Güneş enerjisi santralleri, doğası gereği aşırı gerilime en açık elektrik tesislerinden biridir. Geniş alanlara yayılan panel dizileri, uzun DC kablo hatları ve açık arazide konumlanan invertörler, yıldırım ve anahtarlama darbeleri için adeta bir anten gibi davranır. Üstelik bu santrallerin yatırım geri dönüşü doğrudan üretim sürekliliğine bağlıdır; birkaç günlük bir invertör arızası, aylık üretim hedefini ciddi şekilde sarsabilir.
Fotovoltaik sistemlerde koruma, iki farklı elektriksel bölgede ele alınmalıdır: DC tarafı ve AC tarafı. DC tarafı, panel dizilerinden invertörün girişine kadar olan bölümü kapsar. Burada gerilim seviyeleri modern santrallerde 1000 V, hatta 1500 V'a kadar çıkar ve DC akımın sıfır geçişi olmadığı için ark söndürme çok daha zordur. Bu nedenle DC tarafında kullanılacak koruma cihazlarının, özellikle fotovoltaik uygulamalar için tasarlanmış ve test edilmiş olması gerekir; standart AC parafudrların DC devrede kullanılması ciddi güvenlik riski oluşturur.
AC tarafı ise invertör çıkışından şebeke bağlantı noktasına kadar uzanır. Bu bölgede koruma mantığı klasik alçak gerilim tesisatlarına benzer; invertör çıkışında ve ana AC panoda uygun sınıfta cihazlar kullanılır. Şebekeden gelen darbelerin invertör elektroniğine ulaşmasını engellemek, en az DC tarafını korumak kadar önemlidir. Çünkü invertör, hem DC hem AC bölgesinin ortasında yer alan ve her iki yönden gelen darbelere maruz kalan en değerli bileşendir.
Yıldırımdan korunma sistemi olan ve olmayan santraller arasında parafudr seçimi farklılık gösterir. Dış yıldırımlık sistemi bulunan sahalarda ve özellikle pasif yakalama uçları ile panel dizileri arasındaki ayırma mesafesinin korunamadığı durumlarda, DC tarafında doğrudan yıldırım akımını taşıyabilecek Tip 1 sınıfı cihazlar zorunlu hale gelir. Dış yıldırımlık sistemi olmayan ve yakın çevreden kaynaklanan darbelere karşı korunacak sahalarda ise Tip 2 cihazlar genellikle yeterli olur.
Kablo uzunlukları, koruma cihazlarının konumlandırılmasında belirleyici bir kriterdir. Panel dizisi ile invertör arasındaki DC hat 10 metreyi aştığında, hattın her iki ucuna da parafudr yerleştirilmesi önerilir. Aynı kural invertör ile AC pano arasındaki mesafe için de geçerlidir. Uzun hatlarda, tek bir noktaya konulan cihazın koruma etkisi mesafe arttıkça zayıflar; çünkü kablo endüktansı darbe geriliminin hattın uzak ucunda yeniden yükselmesine neden olur.
Bir güneş santrali için doğru koruma konfigürasyonunu belirlemek birçok değişkeni bir arada değerlendirmeyi gerektirir: sistem gerilimi, dizi akımı, yıldırımlık sisteminin varlığı, kablo mesafeleri ve topraklama düzeni. Bu değişkenleri tek tek hesaplamak yerine, Yılkomer'in sunduğu parafudr seçim aracını kullanarak sahanıza uygun cihaz sınıfını ve kademe yapısını kısa sürede belirleyebilirsiniz. Araç, hem DC hem AC tarafı için yönlendirme sunarak tasarım aşamasında zaman kazandırır.
Güneş santrallerinde haberleşme hatlarının korunması da unutulmamalıdır. İnvertörlerin izleme sistemine bağlandığı RS485 ve Ethernet hatları, sahada uzun mesafeler kat eder ve darbe için ideal bir giriş yolu oluşturur. İzleme sisteminin devre dışı kalması üretimi doğrudan durdurmaz, ancak arızaların fark edilmesini geciktirerek dolaylı kayıplara yol açar. Bu nedenle veri hatları için sinyal parafudrları, santral koruma konseptinin bir parçası olarak planlanmalıdır.
Bakım açısından güneş santralleri özel dikkat ister. Açık arazide çalışan cihazlar nem, toz ve sıcaklık dalgalanmalarına maruz kalır. Fotovoltaik parafudrlarda bulunan durum göstergesi düzenli olarak kontrol edilmeli, mümkünse uzaktan sinyal kontağı izleme sistemine entegre edilmelidir. Bahar ve yaz aylarında yıldırım aktivitesi artmadan önce yapılacak bir saha kontrolü, sezonun kayıpsız geçirilmesini sağlar.
Çatı üstü güneş sistemleri, arazi tipi santrallerden farklı bir risk profili taşır. Panellerin binanın üzerine yerleştirilmesi, bina içindeki elektrik tesisatı ile fotovoltaik sistem arasında doğrudan bir bağ kurar. Çatıya düşen ya da yakın çevreyi etkileyen bir yıldırım, hem panel hattı hem de bina tesisatı üzerinden darbe yayar. Bu nedenle çatı sistemlerinde, bina ana panosundaki mevcut koruma ile fotovoltaik sistemin korumasının birbiriyle uyumlu şekilde planlanması gerekir. Binada halihazırda bir koruma cihazı varsa, güneş sistemi için eklenen cihazların bununla koordineli çalışması sağlanmalıdır.
Küçük ölçekli sistemlerde bile koruma göz ardı edilmemelidir. 10 kW'lık bir çatı sisteminde invertör, toplam yatırımın önemli bir kısmını oluşturur ve arızası durumunda hem üretim hem de garanti kapsamı sorunlu hale gelebilir. Birçok invertör üreticisi, garanti şartlarında uygun aşırı gerilim korumasının bulunmasını talep eder. Dolayısıyla koruma cihazı, yalnızca teknik bir gereklilik değil aynı zamanda garanti hakkının korunması için de şarttır.
Sonuç olarak, güneş enerjisi santrallerinde aşırı gerilim koruması, yatırımın güvencesidir. DC ve AC bölgelerinin ayrı ayrı değerlendirilmesi, kablo mesafelerinin dikkate alınması ve fotovoltaik uygulamalara özel cihazların seçilmesi, invertör ve panel arızalarının önüne geçer. Doğru planlanmış bir koruma sistemi, santralin 25 yıllık ömrü boyunca üretim sürekliliğini korur.
