Forklaring af solafbrydelse: Typer, valg og installationstips

Hvad er en solafbrydelse, og hvorfor er den kritisk

En solafbryder er en afbryder på sit mest basale niveau. En manuel, simpel afbryder. Den fungerer ikke på en subtil måde: den afbryder bogstaveligt talt strømstrømmen mellem to punkter. Det er ikke så svært, men snarere hvor den er placeret, og hvorfor den er nødvendig. 'Hvorfor' er et spørgsmål om dyb sikkerhed. Jævnstrøm (DC) produceres, så snart solpaneler udsættes for lys. Solen har ikke en 'sluk'-knap. Denne uophørlige produktion udgør en stor og vedvarende trussel.

Tænk på brandmanden fra det lokale brandvæsen på et tag, der forsøger at ventilere en brændende bygning. Tænk på teknikeren, der reparerer en inverter. Tænk på forsyningsmanden, der arbejder på en transformer på gaden. Alle disse mennesker har brug for en sikker, verificerbar og tilgængelig måde at afbryde spændingen til de kredsløb, de skal berøre. En solafbrydelse tilbyder netop det. Det er et kompromisløst element i vedligeholdelsen, en første forsvarslinje i en nødsituation som f.eks. en brand, og et obligatorisk element i ethvert system for at blive betragtet som kompatibelt af en myndighed med jurisdiktion (AHJ) og for at overholde lokale regler.

Det handler ikke om bekvemmelighed, men om fuld kontrol. Disse enheder er påkrævet af National Electrical Code (NEC), især i artikler som 690.13 og 690.15, som er meget specifikke. Hovedkraften er princippet om elektrisk isolering. En tekniker skal være i stand til at åbne en kontakt manuelt, låse den i 'off'-positionen (en procedure kaldet Lockout/Tagout eller LOTO) og fortsætte med at arbejde med den viden, at kredsløbet er dødt. I mangel af dette er hvert solpanel altid en højspændingsfare. Det er ikke en designfejl, der mangler; det er en designfejl af største vigtighed.

Forståelse af de to hovedtyper: AC-afbrydelse vs. DC-afbrydelse

'Solafbrydelse' er et forvirrende udtryk, da det ikke er en enkelt enhed. Det defineres som to eller flere, essentielt forskellige elementer, der ikke kan bruges i flæng. Manglende evne til at skelne mellem dem er en udbredt og farlig fejltagelse. Inverteren er skillelinjen, den enhed, der konverterer panelernes jævnstrøm til vekselstrøm til dit hjem eller elnettet. Der er en afbrydelse på jævnstrømssiden (før inverteren), og der er en afbrydelse på vekselstrømssiden (efter inverteren). De kan ikke bruges i flæng.

AC-afbrydelse: Sikkerhedsafbryderen på netsiden

AC-afbryderen installeres efter inverteren, mellem inverteren og bygningens hovedservicepanel eller, oftere, elmåleren. Det gavner ikke dig, men forsyningsselskabet, som er den primære modtager. Når en linjearbejder skal reparere nettet, skal de være sikre på, at dit solcelleanlæg, som teknisk set er et miniaturekraftværk, ikke sender strøm tilbage til de ledninger, de arbejder på. Dette er en utrolig farlig effekt kendt som ø-drift, hvor dit system stadig forsyner et såkaldt 'dødt' net. Deres sikkerhedsafbryder er AC-afbryderen. Det er næsten altid en kraftig, låsbar afbryder i et vejrbestandigt kabinet. Forsyningsregler kræver normalt, at den installeres et sted, der er umiddelbart tilgængeligt for deres personale på alle tidspunkter, hvilket normalt er på en ydervæg tæt på din hovedelmåler. Den har tekniske specifikationer, der afhænger af din inverters AC-udgang, og er en forholdsvis simpel enhed, ligesom andre AC-serviceklassificerede afbrydere.

DC-afbrydelse (PV Isolator): Sikkerhedsafbryderen på array-siden

DC-afbryderen, også kendt som en PV En isolator eller array-afbryder er placeret på den modsatte side af inverteren. Den er placeret mellem selve solpanelerne (arrayet) og inverterens DC-indgang. Den har et helt andet formål: at beskytte udstyret og den tekniker, der arbejder på det. For at servicere, reparere eller udskifte en central inverter er det nødvendigt at kunne isolere den med den højspændings-DC-strøm, der leveres af taget. Dette er en teknisk vanskelig opgave, da det er meget vanskeligere og farligere at afbryde højspændings-DC-strøm end det er at afbryde AC. DC-strøm, især ved de 600 V til 1500 V, der er typiske for moderne arrays, ønsker ikke at blive afbrudt. I modsætning til sinusbølgen i AC, som krydser nul volt 120 gange i sekundet (hvilket selvfølgelig slukker en lysbue), er DC en kontinuerlig, ubønhørlig strøm af strøm uden noget 'nul-gennemgangspunkt', der letter denne afbrydelse. At bryde et strømførende højspændings-DC-kredsløb danner således en vedvarende højtemperatur plasmabue. Derfor kan betydningen af ​​højkvalitets, specialbyggede DC-afbrydere ikke overvurderes. Det skal være et meget specialiseret ingeniørarbejde, omhyggeligt designet til at håndtere den uophørlige højspændings-DC-strøm og konstrueret med interne lysbueslukningsanordninger for at slukke denne farlige lysbue på en sikker og hurtig måde. Placering af en AC-mærket afbryder på dette sted er en formel for katastrofal fejl; afbryderen vil have tendens til at svejse sig selv sammen, smelte eller endda sprænge, ​​når den belastes.

Sådan vælger du den rigtige solafbryder til dit system

Valget af en afbrydelse er ikke en tilnærmelse. Det er et præcist estimat af de ufravigelige krav til dit system og dit miljøs behov. At træffe en forkert beslutning er ikke en mindre fejl; det er designet af et system, der ikke fungerer, eller et, der bryder sammen på en spektakulær måde, når det sættes på prøve. Det er en systematisk tjekliste og ikke en gætteleg.

Beregning af spændingsklassificeringen (Voc)

Først, spænding. Afbryderen skal være klassificeret til den maksimale spænding, som dit panel kan producere. Dette er ikke driftsspændingen (Vmp), men den åbne kredsløbsspænding (Voc), som er angivet på databladet for dit solpanel. For at finde din streng Voc skal du lægge Voc for alle panelerne i én seriestreng sammen. Men det er ikke alt. Spændingen på solcellepaneler stiger med temperaturfaldet. NEC kræver en beregning af temperaturkorrektion (NEC tabel 690.7) afhængigt af den lavest forventede omgivelsestemperatur på dit installationssted. Denne koldtvejrsjusterede Voc er dit lavest mulige spændingskrav. Et nominelt 600 V panel i et koldt klima kan nemt være over 700 V og kræver en 1000 V klassificeret afbryder, ikke en 600 V. Der er ingen mulighed for at gå på kompromis her, da underklassificering af spændingen er en stor brandrisiko.

Bestemmelse af strømstyrken (Isc)

For det andet, strømstyrke. Afbryderen skal være klassificeret til at kunne modstå den maksimale strøm, den kan blive udsat for. Dette er baseret på kortslutningsstrømmen (Isc) i dine solcellestrenge. Når du har flere strenge parallelt (f.eks. i en kombineringsboks), skal du lægge Isc-værdierne sammen. Da solcellekredsløb betragtes som en strømkilde, der har kontinuerlig drift (dvs. kan bruges ved fuld effekt i mindst tre timer eller længere), kræver NEC, at der anvendes en sikkerhedsfaktor på 1.25 (125%) på den maksimale kredsløbsstrøm. Strømstyrken for din afbryder skal være mindst 125 procent af den beregnede maksimale strøm. Dette er ikke et 'forslag'. Forebyggelse af overophedning, komponentnedbrydning og brand er et grundlæggende krav. For et mere omfattende overblik over hardwaremuligheder, se venligst vores guide om DC-afbryder.

Smeltet vs. ikke-smeltet: Hvilken har du brug for?

Denne mulighed bestemmes af systemets design og placeringen af ​​overstrømsbeskyttelsen (OCPD).

• Ikke-sikringsafbrydelse: Dette er en grundlæggende tænd/sluk-knap. Den tilbyder ingen overstrømsbeskyttelse. Den anvendes udelukkende med det formål at isolere. Dette er egnet, hvis OCPD'en tilbydes et andet sted. Som et eksempel er en DC-afbrydelse af en enkeltstrengsinverter ofte ikke sikret, fordi inverteren selv yder den nødvendige beskyttelse.
• Sikringsafbrydelse: Dette er en type med sikringer indbygget i kontakthuset. Den tilbyder overstrømsbeskyttelse og -isolering. Dette er nødvendigt i systemer med tre eller flere parallelle strenge, der forsynes med en kombinerboks. Strengene bør sikres separat for at sikre, at de ikke udsættes for modstrøm fra de andre strenge i tilfælde af en fejl. Mellem en batteribank og en inverter kan det også være nødvendigt med en hovedsikringsafbryder.

Tro ikke, at den ene altid er bedre; de ​​bruges til forskellige designformål.

Valg af den korrekte kapsling (NEMA/IP-klassificering)

De indvendige dele af afbryderen er ubrugelige, når den kasse, der indeholder dem, kollapser. I Nordamerika er kabinettet klassificeret af NEMA (National Electrical Manufacturers Association) eller internationalt af IP (Ingress Protection).

• NEMA 3R: Dette er minimumskravet for de fleste udendørs installationer. Det er vejrbestandigt og holder regn og slud væk.
• NEMA 4 / 4X: Dette er en stor forbedring. NEMA 4 er vandtæt, dvs. den er modstandsdygtig over for vand fra slanger. Dette er vigtigt i områder, hvor regn blæses af vinden, eller hvor udstyret kan blive sprøjtet. 4X giver korrosionsbestandighed og er derfor nødvendig i kyst-, industrielle eller landbrugsmæssige applikationer.
• IP-vurderinger: IP65 er støvtæt og modstandsdygtig over for vandstråler. IP66 er modstandsdygtig over for kraftige vandstråler. Disse er typiske internationale ækvivalenter til NEMA 4-beskyttelse.

Kabinettet bestemmes af miljøet. Når man vælger et indendørs (NEMA 1) kabinet til brug udendørs, vil kabinettet hurtigt svigte på grund af vandindtrængning.

Opfylder kode- og certificeringskrav (NEC, UL, IEC)

Endelig er der ingen vigtig specifikation, når enheden ikke er certificeret af et nationalt anerkendt testlaboratorium (NRTL). Denne certificering er din eneste uafhængige garanti for, at kontakten rent faktisk vil fungere under de nominelle fejlforhold. I USA indebærer dette at søge et UL-mærke (f.eks. UL 98 eller UL 508). I Europa indebærer det IEC-overholdelse og et CE-mærke. En stor belastning er en ikke-listet, ikke-certificeret komponent. Den vil ikke bestå din elektriske inspektion, vil sandsynligvis annullere din ejendomsforsikring og er en dyb og uacceptabel spekulation om dit systems sikkerhed. Det er blandt de mest upassende steder at forsøge at spare penge.

Som du vil bemærke, er valget af den passende afbryder ikke kun et spørgsmål om grundlæggende ratings. Især certificering og sikkerhedsfunktioner er ufravigelige. En korrekt designet DC-afbryder skal kunne undertrykke lysbuer hurtigt og være absolut pålidelig under belastning. Her er professionelle producenter af DC-beskyttelse, såsom BENY omsætte deres specialiserede viden i praksis.

For en bedre forståelse af det grundlæggende, se vores 101 guide til afbrydelse af solpaneler for mere information.

Almindelige fejl ved installation af solafbrydere, der skal undgås

Teori er elegant. Praksis er rodet. En ellers velvalgt afbrydelse kan blive ubrugelig eller endda aktivt farlig af en tankeløs installation. Kriterierne er krævende af en grund. Følgende er de mest udbredte og forebyggelige fejl.

• Omvendt polaritet (DC-afbrydelser): Dette er sandsynligvis den værste og farligste fejltagelse. Terminalerne 'Line' og 'Load' er ikke anbefalinger på en DC-afbryder. Strømkilden (solpanelerne) skal tilsluttes 'Line'-siden. Enheden (inverteren) skal tilsluttes 'Load'-siden. Dette skyldes, at afbryderens lysbueslukningsmekanisme er retningsbestemt. Ved at vende polariteten ophæves denne vigtige sikkerhedsforanstaltning og sikres praktisk talt, at afbryderen vil svejse sig selv sammen eller vil svigte katastrofalt, når den belastes.
• Upassende placering og tilgængelighed: NEC kræver, at afbrydere skal være "let tilgængelige". Dette betyder ikke, at de skal være tilgængelige med en 20 meter høj stige og et kort. De skal være let tilgængelige, ikke blokeret af udstyr og synlige for en redningsmand eller tekniker. Skjul ikke dine afbrydere på et loft, i et krybekælder eller bag et boltet panel. I tilfælde af afbrydelser til forsyningsanlæg, kontakt lokale forsyningsregler, som næsten altid kræver en udpeget udendørs placering tæt på måleren.
• Forkert ledermoment: Terminalkabelskoene i en afbryder har et vist moment i tommer-pund trykt på siden eller i installationsmanualen. 'God og stram' er ikke en teknisk specifikation. For løs, og du laver et punkt med høj modstand; dette punkt vil producere en masse varme, smelte isoleringen og starte en brand. For stram, og du skærer lederens tråde og selve kabelskoen over, hvilket også vil forårsage en fejl med høj modstand. Brug en kalibreret momentnøgle. Hver eneste gang.
• Anvendelse af AC-klassificerede komponenter i DC-applikationer: Dette skal gentages, da det er den mest fatale fejltagelse for amatøren. En DC-afbryder eller -kontakt, især højspændings-PV, kan ikke betjenes på en AC-nominel afbryder eller -kontakt, der kan købes i et byggemarked. Den har ikke midlerne til at slukke en DC-bue. Den vil ikke virke. Den vil ikke virke, og den vil sandsynligvis antænde en brand. Kun komponenter med DC-spændings- og strømstyrkeklassificeringer og -certificeringer bør anvendes.
• Svag indkapslingsstyring: NEMA 4X-kapsling vil være ubrugelig, når du borer dine rørindgangshuller i toppen og leder vandet direkte på terminalerne. Rørindgange bør altid planlægges i siderne eller endnu bedre i bunden. Sørg for, at alle nav og fittings er NEMA-klassificerede og godt forseglede. For at sikre en fejlfri opsætning, gennemgå vores Forklaring af solafbrydelse: Typer, valg og installationstips.

Konklusion

Solafbryderen er trods alt en kompleks enhed med simple regler. Det er ikke et appendiks, og det er heller ikke en del, hvor vinkler kan skæres. Det er den primære beskytter af sikkerheden for dit system, din ejendom og det personale, der skal håndtere det. Da forskellen mellem AC- og DC-typerne er åbenlys, og beregningen af ​​spænding og strømstyrke kræver strenghed, er den eneste acceptable måde omhu. Kravene i NEC og UL er ikke bureaukrati; de er den kondenserede visdom af erfaring, og den er blevet lært, alt for ofte til en meget høj pris. Behandl dem som sådan.

Ofte Stillede Spørgsmål