Os dispositivos de proteção contra surtos são equipamentos de proteção essenciais para sistemas de energia solar, resolvendo com eficácia os riscos exclusivos de surtos e sobretensões de cenários de geração de energia fotovoltaica (PV) e garantindo a operação-segura e estável de estações de energia solar a longo prazo. A necessidade de aplicação de SPD em sistemas de energia solar se reflete em múltiplos aspectos.
Primeiro, as centrais de energia solar apresentam um risco extremamente elevado de exposição a raios. A maioria dos sistemas fotovoltaicos são construídos em áreas abertas ao ar livre, como regiões montanhosas, desertos e áreas rurais abertas, sem abrigos altos. Conjuntos de painéis solares, caixas combinadoras externas e linhas de transmissão de energia remotas são altamente vulneráveis a descargas atmosféricas diretas e indiretas, que geram enormes sobretensões transitórias. Sem proteção SPD, os surtos de raios danificarão diretamente os painéis solares, inversores e equipamentos de distribuição de energia.
Em segundo lugar, os sistemas de energia solar sofrem com frequentes surtos de comutação interna. Os sistemas fotovoltaicos contêm equipamentos essenciais, como inversores fotovoltaicos, caixas combinadoras CC e dispositivos-de distribuição de energia conectados à rede. A conversão frequente de CC-CA, a conexão e a desconexão da rede e as alterações na carga de energia gerarão surtos de comutação e picos de tensão periódicos, que corroem gradualmente o isolamento do equipamento e aceleram o envelhecimento dos componentes sem supressão eficaz.
Terceiro, o equipamento fotovoltaico tem baixa tolerância a sobretensões e altos custos de manutenção. Inversores solares, controladores de carga e dispositivos conectados-à rede inteligente são equipamentos eletrônicos de potência de precisão com chips e circuitos sensíveis. Até mesmo surtos de sobretensão em nível de microssegundos-podem causar quebra de circuito, queima de equipamentos e desconexão da rede do sistema. O layout em grande-escala dos painéis solares e a distribuição descentralizada das estações levam a altos custos de manutenção e longos períodos de inatividade quando o equipamento é danificado.
Quarto, linhas de transmissão{0}}de longa distância amplificam os riscos de surtos. As estações de energia solar geralmente adotam transmissão por cabo de longa-distância para fornecer energia à rede. Cabos externos longos são propensos a induzir sobretensões sob tempestades e interferência eletromagnética, e a energia dos surtos se acumula ao longo das linhas, representando maiores ameaças aos equipamentos de energia dos terminais. Os SPDs podem conter sobretensões e desviar a energia dos surtos em nós principais para bloquear a transmissão dos surtos.
Quinto, os SPDs melhoram a eficiência da geração de energia e a estabilidade do sistema. Flutuações de tensão-induzidas por surtos causarão partidas e desligamentos frequentes dos inversores e produção de energia instável, reduzindo a eficiência da geração de energia solar. A instalação de SPDs estabiliza a tensão do sistema, reduz as taxas de falha de equipamentos, garante a geração contínua de energia-conectada à rede e melhora os benefícios econômicos das estações de energia solar.