دستگاههای حفاظت از نوسانات، تجهیزات حفاظتی ضروری برای سیستمهای انرژی خورشیدی هستند که به طور موثر خطرات بینظیر افزایش و اضافه ولتاژ سناریوهای تولید برق فتوولتائیک (PV) را حل میکنند و از عملکرد پایدار و ایمن در درازمدت ایستگاههای برق خورشیدی اطمینان میدهند. ضرورت کاربرد SPD در سیستم های انرژی خورشیدی از جنبه های متعددی منعکس شده است.
اولاً، نیروگاه های خورشیدی خطر مواجهه با صاعقه بسیار بالایی دارند. اکثر سیستم های فتوولتائیک در مناطق باز مانند مناطق کوهستانی، بیابان ها و زمین های باز روستایی بدون سرپناه بلند ساخته می شوند. آرایههای پانلهای خورشیدی، جعبههای ترکیبی در فضای باز و خطوط انتقال برق از راه دور در برابر صاعقههای مستقیم و غیرمستقیم که اضافه ولتاژهای گذرا ایجاد میکنند، بسیار آسیبپذیر هستند. بدون حفاظت SPD، موج رعد و برق مستقیماً به پانل های خورشیدی، اینورترها و تجهیزات توزیع برق آسیب می رساند.
دوم، سیستم های انرژی خورشیدی از نوسانات سوئیچینگ داخلی مکرر رنج می برند. سیستمهای PV شامل تجهیزات اصلی مانند اینورترهای فتوولتائیک، جعبههای ترکیبکننده DC و دستگاههای توزیع برق متصل به شبکه-میباشد. تبدیل متناوب DC{3}}تبدیل متناوب AC، اتصال و قطع اتصال به شبکه، و تغییرات بار قدرت، نوسانات سوئیچینگ دوره ای و افزایش ولتاژ را ایجاد می کند که به تدریج عایق تجهیزات را فرسایش می دهد و پیری اجزا را بدون سرکوب موثر تسریع می کند.
سوم، تجهیزات PV تحمل اضافه ولتاژ پایین و هزینه های نگهداری بالایی دارند. اینورترهای خورشیدی، کنترلکنندههای شارژ، و دستگاههای متصل به شبکه هوشمند-تجهیزات الکترونیکی قدرت دقیق با تراشهها و مدارهای حساس هستند. حتی افزایش ولتاژ در سطح میکروثانیه{3}}می تواند باعث خرابی مدار، فرسودگی تجهیزات و قطع شدن شبکه سیستم شود. طرحبندی بزرگ-پنلهای خورشیدی و توزیع غیرمتمرکز ایستگاه منجر به هزینههای تعمیر و نگهداری بالا و زمان طولانی از کار افتادن پس از آسیب دیدن تجهیزات میشود.
چهارم، خطوط انتقال مسافت طولانی، خطرات ولتاژ را تقویت میکنند. ایستگاههای برق خورشیدی معمولاً از انتقال کابلی از راه دور استفاده میکنند تا برق را به شبکه انتقال دهند. کابلهای بلند در فضای باز مستعد ایجاد ولتاژ اضافی تحت شرایط جوی رعد و برق و تداخل الکترومغناطیسی هستند و انرژی موج در طول خطوط جمع میشود و تهدیدات بیشتری را برای تجهیزات برق پایانه ایجاد میکند. SPD ها می توانند اضافه ولتاژها را مسدود کرده و انرژی موج را در گره های کلیدی منحرف کنند تا انتقال ولتاژ را مسدود کنند.
پنجم، SPD ها راندمان تولید برق و پایداری سیستم را بهبود می بخشند. نوسانات ولتاژ ناشی از ولتاژ{1}} باعث راه اندازی و خاموش شدن مکرر اینورترها و خروجی برق ناپایدار می شود و بازده تولید برق خورشیدی را کاهش می دهد. نصب SPD ها ولتاژ سیستم را تثبیت می کند، نرخ خرابی تجهیزات را کاهش می دهد، تولید برق متصل به شبکه را تضمین می کند، و مزایای اقتصادی نیروگاه های خورشیدی را بهبود می بخشد.