Молниезащита дома с солнечными панелями
Солнечные панели не притягивают молнию: вероятность удара в дом определяют его высота, форма и окружение, а панели на скате прибавляют к высоте считанные сантиметры. Но последствия удара — прямого или близкого — со станцией становятся дороже: на крыше появляется электроника, а в дом с крыши входят длинные кабели. Что делать, зависит от того, есть ли у дома внешняя молниезащита. Если есть — панели нужно правильно в неё вписать. Если нет — ставить её только из-за панелей не обязательно, а вот защита от перенапряжений и заземление нужны в любом случае.
Что меняется с появлением панелей
Молния «выбирает» точку удара на последних десятках метров пути, и решает здесь высота объекта над окружением. Металл на крыше сам по себе её не привлекает: дом с панелями и такой же дом без них поражаются одинаково часто. Меняется другое.
- Цена повреждения. На крыше и в доме теперь оборудование, чувствительное к импульсам.
- Путь в дом. Кабели панелей идут с крыши прямо к инвертору, а от него — в домашнюю сеть. Это готовая дорога для импульса.
- Контуры. Плюс и минус стринга образуют петлю, в которой магнитное поле близкого разряда наводит напряжение.
Воздействий три: прямой удар в здание, близкий удар с наводкой и удар в линию электропередачи с заносом импульса по проводам. Второе и третье случаются несравнимо чаще первого. От них защищают УЗИП и аккуратная трасса; от прямого удара — внешняя молниезащита.
Если молниезащита у дома есть
Внешняя молниезащита состоит из молниеприёмника (стержня, троса или сетки), токоотводов по стенам и заземлителя. Панели должны с ней сосуществовать по нескольким правилам.
Панели — внутри зоны защиты. Если станцию ставят на дом с уже существующей молниезащитой, нужно проверить, что панели не вышли за пределы защищённого объёма. Особенно это касается плоских кровель, где панели подняты на наклонных опорах.
Разделительное расстояние. Между элементами молниезащиты и рамами, конструкцией, кабелями станции оставляют зазор. Он нужен, чтобы ток молнии, идущий по токоотводу, не перескочил искрой на станцию. Величину рассчитывает проектировщик молниезащиты; для частного дома обычно выходит от нескольких десятков сантиметров до метра.
Расстояние выдержано — рамы с молниеприёмником не соединяют. Их подключают к системе уравнивания потенциалов дома отдельным проводником, обычно медным 6 мм². Ток молнии по станции не идёт, и на стороне панелей достаточно УЗИП типа 2.
Расстояние выдержать нельзя — например, металлическая кровля сама служит молниеприёмником, а панели закреплены на ней. Тогда рамы и конструкцию соединяют с молниезащитой намеренно, проводником не меньше 16 мм² меди, чтобы не было искрения. Но в этом случае часть тока молнии пойдёт и по кабелям панелей, поэтому на стороне постоянного тока нужны УЗИП типа 1+2 с обоих концов трассы, а кабель желательно вести в металлической трубе, заземлённой с двух сторон. Такой случай типичен для фальца — о креплении на нём рассказано в статье про фальцевую кровлю.
Кабели станции не ведут вдоль токоотводов и не пересекают их вплотную: параллельный проводник в сантиметрах от токоотвода получает максимальную наводку.
Тень от молниеприёмника. Стержень, стоящий вплотную к панелям с южной стороны, отбрасывает на них чёткую тень и снижает выработку всего стринга. Его располагают с северной стороны массива или на таком удалении, где тень уже размыта. Почему даже узкая тень так вредна, объяснено в статье о затенении панелей.
Сводная таблица решений
| Ситуация | Рамы и конструкция | УЗИП на стороне панелей | УЗИП на вводе сети |
|---|---|---|---|
| Молниезащиты нет, ввод кабелем в земле | На шину уравнивания потенциалов, медь 6 мм² | Тип 2: встроенный в инвертор или внешний, по длине трассы | Тип 2 |
| Молниезащиты нет, ввод воздушный | На шину уравнивания потенциалов, медь 6 мм² | Тип 2 | Тип 1+2 |
| Молниезащита есть, расстояние выдержано | На шину уравнивания; с молниеприёмником не соединять | Тип 2 с обоих концов трассы | Тип 1+2 |
| Молниезащита есть, расстояние не выдержано | Соединить с молниезащитой, медь не меньше 16 мм² | Тип 1+2 с обоих концов трассы | Тип 1+2 |
| Наземная установка в стороне от дома | На свой заземлитель, соединённый с заземлителем дома | У панелей и у инвертора | Тип 1+2 |
Как выбирать сами устройства и почему важна длина трассы, разобрано в статье УЗИП для солнечной станции; модели для обеих сторон — в разделе УЗИП.
Если молниезащиты нет
Требования ставить внешнюю молниезащиту на частный дом из-за того, что на нём появились панели, нет. Решение принимают по самому дому. Доводы «за» одинаковы с панелями и без них: дом стоит отдельно на открытом месте или возвышенности, он выше окружающих строений и деревьев, кровля из горючих материалов, грозы в местности часты. Необходимость оценивает проектировщик по действующим инструкциям по молниезащите зданий.
Без внешней молниезащиты обязательный минимум для станции такой:
- рамы и конструкция подключены к шине уравнивания потенциалов;
- УЗИП стоят и на стороне панелей, и на стороне сети;
- кабели проложены без петель;
- заземлитель дома исправен и измерен.
Чего делать не стоит — ставить самодельный стержень «на всякий случай». Молниеприёмник без рассчитанной зоны защиты, правильных токоотводов и заземлителя не защищает, а создаёт точку, куда разряд придёт с большей вероятностью, и дальше пойдёт по дому непредсказуемым путём.
Петля кабеля: мера, которая ничего не стоит
Напряжение, наведённое в контуре близким разрядом, пропорционально площади этого контура. Площадь определяется тем, как уложены плюс и минус стринга.
Возьмём ряд из 10 панелей шириной 1,13 м — длина ряда около 11 м. Плохой вариант: плюс уходит к инвертору от одного конца ряда, а минус огибает ряд с другой стороны, по краю крыши. Между проводниками оказывается вся высота панели, около 2 м, и площадь контура равна 11 × 2 = 22 м². Хороший вариант: обратный проводник уложен вдоль того же ряда, вплотную к перемычкам между панелями, а дальше плюс и минус идут рядом. Расстояние между ними — порядка 10 см, площадь контура 11 × 0,1 ≈ 1 м². Наводка меньше примерно в двадцать раз, а стоит это решение нескольких метров кабеля и внимания при монтаже.
Остальные правила трассы работают на то же: плюс и минус в одной трубе или лотке, а не по разным сторонам крыши; металлический лоток, заземлённый с обоих концов, работает как экран; кабели станции не лежат в одном жгуте с незащищёнными линиями. Подробно о трассе — в статье про прокладку кабеля от панелей до инвертора.
Один заземлитель на всё
По ПУЭ заземляющие устройства электроустановки здания и его молниезащиты, как правило, делают общими. Смысл понятен: если заземлителей два и они не связаны, то при разряде потенциал одного подскакивает на десятки киловольт относительно другого, и эта разность прикладывается ко всему, что соединяет две системы, — в первую очередь к инвертору с его кабелями.
Поэтому заземлитель молниезащиты, контур дома, шина щита, рамы панелей и защитные проводники УЗИП образуют одну связанную систему. Как она устроена и чем различаются системы TN-C-S и TT, читайте в статье о заземлении солнечной станции.
После грозы: что проверить
- Индикаторы УЗИП. Сменивший цвет модуль принял удар и подлежит замене — до следующей грозы он уже не защищает.
- Журнал инвертора. Сообщения о перенапряжении и об ошибках изоляции, появившиеся в ночь грозы, — повод для внимательного осмотра.
- Напряжение стрингов. Обходные диоды в коробках панелей — самая уязвимая часть. Пробитый диод замыкает треть панели накоротко. Если после грозы напряжение одного стринга стало ниже прежнего на величину, кратную трети напряжения панели, причина, скорее всего, в этом.
- Связь. Сетевые адаптеры, датчик тока, интерфейс батареи часто выходят из строя раньше силовой части.
Частые вопросы
Надо ли отключать станцию на время грозы?
Особого смысла нет. Наводка возникает в кабелях независимо от того, включён ли инвертор, а разомкнутые контакты выключателя импульс в несколько киловольт способен пробить. Правильно выполненные защита и заземление работают без участия человека.
Покрывает ли гарантия повреждение от молнии?
Как правило, нет: производители относят перенапряжения к внешним воздействиям. Это вопрос страхования имущества, а не гарантии. Наличие установленных УЗИП стоит зафиксировать в документах на станцию.
Металлическая кровля заземлена. Этого достаточно?
Заземлённая металлическая кровля может выполнять роль молниеприёмника, если это предусмотрено проектом: важны толщина листа, соединение листов между собой и токоотводы. Панели на такой кровле электрически связаны с ней через крепёж, поэтому действует строка таблицы «расстояние не выдержано».
Опасно ли находиться в доме с панелями в грозу?
Не опаснее, чем в доме без них. Обычные правила те же: не работать в щите и не прикасаться к инвертору и кабелям станции, пока гроза не прошла.