Sončna elektrarna -izvedba strelovoda in prenapetostne zaščite
Sončna elektrarna na strehi stanovanjske hiše pomeni veliko nevarnost za hišo in nas pred udarom strele.
Strela je posledica razelektritve pozitivnega naboja ozračja proti negativni zemlji. Razelektritev se dogajajo v širšem območju premera tudi do 60 m ali več. To pomeni, da je območje točke udara strele vse naokoli naelektreno in še pred udarom strele imajo vsi prevodni, običajno kovinski materiali, neko povišano napetost proti zemlji – ozemljitvi. Ta običajno ni velika, vendar dovolj da uniči elektronske elemente, katero pa imajo danes praktično vse električne naprave. In potem na neki točki v tem območju pride še do samega udara strele, ko steče udarni tok strele, običajno do velikosti 95.000A. Ob tem se tudi celo območje razelektri.
Udar strele je po statistiki precej pogost v Sloveniji – od 3 do 10 udarov na kilometer na leto. To je precej več v Nemčiji.
Sončna elektrarna je najvišja ozemljena točka na hiši. Če je torej naelektreno ozračje v bližini naše hiše se bo to praznilo preko instalacij sončne elektrarne na strehi. Razelektritve lahko najprej uničijo same razsmernike, zato imajo ti že vgrajeno prenapetostno zaščito ali pa se vgradi pred samim razsmernikom. Te zaščite večinoma varujejo predvsem le same razsmernike in ne tudi električne in internetne instalacije v sami hiši. V primeru udara strele, pa takšna sončna elektrarna nimam nobene zaščite pred udarnim tokom strele, ki preko ozemljitve in razsmernikov uniči vso elektriko in naprave v hiši.
Pred tem se lahko učinkovito zaščitimo s celovito zaščito pred strelo, ki je sestavljena iz strelovoda in prenapetostne zaščite.
STRELOVOD
Udar strele ne moremo preprečiti, lahko pa strelo varno odvedemo v zemljo. Strelovod prestreza direktne udare strele v sončno elektrarno ali samo hišo. To pomeni, da mora biti strelovod izveden iz ustreznih materialov, je dovolj varno oddaljen od prevodnih delov hiše in elektrarne, da ne pride do obloka, ki lahko povzroči požar. Če pa to ni mogoče, pa so kovinski deli povezani in potem mora obvezno biti nameščena ustrezna prenapetostna zaščita pred udarom strele. Vsi deli strelovodni vodniki morajo biti dovolj odmaknjeni od gorljivih materialov, kot je les.
Osnova pa je ozemljitev v zemlji! Le ta namreč varno odvede tok strele v zemljo.
PRENAPETOSTNA ZAŠČITA
Za ustrezno zaščito pred strelo poleg strelovoda potrebujemo tudi prenapetostno zaščito. Ob udaru strele namreč v širši okolici strele, zaradi razelektritve, nastanejo povišane napetosti tudi 1.000 krat nad vrednostjo, ki jo zdržijo električne naprave. To pomeni uničenje kablov, naprav in pogosto tudi požar.
Škoda je ogromna. In kako pravilno zaščiti pred udarom strele?
Zaščito pred udarom strele je potrebno upoštevati že ob prvih korakih načrtovanja sončne elektrarne na strehi. Fotovoltaični paneli s kovinsko nosilno konstrukcijo so najvišja ozemljitev na strehi. Udar strele torej lahko uniči panele in ostalo instalacijo.
- Prenapetostna zaščita vseh kablov, ki gredo v samo zgradbo in strelovod, zato morata biti načrtovana in tudi izvedena.
- Glede na izvedbo strelovoda, izoliran ali neizoliran je potrebno izbrati prave zaščite
- Prenapetostna zaščita je obvezna tudi na podatkovnih, internetnih kablih, Tu je lahko največja škoda, saj opremo uničijo že nizke prenapetosti.
Glede na višino panelov, ki so dvignjeni nad samo streho, tega ne moremo zagotoviti s klasično strelovodno mrežo, ki se običajno montira na strehe. Lahko pa to zagotovimo z lovilnimi palicami. Običajno se po delu strehe, kjer ni sončne elektrarne načrtuje klasičen strelovod, na področju kjer je sončna elektrarna pa se okoli panelov načrtuje strelovodni obroč, na katerega se montirajo lovilne palice. Same lovilne palice morajo biti dovolj visoke, sicer s palicami ne ščitimo cele površine panela pred udarom strele.
Zelo priporočljivo je, da strelovod in kovinska konstrukcija skupaj s paneli v nobeni točki nista povezana. Sta fizično popolno ločena med seboj. Ob udaru strele bo namreč tok strele stekel po celotni mreži strelovoda. Krajša in bolj prevodna je strelovodna pot, večji delež toka bo tekel po njej. V primeru, da je kovinska konstrukcija spojena s strelovodom, bo določen delež toka strele stekel po njej, preko panelov in razsmernikov v samo hišno električno instalacijo in pri tem uničil vse električne naprave, povzročil požar. Zato mora biti sončna elektrarna ločena od strelovoda. Še vedno pa morata strelovod in sončna elektrarna imeti skupno ozemljitev. To pa dosežemo, da ozemljitev kovinskih delov sončne elektrarne spojimo z vodnikom preseka vsaj 6 mm2 na skupno ozemljitev v električni omari. S to povezavo smo dosegli, da v normalnem stanju ni napetostne razlike med strelovodom in ozemljitvijo.
Strelovodni vodniki in palice pa morajo biti tudi za določeno varnostno razdaljo oddaljeni od kovinskih delov elektrarne, sicer tok strele preskoči prekratko razdaljo in tako steče na same sončne panele in električno instalacijo v hiši. Varnostna razdalja je odvisna od dolžina vodnika, materialov in jo izračuna načrtovalec za strelovod. Običajno se giblje od nekaj 10 cm pa tudi do pol metra in več. Ne večini eno stanovanjskih streha je dolžina 25 centimetrov že dovolj.
NEIZOLIRANI STRELOVOD
Na posameznih strehah pa imamo primere, ko varnostne razdalje ni mogoče zagotoviti že zaradi same konstrukcije strehe in podobno. V takšnih primerih strelovod spojimo s kovinsko konstrukcijo sončne elektrarne, ki je spojena na ozemljitev. S tem se izognemo ognjenemu električnemu obloku, ki ob preskoku nastane. Varnost pa zagotovimo z izbiro ustreznih prenapetostnih zaščit, ki prestanejo tudi direktni udar strele.
PRENAPETOSTNA ZAŠČITA
Prenapetostna zaščita je drugo področje, ki je pri načrtovanju sončne elektrarne zelo pomembno. Četudi udar strele ni v samo sončno elektrarno, se ob udaru strele v okolico pojavijo motnje v napetosti, ki lahko povzročijo uničenje električne opreme. Zato je priporočljivo na vse povezovalne kable med sončnim kolektorjem in ostalo opremo na enosmerni strani vgraditi prenapetostno zaščito za enosmerne napetosti. Na trgu je to PV prenapetostna zaščita za napetosti 750V ali 1000V in se jih pri vseh večjih sončnih elektrarnah redno vgrajuje. Ali je PV prenapetostna zaščita razreda 1 ali 2, je odvisno od samega strelovoda. V primeru izoliranega strelovoda je dovolj prenapetostna zaščita razreda 2, sicer mora biti razred 1. Prenapetostna zaščita mora biti montirana tudi na strani porabnika in tudi prenapetostna zaščita razreda 1 na kablu, ki prihaja s strani Elektra v samo zgradbo. Pravilen izbor prenapetostnih zaščit naj načrtuje projektant sončne elektrarne.
Vsekakor pred izdelavo sončne elektrarne na hiši priporočam, da nas pokličete in vam svetujemo SE še preko vidika zaščite pred udarom strele. Sami izvajalci zaradi nizke cene nanjo običajno pozabijo. Vendar ko gori, je prepozno.
Boris Grmovšek, el.ing
