقل می‌کنند.

سیستم داخلی حفاظت در برابر صاعقه (SPD – Surge Protective Device)

• برای جلوگیری از نفوذ ولتاژهای گذرا ناشی از صاعقه به داخل سیستم‌های الکتریکی.
• نصب محدودکننده ولتاژ (Surge Arresters) در تابلوهای برق AC و DC و ورودی اینورترها.

• استانداردهای مرتبط