Brandschutz ist das Wichtigste, was es bei Solarenergie zu beachten gilt. Zahlreiche Solarverordnungen verringern das Brandrisiko, müssen jedoch regelmäßig aktualisiert werden, um die Gefahren für Feuerwehrleute bei der Ausübung ihrer Aufgaben auf oder in Gebäuden zu verringern PV Arrays.
Viele Länder haben Sicherheitsvorkehrungen in den Vordergrund gestellt, um dies zu gewährleisten Solarenergie funktioniert sicher und erlaubt Feuerwehrleuten und anderen Ersthelfern, sich in den Brandschutzbereich zu begeben. In dieser Situation kann die Schnellabschaltung verwendet werden.
Lassen Sie uns die Kriterien für eine schnelle Abschaltung genauer untersuchen und sehen, warum es für alle Solarinstallateure und Anlagenbesitzer so wichtig ist, sie zu kennen.
Das Nationaler Elektrokodex führte die Anforderung für eine schnelle Abschaltung als elektrische Sicherheitsanforderung in den Vereinigten Staaten (NEC) ein.
Solar PV Systeme müssen über eine Methode zum Abschalten oder Senken der Spannung der Solarmodule auf dem Dach verfügen, um dieses Kriterium zu erfüllen. Dies erfordert die Hinzufügung eines "Ein- oder Aus"-Schalters.
Die schnelle Abschaltung bietet Solarinstallateuren oder Feuerwehrleuten eine sichere Möglichkeit, die Spannung und den Strom einer Photovoltaikanlage anzuhalten oder zu reduzieren, sodass sie sicher und produktiv arbeiten und gleichzeitig elektrische Gefahren vermeiden können.
Wechselrichter können abschalten, um den von den Modulen erzeugten Energiefluss durch sie zu unterbrechen. Die Solarmodule erzeugen jedoch weiterhin Strom, solange die Sonne aufgeht, und legen Spannung und Strom an die Drähte, die die Module mit dem Wechselrichter verbinden.
Das Abschalten oder Verringern der Spannung auf Ihrem Dach auf Modulebene verringert oder eliminiert die Möglichkeit, dass ein Feuerwehrmann durch eine übermäßige Spannung, die von den Solarmodulen kommt, einen Stromschlag erleidet.
Der Wechselrichter und die Schnellabschaltung auf Modulebene müssen gemäß US National Electrical Code miteinander kommunizieren und bilden zusammen ein System.
Ein Rapid Shutdown Device ist eine Art Mikrowechselrichter oder Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE). Sie sind mit Werkzeugen ausgestattet, die die Ausgangsspannung im gesamten Sonnensystem abschalten und senken können, um sie einzuhalten PV Rapid-Shutdown-Vorschriften.
Schließlich erfordert ein schnelles Abschaltsystem einen Wechselrichter. Der von den Solarmodulen erzeugte Strom wird über einen Wechselrichter in nützliche Energie für Ihr Zuhause umgewandelt (weitere Informationen zu diesem Prozess finden Sie in unserem vorherigen Blog). Im Inneren des Wechselrichters befinden sich mehrere Rapid Shutdown-Initiatoren.
Diese drei Komponenten sind als photovoltaische Schnellabschaltgeräte bekannt. Diese Geräte ermöglichen ein schnelles Abschaltsystem, indem sie die Spannung auf ein sicheres Niveau absenken. Für eine schnelle Abschaltung müssen PVRSE und PVRSS UL-gelistet sein. Der Schnellabschaltschalter kann aufhören zu funktionieren, wenn diese Teile nicht richtig funktionieren.
Ein tiefgreifender Wandel in der Energiestruktur der Welt hat zu einem Ausbau des neuen Energiesystems geführt, das neue Energie als Primärbrennstoff verwendet, und zu einer Zunahme der Anzahl von Strukturen mit Photovoltaikanlagen auf dem Dach.
Ob es sich um ein Heimsystem oder ein Industrie- und Gewerbekraftwerk handelt, es wird erwartet, dass die installierte Kapazität der Photovoltaik erheblich zunehmen wird, und die damit verbundenen Sicherheitsprobleme haben immer die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich gezogen.
Lösungen müssen vertrauenswürdig sein, da die Sicherheit von Feuerwehrleuten eine Abschaltung auf Modulebene erfordert. Das Array muss erfolgreich abgeschaltet und stromlos gemacht werden, wenn eine Schnellabschaltung durch die Schnellabschaltvorrichtungen aktiviert ist.
Feuerwehrleute gehen davon aus, dass das Array tatsächlich stromlos ist, sodass das Risiko, wenn dies nicht geschieht, sogar größer sein könnte, als es ohne die Abschaltprozedur überhaupt wäre.
Wie gewährleisten wir also einen sicheren Wechsel? Mechanische DC-Trennschalter, wie sie an Wechselrichtern verwendet werden, müssen die Prüfung nach UL 98B bestehen. Zusätzlich zu anderen Sicherheitstests schreibt diese Norm Tests unter Bedingungen vor, die denen ähneln, unter denen der Trennschalter arbeiten soll.
Im Gegensatz dazu werden die heutigen Solid-State-DC-Schalter nur nach UL1741 getestet und in Übereinstimmung mit der Abschaltung auf Modulebene eingesetzt. Ein DC-Trennschalter oder Sicherheitsschalter wird von UL 1741 nicht abgedeckt.
Die Arbeitsumgebung für MLPE-Geräte ist tatsächlich rauer als die Arbeitsumgebung für eine typische DC-Trennstelle am oder am Wechselrichter. Es wird empfohlen, die Schnellabschaltfunktion außerhalb des normalen Betriebstemperaturbereichs zu testen.
Elektrisches Rauschen kann durch elektronische Komponenten erzeugt werden. Auf der DC-Seite einer Solaranlage ist dies normalerweise kein Problem. Die Geräuschpegel können jedoch dramatisch ansteigen und eine genaue Fehlerlichtbogenerkennung behindern, wenn die heutigen Schnellabschaltgeräte verwendet werden.
Lichtbogenunterbrecher (AFCI)-Algorithmen verfolgen den Gleichstrom und die Spannung des Sonnensystems und suchen nach bestimmten Merkmalen (z. B. abrupten Schwankungen), die Lichtbögen ähneln. Sie stützen ihre Erkennung auf eine Sammlung von Lichtbogensignaturen, die beschreiben, wie ein typischer Lichtbogen aussieht.
Das AFCI wird aktiviert, um einen Lichtbogen zu löschen oder einen potenziellen Lichtbogen zu stoppen, bevor ein Schaden eintritt, wenn die erkannten Strom- und Spannungsmuster einer Lichtbogensignatur ähneln. Das AFCI Der Algorithmus hat Probleme, einen echten Lichtbogen zu erkennen, wenn durch schnelles elektrisches Rauschen erzeugt wird Abschaltgeräte (z. B. von Schaltfrequenzen von Optimierern) liefert Signale, die echten Lichtbögen ähneln.
Aufgrund der Aufregung besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass ein Störauslöser auftritt oder, noch schlimmer, ein tatsächlicher Lichtbogen nicht bemerkt wird. Darüber hinaus mag es ironisch sein, dass dieses zusätzliche Rauschen die Abschaltsignale einiger Systeme stört, wodurch es schwierig wird, darauf zu vertrauen, dass sie bei Bedarf heruntergefahren werden.
DC-Steckverbinder tragen wesentlich zu seriellen Lichtbögen in a bei PV Array, laut Untersuchungen des Fraunhofer Instituts in Deutschland und des BRE National Solar Centre in Großbritannien. Probleme mit DC-Steckverbindern haben normalerweise eine von zwei Hauptursachen:
1. Installationsfehler: Die häufigsten Installationsfehler sind unsachgemäßes Crimpen vor Ort und nicht vollständig installierte Steckverbinder, die beide zu schwachen Verbindungen führen, die Lichtbögen verursachen können.
2. Häufige Fehler sind die Verwendung der falschen Crimpwerkzeuge, die ungenaue Installation von Steckverbindern oder einfach nur unzureichende Installationsschulung.
DC-Steckverbinder verschiedener Hersteller werden als nicht übereinstimmende Verbindungen bezeichnet. Inkompatibilität führt zu losen Verbindungen, Korrosion, Eindringen von Wasser und unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten.
Jede schnelle Abschaltmethode, die die Anzahl der Verbindungspunkte erheblich erhöht, kann das System gefährlicher machen.
Die Einführung von Solarenergie wird von der Kosteneffizienz vorangetrieben, daher ist es entscheidend, dass Schnellabschalttechnologien die Systemkosten nicht auf ein Niveau treiben, das für Verbraucher unerreichbar ist. Solaranlagen sind auch eine Investition für mehr als 20 Jahre. Systeme mit weniger Teilen und solche, die die Elektronik keinen rauen Bedingungen auf dem Dach aussetzen, sollten zuverlässiger sein.
Bei der Bewertung marktverfügbarer Schnellabschalttechnologien sollte die Sicherheit an erster Stelle stehen, gefolgt von zusätzlichen Kosten.
Die schnelle Abschaltung wurde ursprünglich in den National Electrical Code (NEC) von 2014 aufgenommen, um Feuerwehrleuten eine einfache Möglichkeit zu geben, DC-Leiter von Solaranlagen während eines Notfalls abzuschalten und eine sichere Umgebung auf dem Dach eines Gebäudes aufrechtzuerhalten.
Dies ist so, dass bei einem typischen String-Wechselrichter-Solarsystem die DC-Leitung des Solarsystems auch nach dem Ausschalten des Wechselrichters aktiv bleibt, wenn die Sonne scheint.
Der NEC 2017 änderte die Standards für schnelles Herunterfahren basierend darauf, wie nahe die PV Systemleiter sind an die PV Array-Grenze, die jetzt der Bereich ist, der sich 1 Fuß (305 mm) in alle Richtungen von dem Array erstreckt.
Innerhalb von 30 Sekunden nach Einleitung des schnellen Herunterfahrens, PV Stromkreise innerhalb von Gebäuden, die sich außerhalb der Grenze von mehr als 3 m (1 Fuß) vom Eintrittspunkt befinden, müssen auf nicht mehr als 30 Volt begrenzt werden.
Ab dem 1. Januar 2019 muss eine der folgenden drei Alternativen genutzt werden PV Schaltungen, die sich innerhalb der Array-Grenze befinden:
Das PV array muss erwähnt oder field als a bezeichnet werden PV Array mit dem schnellen Herunterfahren. So ein PV Array muss in Übereinstimmung mit den Richtlinien eingerichtet und verwendet werden, die in der Feldbeschriftung oder -liste für eine schnelle Abschaltung aufgeführt sind PV Arrays.
PV Leiter innerhalb des Perimeters oder weniger als 3 m (1 Fuß) von dem Punkt entfernt, an dem die Gebäudeoberfläche sie durchdringt, müssen innerhalb von 80 Sekunden nach Einleitung der Schnellabschaltung auf nicht mehr als 30 Volt begrenzt werden.
PV Arrays, die mehr als 8 Fuß von freiliegenden geerdeten leitfähigen Elementen oder dem Boden entfernt installiert sind und keine freiliegenden Verdrahtungsmethoden und leitfähigen Teile aufweisen, sind von den Vorschriften ausgenommen.
Der Ausbau des neuen Energiesystems, das neue Energie als Hauptbrennstoff nutzt, und eine Zunahme der Anzahl von Gebäuden mit Photovoltaikanlagen auf Dächern sind die Ergebnisse eines tiefgreifenden Wandels in der globalen Energiestruktur.
Die installierte Kapazität der Photovoltaik wird voraussichtlich dramatisch zunehmen, unabhängig davon, ob es sich um ein Haushaltssystem oder ein Industrie- und Gewerbekraftwerk handelt, und die damit verbundenen Sicherheitsbedenken haben immer die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich gezogen.
Während andere Wechselrichtersysteme zusätzliche Komponenten benötigen, um eine schnelle Abschaltung zu ermöglichen, sind andere bereits grundsätzlich konform mit der schnellen Abschaltung auf Modulebene (NEC 2017 und höher).
Die beliebtesten Wechselrichter für private Solarpanelsysteme in den Vereinigten Staaten sind Mikrowechselrichter und Leistungsoptimierer. Glücklicherweise arbeiten sowohl Leistungsoptimierer als auch Mikrowechselrichter am Panel-Standort und verfügen über integrierte Schnellabschaltfunktionen.
„Um NEC 2017 oder NEC 2020 zu entsprechen, müssen Sie möglicherweise zusätzlich Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE) installieren, wenn Sie nur einen String-Wechselrichter installieren. Es sollte funktionieren, wenn Sie Leistungsoptimierer mit einem String-Wechselrichter kombinieren, wie es SolarEdge tut.
Als jedoch weitere Staaten mit der Umsetzung von NEC 2017 begannen, entwickelten viele Hersteller von String-Wechselrichtern und andere Solarunternehmen neue MLPE-Technologien mit schnellen Abschaltfunktionen, sodass Leistungsoptimierer nicht Ihre einzige Wahl für die Einhaltung einer schnellen Abschaltung waren. Diese speziell für eine schnelle Abschaltung konzipierten MLPEs sind häufig eine wirtschaftlichere Wahl als das Hinzufügen von Leistungsoptimierern oder Mikrowechselrichtern.
Während einige Wechselrichtersysteme die Schnellabschaltung ohne zusätzliche Komponenten auslösen können, ist dies bei anderen nicht der Fall. Leistungsoptimierer u Mikro-Wechselrichter Beide enthalten integrierte Abschaltfunktionen. Um den NEC-Code 2017 einzuhalten, müssen Sie möglicherweise Geräte auf Modulebene hinzufügen, wenn Sie einen String-Wechselrichter haben.
Bevor Sie Anpassungen an Ihrem Solarpanelsystem vornehmen, sollten Sie überprüfen, ob Ihr System die Kriterien für eine schnelle Abschaltung erfüllt, da Sie darauf hin überprüft werden. Um die besten Schnellabschaltkomponenten für Ihr System zu finden, suchen Sie möglicherweise professionelle Unterstützung.
Leistungsoptimierer liefern Niederspannungs-Gleichstrom an einen zentralen Wechselrichter zur Umwandlung in netzkonforme Wechselspannung, und Mikro-Wechselrichter wandeln Niederspannungs-Gleichstrom in netzkonforme Wechselspannung um. Wechselstrom wird dann zur Nutzung durch Lasten vor Ort an den Stromdienst exportiert oder zur Nutzung durch andere in das Netz exportiert, wenn das Versorgungsnetz verfügbar ist.
Diese MLPEs stellen die Produktion von Wechselstrom ein und sind nicht mehr in der Lage, Wechselspannung oder -strom in die Ausgangskreise des Wechselrichters oder in das Netz zu liefern, wodurch die Anforderungen von Artikel 690.12 erfüllt werden, wenn das Netz ausfällt oder der PV Die AC-Stromkreise des Systems sind durch einen AC-Trennschalter, das Entfernen des Verbrauchszählers oder andere Maßnahmen vom Versorgungsnetz getrennt Wechselstrom trennen.
Wenn die Wechselstromversorgung zum System-Wechselrichter unterbrochen wird, erreichen Systeme mit Leistungsoptimierern eine schnelle Abschalt-Compliance.
Der Wechselrichter liefert ein Signal an die Optimierer, damit diese ihre Ausgangsspannung bei Verlust eines AC-Signals automatisch auf ein Volt reduzieren können. In diesem Fall würden die durchschnittlichen 350 Volt einer Linie von 18 Panels mit Optimierern auf 18 Volt verringert.
Der 10-Fuß-Abschlussabstand für DC-Kabel im Inneren des PV Array würde im Rahmen der von NEC 1 vorgeschlagenen Änderung von Artikel 2017 auf eine 690.12-Fuß-Grenze reduziert. Darüber hinaus würde es die bestehende 30-Volt-Leiterbeschränkung beibehalten, während eine In-Array-80-Volt-Begrenzung innerhalb der XNUMX-Fuß-Grenze erforderlich wäre.
Infolgedessen wäre es erforderlich, jedes einzelne Panel von einem Hauptschalter aus ferngesteuert auszuschalten. Die String-Spannungen zwischen den Panels und der Schnellabschaltbox können immer noch bis zu 600 Volt DC betragen, daher würden die jetzt gemäß den NEC-Kriterien von 2014 verwendeten Schnellabschaltsysteme dieses neue Kriterium nicht erfüllen.
Im Wesentlichen erfordert dieser neue Plan eine Art Abschaltvorrichtung auf Array- oder Modulebene für alle Dachflächen PV Systemen.
Obwohl unklar ist, wie eine neue 80-Volt-Begrenzung im Array die Sicherheit von Feuerwehrleuten und anderen Ersthelfern verbessern würde, kann die zusätzliche Regel Installateure tatsächlich weniger sicher machen.
Wo ist die Sorge um die verlängerte Zeit, die Installateure für den Austausch fehlerhafter oder abgenutzter Geräte auf Modulebene aufwenden müssen, wenn die Solarindustrie gezwungen ist, eine strengere Abschaltung auf Modulebene zu implementieren?
Sie müssen berücksichtigen, dass Servicemitarbeiter häufiger Stürze erleiden, die die häufigste Ursache für Arbeitsunfälle in der Bauindustrie sind.
Mit wenig bis gar keinem Leistungsgewinn wird diese vorgeschlagene NEC-Zusatzregel von 2017 zu Artikel 690.12 zunehmen PV Systemkomplexität, Installateur- und Wartungsrisiko, Kosten und Zuverlässigkeitsschwierigkeiten, die sich auf das zukünftige Potenzial von Aufdachanlagen auswirken werden PV Installationen.
Solche Modifikationen müssen gut durchdacht sein. Der NEC scheint zu versuchen, ein Problem zu lösen, das möglicherweise gar nicht existiert.
Die NEC-2017-Kriterien markieren eine Entwicklung in der Sicherheit von PV Systeme. Es gibt mehrere Designs und Geräte auf dem Markt, die den Kontrollkriterien des NEC-Codes entsprechen. Nutzen Sie das Schnellabschaltsystem, um sich und Ihre zu schützen PV System sicher.
Sie müssen sicherstellen, dass Sie Ihr Solarsystem gemäß den aktualisierten Anforderungen der Schnellabschaltvorrichtung Ihres Bundesstaates aktualisieren, wenn Ihr Bundesstaat Sicherheitsvorschriften für Sie hat PV System.
Strom wird unter Verwendung eines Solarpanel-Arrays erzeugt, um Gleichstrom (DC) bereitzustellen. Wechselstrom (AC), den Ihre Geräte verwenden können, wird von Wechselrichtern erzeugt. Größere Wechselrichter können in der Nähe des Stromzählers oder der Hauptverteilertafel des Gebäudes platziert werden, oder ein System kann zahlreiche kleine, einzelne Wechselrichter umfassen, die mit einzelnen Solarmodulen gekoppelt sind.
Die meisten elektrischen Leitungen des Gebäudes werden durch Rohre entlang der Außenseite geführt. Ein AC-Trennschalter wird normalerweise in der Nähe der Hauptverteilung des Hauses oder des Stromzählers installiert. Jeder Trennschalter muss mit einem Etikett versehen sein, das angibt, mit welcher Solaranlage er verbunden ist.
Nur die Verbindung des Hauses zur Solaranlage wird durch den Trennschalter getrennt. Die Panels können Menschen schockieren, da sie weiterhin Gleichstrom erzeugen. Das Solarstrom Das System erzeugt weiterhin Strom, wenn es über eine Notstrombatterie verfügt.
Denken Sie daran, dass Solarmodule so lange funktionieren, wie die Sonne scheint. Sonnenkollektoren können gefährlich sein, genau wie jede andere elektrische Quelle.
Achten Sie auf die Gefahren und halten Sie einen Sicherheitsabstand zu elektrischen Geräten ein, wenn Sie Solarmodule auf Ihrem Dach oder an einem anderen Ort auf Ihrem Grundstück installiert haben. Notfallpersonal sollte über die Gefahren informiert werden, die mit Solaranlagen verbunden sind.
Jedes Mal, wenn die Sonne scheint, werden die Leiter in einem Solarmodulsystem elektrisch aufgeladen.
Es gibt keine sichere Methode, um den Stromfluss durch diese Leiter ohne einen schnellen Abschaltmechanismus zu stoppen.
Der Strom kann nicht einfach durch Ausschalten des Solarwechselrichters abgeschaltet werden, im Gegensatz zu dem, was die meisten Leute glauben. Die Sonnenkollektoren würden weiterhin Strom erzeugen, und die elektrischen Verbindungen, die die Sonnenkollektoren verbinden, würden weiterhin Strom führen.
Jeder, der mit dem Solarmodulsystem in Kontakt kommt, ist aufgrund dieses Stroms einem Stromschlag ausgesetzt, einschließlich Ersthelfern, die zu einem Vorfall auf Ihrem Dach gerufen werden können.
Feuerwehrleute sind besonders gefährdet, da sie häufig brennende Gebäude lüften, indem sie Löcher in die Wände oder Dächer bohren, wodurch sie in direkten Kontakt mit den Leitern oder Kabeln der Solaranlage kommen könnten.
Dieses Problem wird durch die Schnellabschaltvorrichtung Solar gelöst, die das Solarpanelsystem sofort stromlos macht und das Risiko eines Stromschlags für jeden beseitigt, der auf das Dach klettert.
Ein paar Tipps für einen gesunden Solar schnelles Abschaltgerät sind:
Das Wort „gelistet“ stammt vom Vornamen des UL-Zertifizierungsprogramms, das vor mehr als einem Jahrhundert ins Leben gerufen wurde.
Der National Electric Code enthält das Wort „gelistet“, sagt aber nicht, dass Systeme und Produkte UL-zertifiziert sein müssen; Vielmehr werden die allgemeinen Qualitäten der Organisationen erörtert, die einen solchen Zertifizierungsdienst anbieten würden.
Obwohl UL offensichtlich der Meinung ist, dass Hersteller ihre Produkte für eine schnelle Abschaltung durch UL zertifizieren sollten, können möglicherweise auch andere national renommierte Testlabors helfen.
Da sie Hochspannungs-Gleichstrom in sichereren Wechselstrom mit niedrigerer Spannung umwandeln, der in 80 Sekunden auf 30 V fallen kann, gelten Mikro-Wechselrichter oft als von Haus aus konform mit dem pv schnelle Abschaltung.
Tests nach der Installation der Wechselrichter sind schwierig, aber UL hat diese Tests proaktiv durchgeführt, um zu bestätigen, dass bestimmte Mikro-Wechselrichter den 80-V-Schwellenwert erfüllen können.
Die Kriterien von NEC 2017 können von Solarschindeln, Dachziegeln oder anderen gebäudeintegrierten Materialien erfüllt werden PV (BIPV)-Systeme, solange sie keine freiliegenden Metallleiter oder Metallkomponenten haben oder sich nicht neben geerdetem Metall befinden. Diese Systeme sind von leitfähigen und geerdeten Komponenten fernzuhalten.
Das war alles, was Sie als Solarinstallateur wissen sollten. Weltweit werden Vorschriften für eine schnelle Abschaltung entwickelt, um Feuerwehrleute zu schützen, während sie in der Nähe von Solaranlagen operieren PV Ausrüstung. Um mehr über diese Sicherheitsvorteile zu erfahren, besuchen Sie Schnellabschaltgeräte: Unverzichtbare Sicherheitslösungen für Photovoltaikanlagen.
Das vom NEC geforderte Schnellabschaltsystem (PVRSE) verwendet eine Reihe von Geräten, um die Spannung auf ein sicheres Niveau (PVRSS) zu senken. Um die NEC-Anforderungen zu erfüllen, sind Komponenten wie Wechselrichter, Initiatoren und Geräte zur schnellen Abschaltung wie MLPE oder Mikrowechselrichter erforderlich.
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