Jak správně sloučit sluneční soustavu

Solární panely se v poslední době staly mnohem běžnějšími, protože lidé na celém světě se začínají posouvat směrem k ekologičtějšímu a udržitelnějšímu způsobu života. Přechod mimo síť vyžaduje, aby někteří lidé byli schopni dělat své vlastní domácí práce, a za takových okolností je nezbytné vědět, jak správně zapojit solární panely. 

Ve většině případů je vyžadována pojistka solárního systému mezi solárním panelem a jeho regulátorem nabíjení, protože pojistky a jističe chraňte kabeláž před přehřátím. Tím se také zabrání vznícení nebo poškození jakýchkoli spotřebičů v případě zkratu. Pokud jsou však solární panely zapojeny do série, pojistka je vyžadována jen zřídka.

Co je solární pojistka?

Solární pojistka je druh pojistky speciálně určený pro solární systémy, slouží jako kritická linie obrany proti elektrickým poruchám ve vašem solárním systému. Jsou určeny k ochraně solárního zařízení před přehřátím, přetížením nebo zkratem, který by mohl nastat. Když dojde k elektrické poruše, pojistka funguje jako slabý článek v obvodu, roztaví a přeruší spojení, aby se zabránilo toku nadměrného proudu. Solární pojistku lze vybrat na základě několika faktorů, jako je fyzická velikost a tvar, jmenovitý proud, vypínací schopnost a mnoho dalších.

Bez správného použití pojistek může zkrat nebo přetížení způsobit přehřátí vodičů, roztavení izolace a dokonce i požár. Pojistky pomáhají zmírnit tato rizika tím, že rychle přeruší tok elektřiny dříve, než dojde k poškození. Také chrání vaše solární panely před zpětným proudem, ke kterému může dojít, když se panel stane zastíněným nebo vadným, což může způsobit, že odebírá proud z jiných panelů v řetězci.

Kdy tavit solární panely

NEC poskytuje pokyny pro jištění solárních panelů na základě zkratového proudu (Isc) panelů. Kód vyžaduje, aby jmenovitá hodnota pojistky byla alespoň 156 % Isc panelu. Pokud má například solární panel Isc 10A, minimální hodnota pojistky by byla 15.6A, zaokrouhlená nahoru na další standardní velikost pojistky 20A.

Sériové zapojení: Situace, které nepotřebujete pojistky

Když jsou solární panely zapojeny do série, proud protékající každým panelem je stejný. V této konfiguraci obvykle stačí k ochraně celého pole jedna pojistka na konci řetězce. Solární pole není nutné pojistkou, pokud je zkratový proud solárního pole menší než maximální sériová pojistka solárního panelu. Z následujících důvodů neexistuje žádná další ochrana ani výhody fúzí tohoto druhu pole:

Postupně jsou zapojeny tři 200W panely. Každý solární panel má maximální sériovou pojistku 15A a maximální sériový zkratový proud 10.2A, 9.8A, respektive 9.8A.

Vzhledem k tomu, že maximální jmenovitý proud sériové pojistky je 15A, můžeme předpokládat, že vnitřní vodiče, diody, spoje a další části skutečného solárního panelu vydrží proud maximálně 15A.

Protože zkratový proud pole je 10.2 A, je rozumné říci, že pokud by došlo ke zkratu nebo jiné poruše v jednom ze solárních panelů, panel by byl vybaven tak, aby situaci zvládl, protože zkratový proud nemůže překročit maximální jmenovité hodnoty pojistky panelu.

To nakonec nikdy nedovolí, aby se pojistka spálila. Zajistěte, aby pojistka neustále snášela nepříjemné údery, když funguje normálně. Z tohoto důvodu není pro tuto situaci podle kódu nutná pojistka.

Paralelní zapojení: když je nutné jištění

Pokud jsou však solární panely zapojeny paralelně, každý řetězec vede svůj vlastní proud. V tomto případě jsou vyžadovány pojistky pro každý paralelní řetězec, aby se zabránilo zkratu v jednom řetězci ovlivnit ostatní. NEC vyžaduje, aby každý paralelně připojený řetězec byl samostatně jištěn, přičemž jmenovitá hodnota pojistky nepřesahuje maximální jmenovitou hodnotu sériové pojistky panelů.

KDE POJISTIT?

Existují tři různá místa, kde lze pojistku nainstalovat do solárních panelů. První je mezi baterií a regulátorem nabíjení. Za druhé, může být umístěn mezi regulátor nabíjení a solární panely. A konečně, pojistka může být přítomna také mezi střídačem a baterií.

Pojistka nebo jistič nainstalované mezi regulátorem nabíjení a baterií může chránit před zkratem a přetížením. Tato pojistka by měla být dimenzována tak, aby zvládla maximální proudový výstup regulátoru nabíjení.

Pojistka mezi regulátorem nabíjení a solárním panelem účinně chrání před přehřátím vodičů a zároveň chrání spotřebič před jakýmkoli poškozením.

Pojistka nebo jistič instalované mezi bateriovou bankou a měničem mohou také chránit před zkratem a přetížením. Pojistka by měla být dimenzována tak, aby zvládla maximální odběr proudu střídače.

Jaký typ/velikost pojistky potřebujeme?

Pro fotovoltaické (FV) systémy pro bezpečný, spolehlivý a dlouhodobý provoz musí být pojistky správně dimenzovány. Na rozdíl od běžných aplikací pro rozvod elektrické energie a řízení jsou pojistky solárních systémů citlivé na zvláštní okolnosti. Dlouhodobé vystavení vlivům prostředí může vést k nenormálním okolním teplotám, které následně ovlivňují výběr vodičů, dimenzování a výkon pojistek. 

Kromě toho, PV moduly produkují nepřetržitý proud, na rozdíl od tradičních obvodů, které jsou typicky dimenzovány na základě trvalého zatížení, což vyžaduje další úvahy pro dimenzování pojistek. Vzhledem k těmto okolnostem existuje speciální technika dimenzování solárních pojistek PV systémy.

Pojistka solárního panelu 

Komerční solární panely s výkonem přes 50 wattů využívají kabely o průměru 10, které vydrží proudové toky až 30 ampérů. V takových případech není tavení nutné, pokud jsou panely propojeny v sérii. Situace se však výrazně mění, když jsou panely propojeny paralelně. Jsou-li například čtyři panely, každý dimenzovaný na 15 ampérů, zkrat v jednom z nich by mohl způsobit, že všech 60 ampérů bude nasměrováno na zkratovaný panel. To bude mít za následek, že vodiče vedoucí k tomuto panelu přijímají podstatně větší proud než 30 ampérů, což může způsobit vznícení tohoto páru vodičů. Proto je při paralelním zapojení klíčové instalovat pojistky na každý panel, aby se zabránilo nadměrnému toku proudu, který může vést k přehřátí a nebezpečí požáru.

Pojistka pro paralelní/slučovací skříň

A kombinátor box se používá v paralelním systému, který obsahuje pojistky a jističe pro každý panel a také jednu nebo více „kombinovaných“ pojistek, které se připojují k regulátoru nabíjení nebo střídači sítě. Před dimenzováním této „kombinované“ pojistky/jističe musíme nejprve vypočítat nejhorší možný proud, který poteče, na základě našich jedinečných panelů. Je důležité si uvědomit, že celkový proud všech pojistek ve slučovací skříni by neměl překročit maximální vstupní jmenovitý výkon regulátoru nabíjení nebo proudovou kapacitu vodičů vedoucích ze slučovací skříně.

Nabíječka k pojistce nebo jističi baterie

Protože zesilovače v nejhorším případě proudící do az a Modulace šířky pulzu (PWN) regulátor nabíjení je stejný, pojistka a velikost vodiče se mohou shodovat. Naopak MPPT regulátory nabíjení mají kapacitu jak snížit napětí, tak zvýšit proud tekoucí mezi regulátorem a baterií, což vyžaduje přepočet přesné velikosti vodiče a pojistky nebo nahlédnutí do manuálu regulátoru nabíjení. Například pro jejich regulátor nabíjení Solar Boost 50 (amp) společnost Blue Sky doporučuje nainstalovat 60ampérovou pojistku/jistič mezi zařízení a bateriovou banku. Ještě jednou vyberte drát se správným hodnocením.

Spojení mezi bateriovou bankou a střídačem

Poslední pojistka nebo jistič mezi bateriovým blokem a měničem by měly být dimenzovány na základě trvalého jmenovitého výkonu měniče a maximálního rázového proudu, který dokáže zvládnout. Správnou velikost pojistky nebo jističe zjistíte ve specifikacích výrobce měniče. Obecně platí, že pojistka by měla být dimenzována na 1.25 až 1.5 násobek jmenovitého trvalého proudu měniče. Například, pokud má váš měnič trvalý jmenovitý výkon 2000W při 24V, trvalý proud by byl 2000W÷24V = 83.3A. V tomto případě byste si vybrali pojistku nebo jistič s jmenovitým proudem mezi 105A a 125A.

Potřebné nástroje 

• Úhlový hledáček
• Úroveň torpéda
• rybí páska
• Křídová čára
• Aku vrtačka (14.4V nebo vyšší), více baterií
• Unibitové a vícenásobné vrtáky (dřevo, kov, zdivo)
• Hole viděl
• Děrování
• Momentový klíč s hlubokými objímkami
• Maticové ovladače 
• Kleště pro odizolování
• Krimpovací kleště
• Kleště s jehlovým nosem
• Čárové kleště
• Kleště na kluzné spoje
• Malé nůžky na kabely
• Velké nůžky na kabely
• AC/DC multimetr
• Pilka na kov
• Svinovací metr
• Deka, karton, nebo černý plast 
• Prodlužovací kabely pro velké zatížení
• Těsnící pistole
• Stahováky pojistek

Rozdíly mezi pojistkami a jističi

Pojistky a jističe slouží k ochraně vašeho solárního systému před elektrickými poruchami, ale fungují trochu odlišným způsobem. Pojistky jsou jednorázová zařízení, která se roztaví a přeruší obvod, když narazí na nadproud. Jakmile se pojistka přepálí, je třeba ji vyměnit.

Na druhé straně jističe lze po vypnutí resetovat. Používají mechanický spínač k přerušení obvodu, když je detekován nadproud. Jakmile je porucha odstraněna, lze jistič resetovat a obnovit napájení obvodu.

V solárních systémech se pojistky častěji používají pro menší proudy, jako jsou řetězce solárních panelů nebo mezi regulátorem nabíjení a baterií. Jističe se často používají pro aplikace s vyšším proudem, například mezi bateriovou bankou a střídačem.

Výběr vhodného typu pojistky

Při výběru pojistek pro váš solární systém je důležité zvolit správný typ a velikost. Nejběžnější typy pojistek používané v solárních aplikacích jsou:

• ANL (nožové) pojistky: Tyto pojistky se běžně používají v bateriových a invertorových obvodech a jsou dostupné ve velikostech od 20A do 750A.
• Pojistky Midget (ATC): Tyto malé pojistky ve stylu čepelí se často používají v řetězcích solárních panelů a slučovacích boxech s velikostí od 1A do 30A.
• Patronové pojistky: Tyto válcové pojistky jsou k dispozici v široké škále velikostí a často se používají v aplikacích s vyšším napětím.

Při výběru velikosti pojistky se vždy řiďte pokyny NEC a specifikacemi vašich solárních komponent. Pojistky by měly být dimenzovány tak, aby zvládly alespoň 156 % očekávaného proudu, zaokrouhleno nahoru na další standardní velikost pojistky.

Běžné chyby, kterým je třeba se vyhnout při fúzi sluneční soustavy

• Poddimenzované nebo předimenzované pojistky: Použití pojistky, která je příliš malá, může způsobit její předčasné spálení, zatímco použití příliš velké pojistky nemusí poskytnout dostatečnou ochranu. Vždy dimenzujte pojistky podle směrnic NEC a specifikací součástí.
• Zanedbání jištění paralelně zapojených panelů: Každý paralelně připojený řetězec musí být samostatně jištěn, aby se zabránilo zkratu v jednom řetězci ovlivnit ostatní. Selhání při jištění paralelních řetězců může vést k poškození a nebezpečí požáru.
• Nesprávné umístění nebo instalace pojistky: Pojistky by měly být instalovány co nejblíže ke zdroji energie a vždy na kladném vodiči. Nesprávné umístění nebo instalace může snížit účinnost pojistky a potenciálně způsobit poškození vašeho systému.

Správné techniky instalace pojistek

Při instalaci pojistek do vašeho solárního systému dodržujte tyto osvědčené postupy:

• Použijte správné držák pojistek nebo jisticí skříňku pro typ a velikost pojistky. Chcete-li se podrobněji seznámit s kryty komponent, přečtěte si prosím Držáky pojistek: Vše, co potřebujete vědět.
• Nainstalujte pojistky na kladný vodič co nejblíže ke zdroji napájení.
• Používejte správné velikosti vodičů a konektory, které zajistí pevné a bezpečné spojení.
• Každou pojistku nebo jistič jasně označte a uveďte jejich účel a jmenovité hodnoty.
• Udržujte pojistky a jističe čisté a bez koroze, v případě potřeby je vyměňte.

Údržba a řešení problémů

Pravidelná údržba a kontrola vašich solárních pojistek a jističů může pomoci předcházet problémům a zajistit dlouhou životnost vašeho systému. Pravidelně:

• Vizuálně zkontrolujte pojistky a jističe, zda nejeví známky koroze, poškození nebo přehřátí.
• Zkontrolujte připojení na těsnost a čistotu.
• Otestujte průchodnost pojistek pomocí multimetru, abyste se ujistili, že jsou stále funkční.
• Vyměňte všechny spálené pojistky nebo aktivované jističe a před obnovením napájení zjistěte příčinu poruchy.

Pokud zaznamenáte opakované selhání pojistky nebo vypnutí jističe, může to znamenat vážnější problém s vaším solárním systémem. Pro diagnostiku a vyřešení problému se poraďte s profesionálním solárním instalátorem nebo elektrikářem.

Závěr

Žádný solární panel který zahrnuje pojistku mezi panely a regulátorem nabíjení, je vysoce doporučeno, protože ochrání elektrické spotřebiče a zařízení před přepětím a zabrání přehřátí nebo vzplanutí vodičů v důsledku nadproudu. I když menší PV systém s panely zapojenými do série nemusí vyžadovat pojistku, vždy je vhodné mít jistotu, než litovat. Rychlá pojistka je nejbezpečnější možností systému. Odkazují na Beny pro lepší řešení pro solární systémy.