Instalacje fotowoltaiczne a ochrona przeciwpożarowa
Wiele się mówi o nowych wymogach przeciwpożarowych dotyczących instalacji fotowoltaicznych, czego dokładnie dotyczą?
Z dniem 19.09.2020 r. została zmieniona ustawa Prawo budowlane (Dz.U. 2020 poz. 471). Zmiana dotyczyła instalacji fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej powyżej 6,5 kW. Wprowadzony został obowiązek uzgodnienia z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych projektu instalacji. Uzgodnienie odnosi się do zgodności z wymaganiami ochrony przeciwpożarowej. Ponadto wprowadzono obowiązek zawiadomienia organów Państwowej Straży Pożarnej o wykonaniu instalacji fotowoltaicznej.
W jaki sposób wykonać te instalacje, aby były zgodne z nowymi wymogami?
Należy zaznaczyć, że zagrożenia pożarowe w każdej sytuacji, dla każdej instalacji, nie tylko fotowoltaicznej, powinno być uwzględniane przez instalatorów. Nie ma jednoznacznej wykładni co do tego jak instalacje PV powinny być wykonane pod kątem ochrony przeciwpożarowej. W odniesieniu do samych instalacji PV na pewno sposób montażu przewodów, złączek i innych komponentów, prawidłowy dobór przewodów, zabezpieczenie instalacji przed przeciążeniem, a także powstaniem prądu upływu wymiernie wpływa na bezpieczeństwo pożarowe. Pewne wskazówki dotyczące prawidłowego wykonania przedstawia w formie poradnika Stowarzyszenie Branży Fotowoltaicznej Polska PV w wydanym „Fotowoltaicznym dekalogu dobrych praktyk” [1]. Omówione zostały m. in. kwestie montażu modułów PV, układania kabli, stosowanie odpowiednich narzędzi i materiałów dobrej jakości czy zapewnienie możliwości zdalnego wyzwolenia rozłączników prądu stałego (rys.1.).
Rys. 1. Widok wyłącznika nadprądowego po stronie DC z zainstalowanym wyzwalaczem oraz ogranicznik przepięć iPRD PV w obudowie przeznaczone do zabezpieczenia instalacji PV.
Norma PN-HD 60364-7-712 szczegółowo opisuje zastosowanie zabezpieczeń nadprądowych po stronie DC wraz z ich odniesieniem do wytrzymałości termicznej modułów PV czy zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych po stronie AC, które także pełnią funkcje ochronne przed ryzykiem pożaru. Należy pamiętać, aby wyłącznik różnicowoprądowy charakteryzował się czułością na prądy odkształcone – typ A lub B (rys.2.).
Rys. 2. Wyłącznik różnicowoprądowy iDK typu A o czułości 300 mA.
Ta sama norma nakazuje stosowne oznaczenie budynku z instalacją fotowoltaiczną (rys.3.) np. w złączu lub rozdzielnicy, do której podłączony jest falownik.
Rys. 3. Oznakowanie dla budynku z instalacją fotowoltaiczną.
Czy na jakieś aspekty wykonania instalacji fotowoltaicznych należy w sposób szczególny zwrócić uwagę?
Na pewno należy zwrócić uwagę na specyfikę instalacji prądu stałego i kwestii wygaszenia łuku, jeśli taki powstanie. Łuk elektryczny prądu stałego jest znacznie trudniejszy do wygaszenia niż łuk w instalacjach prądu przemiennego, w których to płynący prąd cyklicznie osiąga wartość zero. Z tego powodu na pewno należy ograniczyć do minimum możliwość powstania łuku w instalacji PV. Szczególnie istotnej jest staranne prowadzenie przewodów i zabezpieczenie ich przed narażeniami mechanicznymi, aby nie doszło do uszkodzenia izolacji i w konsekwencji powstania łuku elektrycznego. Rangę właściwego doboru urządzeń do rozłączania po stronie DC podkreśla również norma PN-HD 60364-7-712 [2]. Zgodnie z nią wszelkie urządzenia zainstalowane po stronie DC bez zdolności łączeniowej (np. podstawy bezpiecznikowe), które mogłoby być wykorzystane do rozłączenia obwodu, powinny być zabezpieczone przed nieumyślnym działaniem, właśnie z tego powodu, aby nie doszło do niekontrolowanego powstania łuku elektrycznego.
Fachowcy zwracają uwagę [3], że innymi istotnymi czynnikami są zwarcia, źle dobrane przewody, wtyczki złej jakości czy brak zastosowania ochrony przetężeniowej w instalacji (np. wyłączników nadprądowych).
Zabezpieczenia nadprądowe po stronie DC powinny być niewrażliwe na biegunowość, tzn. poprawnie wyłączać obwód przy przepływie prądu w obu kierunkach (np. przy powstaniu prądu wstecznego). Z tego powodu oferowane są odpowiednie serię wyłączników nadprądowych do instalacji PV np. seria C60PV-DC (rys.4.), które zostały zaprojektowane do tego typu zastosowania.
Rys. 4. Wyłączniki nadprądowe C60PV-DC, niespolaryzowane, pozwalają na zabezpieczenie przetężeniowe instalacji PV.
Ochrona przed pożarem to jedno, innym również budzącym wątpliwości wśród instalatorów zagadnieniem jest ochrona przeciwprzepięciowa i odgromowa instalacji PV. W jaki sposób zrealizować ochronę w tym przypadku?
Obecność instalacji fotowoltaicznej nie należy traktować jako coś nadzwyczajnego, jeśli chodzi o stosowanie ochrony odgromowej. Stosowane są te same normy (EN 62305) do oceny ryzyka, czy wyboru odpowiednich środków ochronnych przed wyładowaniami atmosferycznymi jak w przypadku obiektów bez instalacji fotowoltaicznych.
Oczywiście istotne jest wykonanie połączeń wyrównawczych części przewodzących instalacji fotowoltaicznych, czy zachowanie odstępów separacyjnych od instalacji odgromowej, jeśli taka jest wykonana na obiekcie. Sam układ przewodów również nie jest bez znaczenia, wymaga się takiego układania przewodów, aby unikać tworzenia pętli o dużej powierzchni co sprzyja indukowaniu prądów przy wyładowaniach atmosferycznych (rys.5.) Wreszcie należy zadbać o prawidłowy dobór ograniczników przepięć do ochrony falowników i modułów fotowoltaicznych po stronie DC, a także instalacji po stronie AC.
Rys. 5. Układ przewodów do modułów fotowoltaicznych ze zminimalizowaną powierzchnią pętli (po prawej) w porównaniu do układu z dużą powierzchnią pętli, sprzyjającej indukowaniu się prądów.
W przypadkach obiektów bez instalacji odgromowej lub z instalacją odgromową, dla której zachowano odstępy separacyjne od elementów instalacji PV, stosowanie ograniczników typu 2 po stronie DC jest wystarczające. Należy podkreślić, że zgodnie z Normą PN-HD 60364-7-712 stosowanie ograniczników typu 1+2 po stronie DC może zostać ograniczone tylko do przypadku, gdy obiekt jest wyposażony w instalację odgromową oraz nie zachowano odstępów separacyjnych między instalacją PV a odgromową. Same ograniczniki przepięć typu 2 powinny być zgodne z normą EN 50539-11 oraz najmniejsza wartość In: znamionowego prądu wyładowczego, w przypadku ograniczników II klasy probierczej powinna wynosić 5 kA. Stosując aparaty o wyższym prądzie znamionowym, np. 15 kA dla serii iPRD (rys.6.), możemy uzyskać znacznie większą żywotność urządzenia ochronnego.
Rys. 6. Ograniczniki przepięć serii iPRD PV-DC o największych trwałym napięciu pracy 800 i 1000 V przystosowane do pracy w instalacjach fotowoltaicznych.
To na co należy zwrócić uwagę, to że czasami stosowanie jednego ogranicznika przepięć po stronie DC (w pobliżu falownika) może być niewystarczające np. jeżeli odległość między falownikiem a wejściem kabla DC do budynku jest większa niż 10m.
Omówiliśmy już rolę wyłączników nadprądowych i ograniczników przepięć po stronie DC instalacji fotowoltaicznych. Czy stosowane są jeszcze jakieś inne zabezpieczenia?
Na pewno należy pamiętać o stosowaniu wyzwalaczy podnapięciowych czy wzrostowych do wyłączników. Pozwolą one na realizację awaryjnego odłączenia części DC np. poprzez przycisk grzybkowy. Po stronie DC stosowane są również rozłączniki izolacyjne (rys.7.), pozwalają one np. na bezpieczne rozłączenie instalacji wielołańcuchowej jednym aparatem z dołączonym wyzwalaczem.
Rys. 7. Rozłączniki izolacyjne C60NA-DC do instalacji PV.
Schemat typowej instalacji fotowoltaicznej przedstawiono poniżej.
Literatura:
2. PN-HD 60364-7-712 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 7-712: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania
3. Instalacje fotowoltaiczne - jak gasić?
Interesują Cię nowości produktowe, porady ekspertów, najświeższe promocje, specjalistyczne szkolenia, przygotowane specjalnie dla Ciebie przez Schneider Electric? Bądź z nami na bieżąco.
