ELEKTRO 1/2013 29 ze zahraničního tisku Elektrické oblouky ve fotovoltaice Obecně lze říci, že po celém světě do-šlo v posledních letech k prudkému nárůstu počtu instalovaných fotovoltaických zaříze-ní. Ruku v ruce s tímto rozvojem fotovoltai-ky se kontinuálně vyvíjejí také bezpečnost-ní a kvalitativní standardy, které v současné době zajišťují poměrně vysokou úroveň bez-pečnosti a spolehlivosti těchto zařízení. Přesto je třeba tyto standardy neustále dál zdoko-nalovat a hledat ve fotovoltaic-kém systému další potenciálně slabá místa, která se pak musí zabezpečit vhodnými opatření-mi, díky nimž bude možné mi-nimalizovat bezpečnostní rizi-ka. Jedním z aktuálních témat je v této souvislosti vznik elek-trického oblouku a jeho hašení ve fotovoltaických systémech. Tato problematika je stručně popsána v dalším textu.Charakteristika elektrického oblouku Stejně tak jako v každém jiném elektrotechnickém zaří-zení, existuje také u fotovolta-ických systémů riziko vzniku elektrického oblouku. K vý-skytu elektrického oblouku může dojít v případě, že se mezi dvěma elektrodami, kte-ré mají vůči sobě určitou kri-tickou vzdálenost, objeví do-statečné elektrické napětí. Toto napětí způsobí mezi elektro-dami ionizaci plynu (zpravi-dla jde o vzduch). To zname-ná, že jsou vyráženy elektro-ny z atomů a molekul plynu a v důsledku tohoto procesu vzniká tzv. plazma tvořená elektrony a pozitivně nabitými ionty. Tato plazma, která může dosahovat teploty až několik tisíc stupňů Celsia, umožňuje tok elektrického proudu mezi elektrodami při současném vyzařování charakteristického světla elektrického oblouku. Vysoké tep-loty v elektrickém oblouku mohou v jeho průběhu způsobit značná poškození zaříze-ní, nebo vést v extrémním případě dokonce k zahoření a následnému požáru.Vznik elektrického oblouku Dojde-li v elektrickém obvodu k přeruše-ní vodiče, vytvoří se z jeho konců již dříve zmiňované elektrody, mezi kterými se nachá-zí plyn (např. vzduch). V závislosti na veli-kosti napětí a vzdálenosti mezi těmito konci vodiče (elektrodami) může dojít k „zapále-ní“ elektrického oblouku (obr. 1). Na zákla-dě nejrůznějších výzkumů bylo zjištěno, že elektrický oblouk může vzniknout již při na-pětí okolo 20 V a proudu o velikosti řádově několika ampérů. Vznik elektrického oblouku je přitom nezávislý na tom, zda je tento elek-trický obvod, ve kterém se nacházejí elektro-dy, napájen ze stejnosměrného, nebo střída-vého zdroje. Rozdíl mezi napájením takové-hoto obvodu stejnosměrným nebo střídavým napětím se projevuje v podstatě pouze v tom smyslu, že u střídavého obvodu se elektric-ký oblouk snadněji zháší. Je to dáno tím, že u střídavého systému dochází k periodickým změnám velikosti napětí (sinusový průběh), takže může dojít vždy při průchodu napětí nu-lou k samočinnému uhašení elektrického ob-louku. Pravdou sice je, že může dojít v další periodě při nárůstu napětí k opětovnému za-pálení elektrického oblouku, ale z dlouhodo-bějšího hlediska jsou tyto střídavé elektrické oblouky díky neustálému periodickému zhá-šení mnohem více nestabilní, než je tomu u elektrických oblouků napájených ze stej-nosměrných zdrojů.Typy elektrických oblouků u fotovoltaických zařízení V závislosti na umístění ve fotovoltaic-kém systému lze rozlišovat dva základní typy elektrických oblouků (obr. 2), a to paralel-ní a sériový.Paralelní elektrický oblouk Paralelním elektrickým obloukem je myš-lený takový oblouk, který se může vyskyt-nout buď mezi kladným a záporným pólem, nebo v uzemněných systémech mezi jedním ze dvou pracovních vodičů a zemí.Typickými zdroji chyb, které vedou ke vzniku paralelního elektrického oblouku u fo-tovoltaických zařízení, jsou:– zkraty (mezi kladným a záporným pólem) ve stejnosměrných rozváděčích,– vadná izolace u stejnosměrných hlavních vedení (kladný pól proti zápornému pólu nebo pracovní vodič proti zemi).Sériový elektrický oblouk Tento druh elektrického oblouku vzni-ká typicky při rozpojení kontaktů v proudo-vých obvodech.Typickými zdroji chyb, které vedou ke vzniku sériového elektrického oblouku u fo-tovoltaických zařízení, jsou:– neodborně krimpované (spojené bez páje-ní) stejnosměrné konektory, – vadné připojovací krabice solárních pane-lů,– velký ohmický (přechodový) odpor spáje-ných spojů mezi články solárního panelu,– neodborně uchycené kabely ve svorkách na stejnosměrné straně,– nesprávně dimenzované, popř. pro po-užití ve fotovoltaice nepřípustné jištění stringů. z německého originálu časopisu pv-praxis.de 3/2011, vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München, upravil Ing. Josef Košťál, redakce Elektro U fotovoltaických zařízení představují elektrické oblouky značné ohrožení jejich provozu. Není-li elektrický oblouk včas uhašen, může to mít nepříjemné důsledky pro celé fotovol-taické zařízení výpadkem počínaje a úplným zničením celého zařízení konče. Tento pro-blém lze uspokojivě řešit použitím speciálních bezpečnostních opatření.Obr. 1. Vznik sériového elektrického oblouku kontakty sepnuty vznik elektrického oblouku přerušení proudového obvodu střídač napájí dál síťstřídač je odpojen od sítěparalelní elektrické oblouky sériové elektrické oblouky Obr. 2. Sériové a paralelní elektrické oblouky ve fotovoltaic-kém systému