Odstraňování problémů se zařízením pro rychlé vypínání 101

Požární bezpečnost je nejdůležitější věc, kterou je třeba mít na paměti, pokud jde o solární energii. Četné solární předpisy snižují riziko požáru, ale musí být pravidelně aktualizovány, aby se snížilo nebezpečí pro hasiče při plnění jejich úkolů na budovách nebo v budovách s PV pole.

Mnoho zemí upřednostňuje bezpečnostní opatření, aby to zaručilo funkce solární energie bezpečně a umožňuje hasičům a dalším záchranářům přejít do oblasti požární bezpečnosti. V této situaci lze použít rychlé vypnutí. 

Podívejme se podrobněji na kritéria rychlého odstavení a zjistěte, proč je pro všechny solární instalátory a vlastníky systémů klíčové, aby je znali.

Jak to funguje? 

Jedno Národní elektrický zákon zavedl požadavek na rychlé vypnutí jako požadavek na elektrickou bezpečnost ve Spojených státech (NEC). 

Sluneční PV systémy musí mít metodu pro odpojení nebo snížení napětí solárních modulů na střeše, aby splnily toto kritérium. To vyžaduje přidání vypínače „zapnuto nebo vypnuto“.

Rychlé vypnutí poskytuje instalátorům solárních panelů nebo hasičům bezpečný způsob, jak zastavit nebo snížit napětí a proud z fotovoltaického pole, což jim umožňuje pracovat bezpečně a produktivně a zároveň se vyhýbat elektrickým rizikům.

Střídače mají schopnost se vypnout, aby se přerušil tok energie generované moduly skrz ně. Solární panely však budou i nadále vyrábět elektřinu, dokud bude slunce vycházet, a přivedou napětí a proud na vodiče, které spojují panely se střídačem.

Vypnutím nebo snížením napětí na vaší střeše na úrovni modulu se sníží nebo zcela eliminuje možnost, že hasič dostane šok nadměrným napětím vycházejícím ze solárních modulů.

Střídač a zařízení pro rychlé vypínání na úrovni modulu spolu musí komunikovat v souladu s americkým národním elektrickým kódem a společně tvoří systém.

Proč by zařízení pro rychlé vypnutí přestalo fungovat? 

Zařízení pro rychlé vypnutí je druh mikroinvertoru nebo výkonové elektroniky na úrovni modulu (MLPE). Jsou vybaveny nástroji, které mohou vypnout a snížit výstupní napětí v celém solárním systému, aby se dodržely PV Předpisy pro rychlé vypnutí.

A konečně, systém rychlého vypnutí vyžaduje invertor. Elektřina generovaná solárními moduly se přeměňuje na užitečnou energii pro váš domov prostřednictvím invertoru (více informací o tomto procesu najdete v našem předchozím blogu). Uvnitř měniče je několik iniciátorů rychlého vypnutí.

Tyto tři komponenty jsou známé jako fotovoltaické zařízení pro rychlé vypínání. Tato zařízení umožňují systém rychlého vypnutí při snížení napětí na bezpečnou úroveň. Pro účely rychlého vypnutí musí být PVRSE a PVRSS uvedeny na seznamu UL. Spínač rychlého vypnutí může přestat fungovat, pokud tyto části nefungují správně.

Kroky k identifikaci běžných selhání zařízení pro rychlé vypnutí 

Hlubší změna ve světové energetické struktuře vedla k rozšíření nového energetického systému, který jako primární palivo využívá novou energii, ak nárůstu počtu staveb se střešními fotovoltaickými systémy. 

Ať už se jedná o domácí systém nebo průmyslovou a komerční elektrárnu, předpokládá se, že instalovaný výkon fotovoltaiky se výrazně rozšíří a bezpečnostní otázky s tím spojené vždy přitahovaly pozornost průmyslu.

• Vypnutí zařízení v případě nouze

Řešení musí být důvěryhodná, protože bezpečnost hasičů vyžaduje vypnutí na úrovni modulu. Pole musí být úspěšně vypnuto a deaktivováno, když je rychlé vypnutí umožněno zařízeními pro rychlé vypnutí. 

Hasiči předpokládají, že pole je ve skutečnosti bez energie, takže pokud se tak nestane, riziko může být dokonce větší, než by bylo bez postupu úplného vypnutí.

Jak tedy zajistíme bezpečné přepínání? Mechanické DC odpojovače, jako jsou ty, které se používají u měničů, musí projít testováním v souladu s UL 98B. Kromě jiných bezpečnostních testů tato norma nařizuje testování za podmínek, které jsou podobné těm, ve kterých má odpojovač fungovat. 

Dnešní polovodičové stejnosměrné přepínače jsou naproti tomu testovány pouze podle UL1741 a používají se v souladu s vypínáním na úrovni modulu. Na DC odpojovač nebo bezpečnostní spínač se UL 1741 nevztahuje. 

Pracovní prostředí pro zařízení MLPE je ve skutečnosti drsnější než pracovní prostředí pro typické DC odpojení na nebo na měniči. Doporučuje se otestovat funkci rychlého vypnutí mimo rozsah normálních provozních teplot.

• Detekce poruchy oblouku a správná odezva na vypnutí

Elektrický šum může být produkován elektronickými součástkami. Na stejnosměrné straně solárního systému to obvykle není problém. Při použití dnešních zařízení pro rychlé vypínání se však hladiny hluku mohou dramaticky zvýšit a bránit přesné detekci poruchy oblouku. 

Přerušovač obvodu při chybě oblouku (AFCI) Algoritmy sledují stejnosměrný proud a napětí sluneční soustavy a hledají specifické rysy (jako jsou náhlé výkyvy), které připomínají oblouky. Svou detekci zakládají na sbírce signatur oblouku, které popisují, jak vypadá typický oblouk. 

Jedno AFCI se aktivuje k uhašení oblouku nebo zastavení případného oblouku dříve, než dojde k jakémukoli poškození, pokud detekované proudové a napěťové vzory připomínají podpis oblouku. The AFCI Algoritmus má potíže s rozlišením skutečného oblouku, když je elektrický šum produkován rychlým vypínací zařízení (například z optimalizátorů přepínání frekvencí) poskytuje signály, které připomínají skutečné oblouky. 

Kvůli rozruchu je vyšší pravděpodobnost nepříjemného zakopnutí nebo, což je ještě horší, že si skutečného oblouku nevšimnete. Kromě toho může být ironií, že tento zvláštní hluk interferuje s vypínacími signály některých systémů, takže je obtížné věřit, že se v případě potřeby vypnou.

• Identifikace počtu připojení pro menší riziko oblouku

DC konektory jsou hlavním přispěvatelem k sériovým obloukům v a PV pole, podle výzkumu Fraunhoferova institutu v Německu a BRE National Solar Center ve Spojeném království. Problémy s DC konektorem mají obvykle jednu ze dvou hlavních příčin:

1. Chyby při instalaci: Nejčastějšími chybami při instalaci jsou nesprávné krimpování na místě a konektory, které nejsou zcela nainstalovány, což obojí vede ke slabým spojům, které mohou způsobit jiskření. 

2. Mezi běžné chyby patří použití nesprávných krimpovacích nástrojů, nepřesná instalace konektorů nebo nedostatečné zaškolení při instalaci.

Stejnosměrné konektory od různých výrobců se označují jako neodpovídající připojení. Nekompatibilita způsobuje uvolněná spojení, korozi, pronikání vody a proměnlivé chování při tepelné roztažnosti.

Jakákoli metoda rychlého vypnutí, která podstatně zvýší počet bodů připojení, může způsobit, že systém bude nebezpečnější.

• Zjištění životnosti zařízení

Přijetí solární energie je řízeno nákladovou efektivitou, proto je důležité, aby technologie rychlého odstavení nezvyšovaly náklady na systém na úroveň, která je pro spotřebitele mimo dosah. Solární systémy jsou také investicí na více než 20 let. Systémy s menším počtem dílů a systémy, které nevystavují elektroniku drsným podmínkám na střeše, by měly být spolehlivější.

Při hodnocení technologií rychlého odstavení dostupných na trhu by měla být na prvním místě bezpečnost, po níž následují dodatečné náklady.

Rychlá odstávka byla původně zahrnuta v národním elektrickém kodexu (NEC) z roku 2014, aby poskytla hasičům snadný způsob, jak během nouzové situace odpojit stejnosměrné vodiče solárního systému a udržovat bezpečné prostředí na střeše budovy. 

Je to proto, aby na typickém solárním systému stringového invertoru zůstal stejnosměrný vodič ze solárního systému živý, když svítí slunce i po vypnutí střídače.

2017 NEC změnil standardy pro rychlé vypnutí na základě toho, jak blízko PV systémové vodiče jsou k PV hranice pole, což je nyní oblast, která sahá 1 stopu (305 mm) ve všech směrech od pole.

Do 30 sekund po zahájení rychlého vypnutí, PV obvody uvnitř budov, které jsou mimo hranice více než 3 stopy (1 m) od místa vstupu, musí být omezeny na maximálně 30 voltů.

S účinností od 1. ledna 2019 je nutné využít jednu z následujících tří alternativ PV obvody, které jsou uvnitř hranice pole:

Jedno PV pole musí být uvedeno nebo pole označeno jako a PV pole s rychlým vypnutím. Takový PV pole musí být nastaveno a používáno v souladu s pokyny uvedenými v označení pole nebo seznamu pro rychlé vypnutí PV pole.

PV vodiče uvnitř obvodu nebo méně než 3 stopy (1 m) od místa, kde jimi proniká povrch budovy, musí být omezeno na ne více než 80 voltů do 30 sekund od zahájení rychlého vypnutí.

PV pole instalovaná více než 8 stop od nechráněných uzemněných vodivých prvků nebo země a postrádající způsoby zapojení a vodivé části jsou vyňaty z předpisů.

Expanze nového energetického systému, který jako hlavní palivo využívá novou energii, a nárůst počtu budov se střešními fotovoltaickými systémy jsou výsledkem hlubší transformace globální energetické struktury.

Očekává se, že instalovaný výkon fotovoltaiky dramaticky vzroste, bez ohledu na to, zda se jedná o domácí systém nebo průmyslovou a komerční elektrárnu, a bezpečnostní obavy s tím spojené vždy přitahovaly pozornost průmyslu.

Interakce Rapid Shutdown s invertory a optimalizátory výkonu

Zatímco jiné invertorové systémy potřebují pro rychlé vypnutí další komponenty, jiné již v zásadě vyhovují rychlému vypnutí na úrovni modulu (NEC 2017 a novější).

Nejoblíbenější volbou invertorů pro rezidenční solární panely ve Spojených státech jsou mikroinvertory a systémy optimalizace výkonu. Naštěstí optimalizátory napájení a mikroinvertory fungují na místě panelu a mají zabudované funkce rychlého vypnutí.

„Aby byly v souladu s NEC 2017 nebo NEC 2020, možná budete muset nainstalovat modulovou výkonovou elektroniku (MLPE), pokud instalujete samotný stringový střídač. Mělo by to fungovat, pokud zkombinujete optimalizátory výkonu s řetězcovým invertorem, jako to dělá SolarEdge.

Když však další státy začaly implementovat NEC 2017, mnoho výrobců řetězcových invertorů a dalších solárních společností vyvinulo nové technologie MLPE s možností rychlého vypnutí, takže optimalizátory výkonu nebyly vaší jedinou volbou pro rychlé vypnutí. Tyto MLPE navržené výslovně pro rychlé vypnutí jsou často ekonomičtější volbou než přidání optimalizátorů napájení nebo mikroinvertorů.

Zatímco některé invertorové systémy mohou spustit rychlé vypnutí bez potřeby dalších komponent, jiné ne. Optimalizátory výkonu a mikroinvertory oba obsahují vestavěné funkce vypnutí. Abyste byli v souladu s kódem NEC 2017, možná budete muset přidat zařízení na úrovni modulu, pokud máte střídač stringů.

Než provedete jakékoli úpravy svého systému solárních panelů, měli byste zkontrolovat, zda váš systém splňuje kritéria rychlého vypnutí, protože budete zkontrolováni na totéž. Chcete-li najít nejlepší komponenty pro rychlé vypnutí pro váš systém, můžete vyhledat odbornou pomoc.

Optimalizátory napájení dodávají nízkonapěťové stejnosměrné napětí do centralizovaného střídače pro konverzi na střídavé napětí v souladu se sítí a mikroinvertory převádějí stejnosměrné nízké napětí na střídavé napětí v souladu s veřejnou sítí. Střídavá energie je poté exportována do elektrické sítě pro použití zátěží na místě nebo exportována do sítě pro použití ostatními, když je k dispozici rozvodná síť. 

Tyto MLPE přestanou produkovat střídavý proud a již nejsou schopny dodávat střídavé napětí nebo proud do výstupních obvodů střídače nebo do sítě, čímž splňují požadavky článku 690.12, když síť selže nebo PV AC obvody systému jsou odpojeny od rozvodné sítě střídavým jističem, odstraněním elektroměru nebo jiným způsobem AC odpojení.

Když se přeruší střídavé napájení systémového měniče, systémy s optimalizátory výkonu dosáhnou rychlého vypnutí. 

Střídač dodává signál do optimalizátorů, aby mohly automaticky snížit výstupní napětí na jeden volt při ztrátě střídavého signálu. V tomto případě by průměrných 350 voltů řady 18 panelů s optimalizátory bylo sníženo na 18 voltů.

Vzdálenost zakončení 10 stop pro stejnosměrné vodiče uvnitř PV pole by bylo zmenšeno na hranici 1 stopy jako součást změny článku 2017 navržené NEC v roce 690.12. Navíc by to zachovalo stávající omezení vodiče 30 voltů a zároveň by potřebovalo omezení 80 voltů uvnitř pole uvnitř hranice jedné stopy. 

V důsledku toho by bylo nutné na dálku vypnout každý jednotlivý panel z hlavního vypínače. Napětí řetězce mezi panely a boxem pro rychlé vypínání může stále existovat až do 600 voltů DC, a proto by systémy rychlého vypínání, které se nyní používají podle kritérií NEC z roku 2014, nesplňovaly toto nové kritérium. 

Tento nový plán v podstatě vyžaduje nějaký druh zařízení pro vypínání v poli nebo na úrovni modulu pro všechny střechy PV systémy.

Ačkoli není jasné, jak by nové 80voltové omezení uvnitř pole zlepšilo bezpečnost hasičů a dalších záchranářů, dodatečné pravidlo může ve skutečnosti snížit bezpečnost instalátorů. 

Kde je obava z dlouhého času, který musí instalátoři strávit výměnou vadných nebo opotřebovaných zařízení na úrovni modulů, pokud je solární průmysl nucen zavést přísnější vypínání na úrovni modulů? 

Musíte vzít v úvahu, že servisní pracovníci budou mít větší pravděpodobnost pádů, které jsou hlavní příčinou pracovních úmrtí ve stavebnictví.

S malým nebo žádným zvýšením výkonu se toto zvláštní pravidlo NEC pro rok 2017 k článku 690.12 zvýší PV složitost systému, riziko instalace a údržby, náklady a potíže se spolehlivostí, které budou mít dopad na budoucí potenciál střechy PV zařízení. 

Takové úpravy je třeba dobře promyslet. Zdá se, že NEC se snaží vyřešit problém, který možná ani neexistuje.

Kritéria NEC 2017 znamenají pokrok v oblasti bezpečnosti PV systémy. Na trhu existuje několik návrhů a zařízení, která splňují kontrolní kritéria NEC kódu. Využijte systém rychlého vypnutí, abyste ochránili sebe i své PV systém bezpečně.

Musíte se ujistit, že aktualizujete svůj solární systém v souladu s aktualizovanými požadavky zařízení pro rychlé vypínání ve vašem státě, pokud váš stát má kódy pro bezpečnost vašeho PV systém.

Elektřina se vyrábí pomocí pole solárních panelů, které poskytují stejnosměrný proud (DC). Střídavý proud (AC), který mohou využívat vaše spotřebiče, je vytvářen invertory. Větší střídače mohou být umístěny v blízkosti elektroměru budovy nebo hlavního distribučního panelu, nebo může systém zahrnovat četné malé, samostatné střídače připojené k jednotlivým solárním panelům.

Většina elektrických vedení budovy je vedena potrubími podél exteriéru. Odpojovač střídavého proudu je obvykle instalován v blízkosti hlavního rozvodného panelu domu nebo elektroměru. Každý odpojovací spínač musí mít štítek označující, ke kterému solárnímu poli je připojen.

Vypínačem se přeruší pouze připojení domu k solárnímu poli. Panely mohou lidi šokovat, protože nadále produkují stejnosměrný proud. The solární energie systém bude nadále vyrábět elektřinu, pokud má záložní baterii.

Mějte na paměti, že solární panely budou fungovat tak dlouho, dokud bude slunce venku. Solární panely mohou být nebezpečné, stejně jako jakýkoli jiný elektrický zdroj. 

Mějte na paměti nebezpečí a udržujte bezpečnou vzdálenost od jakéhokoli elektrického zařízení, pokud máte solární panely umístěné na střeše nebo na jiném místě na vašem pozemku. Pohotovostní pracovníci by měli být informováni o nebezpečích spojených se solárními panely.

Tipy pro zdravé solární zařízení pro rychlé vypínání

Kdykoli je slunce venku, vodiče v systému solárních panelů se elektricky nabijí.

Neexistuje žádný bezpečný způsob, jak zastavit proud procházející těmito vodiči bez mechanismu rychlého vypnutí.

Napájení nelze vypnout pouhým vypnutím solárního invertoru, na rozdíl od toho, co většina lidí věří. Solární panely by stále vyráběly elektřinu a elektrické spoje spojující solární panely by stále vedly elektřinu.

Každý, kdo přijde do kontaktu se systémem solárních panelů, je vystaven riziku úrazu elektrickým proudem kvůli tomuto živému proudu, včetně záchranářů, kteří mohou být přivoláni k incidentu na vaší střeše.

Hasiči jsou obzvláště zranitelní, protože často větrají hořící budovy vrtáním otvorů do zdí nebo střech, které by je mohly dostat do přímého kontaktu s vodiči nebo kabely systému solárních panelů.

Tento problém řeší solární zařízení pro rychlé vypínání, které okamžitě odpojí napájení systému solárních panelů a eliminuje riziko úrazu elektrickým proudem pro každého, kdo leze na střechu.

Pár tipů pro zdravé solárko zařízení pro rychlé vypínání jsou: 

• Nainstalujte „uvedený“ nebo na místě označený systém rychlého vypnutí

Slovo „listed“ pochází z prvního názvu certifikačního programu UL, který byl vytvořen před více než stoletím. 

National Electric Code obsahuje slovo „uvedeno na seznamu“, ale neuvádí, že systémy a produkty musí mít certifikaci UL; spíše pojednává o obecných kvalitách organizací, které by takovou certifikační službu poskytovaly. 

Ačkoli UL očividně věří, že by výrobci měli certifikovat své produkty pro rychlé vypnutí prostřednictvím UL, mohou být schopny pomoci i jiné národní renomované testovací laboratoře.

• Nainstalujte systém schopný snížit své napětí na 80 V během 30 sekund

Protože transformují vysokonapěťové stejnosměrné napájení na nízkonapěťové, bezpečnější střídavé napájení, které může klesnout na 80 V za 30 sekund, jsou mikroinvertory často považovány za přirozeně vyhovující pv rychlé vypnutí.

Testování po instalaci měničů je obtížné, ale společnost UL tyto testy proaktivně provedla, aby potvrdila, že konkrétní mikroměniče mohou dosáhnout prahové hodnoty 80 V.

• Nainstalujte BIPV systém bez kovových součástí, bez obnažených vodičů a do vzdálenosti 8 stop od uzemněného kovu

Kritéria NEC 2017 mohou splňovat solární šindele, dlaždice nebo jiné integrované budovy PV (BIPV) systémy, pokud nemají žádné odkryté kovové vodiče nebo kovové součásti, nebo pokud nejsou umístěny vedle žádného uzemněného kovu. Tyto systémy jsou drženy odděleně od vodivých a uzemněných součástí.

Závěr

To bylo vše, co byste jako firma zabývající se solárními instalacemi měli vědět. Celosvětově se vyvíjejí předpisy pro rychlé odstavení, které mají chránit hasiče, když pracují v blízkosti solární energie PV vybavení. Chcete-li se o těchto bezpečnostních výhodách dozvědět více, podívejte se Zařízení pro rychlé vypínání: Nepostradatelná bezpečnostní řešení pro fotovoltaické systémy.

Systém rychlého vypínání (PVRSE) vyžadovaný NEC používá řadu zařízení ke snížení napětí na bezpečnou úroveň (PVRSS). Pro splnění požadavků NEC jsou vyžadovány komponenty, jako jsou invertory, iniciátory a zařízení pro rychlé vypínání, jako jsou MLPE nebo mikroinvertory.

Můžeš Kontakt přední výrobce zařízení pro rychlé vypínání, pokud hledáte dodavatele pro své podnikání.