การป้องกันฟ้าผ่าในระบบโซล่าเซลล์
เจ้าของบ้าน/เจ้าของโรงงานหลายคนอาจจะมีคำถามว่าเมื่อมีการติดตั้งโซล่าเซลล์แล้วจะมีความเสี่ยงของการเกิดฟ้าผ่ามากขึ้นหรือ ต้องทำการติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าเพิ่มเติมหรือไม่ ในบทความนี้ผู้เขียนขอสรุปเกี่ยวกับการป้องกันและลดผลกระทบของฟ้าผ่าในระบบโซล่าเซลล์เพื่อใช้เป็นแนวทางในการออกแบบระบบโซล่าเซลล์ให้มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยแก่ผู้ใช้งานทุกคน
แนวทางการป้องกันและลดผลกระทบจากฟ้าผ่าในระบบโซล่าเซลล์
1.การติดตั้งสายดิน – เมื่อเกิดฟ้าผ่าโดยตรงใส่เสาล่อฟ้าหรือแผงโซล่าเซลล์ในพื้นที่ติดตั้งที่อยู่นอกขอบเขตรัศมีการป้องกันของระบบป้องกันฟ้าผ่าเดิมของอาคาร ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเราจะแนะนำให้มีระบบป้องกันฟ้าผ่าแยกต่างหากจากระบบโซล่าเซลล์ อย่างไรก็ดีหากต้องติดตั้งแผงโซล่าเซลล์อยู่นอกขอบเขตรัศมีการป้องกัน หรือการติดตั้งไม่สามารถรักษาระยะแยกระหว่างระบบโซล่าเซลล์กับระบบป้องกันฟ้าผ่าได้ (ทำให้ระบบโซล่าเซลล์ต้องรวมอยู่กับระบบป้องกันฟ้าผ่า) จะต้องมีการต่อสายดินเพื่อเป็นทางลงดินของกระแสไฟฟ้าและเชื่อมประสานศักย์ของระบบโซล่าเซลล์กับระบบป้องกันฟ้าผ่าโดยใช้ตัวนำทองแดงขนาดไม่น้อยกว่า 16 sq.mm.
สำหรับการติดตั้งโซล่าเซลล์บนอาคารที่ไม่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าหรือมีการติดตั้งที่สามารถรักษาระยะการแยกได้ ขนาดของสายดินที่แนะนำเพื่อความปลอดภัยควรใช้สายทองแดงขนาดไม่น้อยกว่า 6 sq.mm. และไม่ต้องทำการเชื่อมสายดินดังกล่าวเข้ากับระบบป้องกันฟ้าผ่า
เมื่อกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าไหลลงสู่ดิน ความต้านทานของดินจะทำให้เกิดความต่างศักย์ของหลักดินใกล้กับจุดที่โดนฟ้าผ่าสูงขึ้นช่วงขณะเมื่อเทียบกับหลักดินบริเวณใกล้เคียง และเพื่อป้องกันความต่างศักย์ที่แตกต่างกันนี้มาตรฐานจึงกำหนดให้มีการต่อเชื่อมหลักดินทั้งหมดเข้าด้วยกันด้วยตัวนำไฟฟ้าเพื่อประสานศักย์ไฟฟ้าให้เท่ากัน
2.การลดการเดินสายเป็นวงรอบ – เมื่อเกิดฟ้าผ่าขึ้น จะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในพื้นที่บริเวณรอบๆ สายไฟฟ้าที่มีการเดินเป็นวงรอบและมีพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่จะได้รับการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้าที่มากกว่าจากสนามแม่เหล็กฟ้าผ่าอันนี้ ดังนั้นมาตรฐานจึงแนะนำให้มีการเดินสายเพื่อลดขนาดพื้นที่วงรอบนี้
3.การติดตั้ง Surge Protection – แม้จะมีการติดตั้งสายดินและมีการใช้การเดินสายเพื่อลดพื้นที่วงรอบของตัวนำไฟฟ้าแล้วก็ตาม ไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากฟ้าผ่าก็อาจจะเกิดขึ้นในสายไฟฟ้าและทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบโซล่าเซลล์รวมถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นในบ้านที่มีการติดตั้งโซล่าเซลล์ได้ ดังนั้นในมาตรฐานการติดตั้งจึงแนะนำให้มีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟเกินชั่วขณะทั้งทางด้านไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับด้วย
เมื่อระยะการเดินสายระหว่างแผงโซล่าเซลล์และอินเวอร์เตอร์มากกว่า 10 เมตร มาตรฐานแนะนำให้มีการติดตั้ง surge protection ทั้งในบริเวณใกล้กับแผงโซล่าเซลล์และในบริเวณใกล้กับอินเวอร์เตอร์ สำหรับระบบที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าแยกต่างหาก สามารถใช้ DC surge protection เป็น class II ได้ ขนาดการนำกระแสไม่น้อยกว่า 5kA (8/20µs) ต่อขั้ว โดยตัวนำที่ใช้ในการต่อลงดินเป็นสายทองแดงขนาดพื้นที่หน้าตัดมากกว่า 6 sq.mm.
สำหรับการเดินสายไฟเชื่อมระหว่างอุปกรณ์ surge protection นั้นมีข้อจำกัดความยาวสายที่ต่อแยกออกมาจนถึง ground bar ไม่เกิน 50 เซนติเมตร (ระยะ a + b + c) และขนาดพิกัดของอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน (F1, F2) นั้นควรพิจารณาให้สอดคล้องกับพิกัดการทำงานของอุปกรณ์ surge protection
ปัจจุบัน อินเวอร์เตอร์จากผู้ผลิตชั้นนำในตลาดมักมีการติดตั้ง surge protection class II มาไว้ในตัวเครื่องอยู่แล้ว ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานทั่วไปเพื่อป้องกันระบบโซล่าเซลล์และลดผลกระทบจากฟฟ้าผ่าที่จะส่งไปจนถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆที่ต่อเชื่อมอยู่ แต่หากการติดตั้งอยู่ในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อฟ้าผ่า หรือมีสถิติการเกิดฟ้าผ่าบ่อยครั้ง หรือมีอุปกรณ์อิเลคทรอนิคที่มีความไวต่อไฟกระชาก การติดตั้ง surge protection ภายนอกเพิ่มเติมก็เป็นทางเลือกที่เหมาะสม เพื่อลดความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายแก่ระบบโซล่าเซลล์รวมถึงอุปกรณ์เชื่อมต่ออื่นๆด้วย
Ref:
