Πώς να συγχωνεύσετε σωστά ένα ηλιακό σύστημα

Τα ηλιακά πάνελ έχουν γίνει πρόσφατα πολύ πιο συνηθισμένα καθώς οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο αρχίζουν να στρέφονται προς έναν πιο πράσινο και πιο βιώσιμο τρόπο ζωής. Η έξοδος από το δίκτυο απαιτεί από μερικούς ανθρώπους να μπορούν να κάνουν τις δικές τους οικιακές εργασίες και σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να γνωρίζουν πώς να καλωδιώνουν σωστά τα ηλιακά πάνελ. 

Στις περισσότερες περιπτώσεις, απαιτείται μια ασφάλεια ηλιακού συστήματος μεταξύ ενός ηλιακού πάνελ και του ελεγκτή φόρτισής του, επειδή οι ασφάλειες και διακόπτες κυκλώματος προστατεύστε την καλωδίωση από υπερθέρμανση. Αυτό αποτρέπει επίσης τυχόν συσκευές από το να πιάσουν φωτιά ή να καταστραφούν σε περίπτωση βραχυκυκλώματος. Ωστόσο, εάν τα ηλιακά πάνελ είναι καλωδιωμένα σε σειρά, σπάνια απαιτείται ασφάλεια.

Τι είναι η ηλιακή ασφάλεια;

Η ηλιακή ασφάλεια είναι ένα είδος ασφάλειας που προορίζεται ειδικά για συστήματα ηλιακής ενέργειας, που χρησιμεύει ως κρίσιμη γραμμή άμυνας έναντι ηλεκτρικών βλαβών στο ηλιακό σας σύστημα. Έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τον ηλιακό εξοπλισμό από υπερθέρμανση, υπερφόρτωση ή βραχυκυκλώματα που μπορεί να προκύψουν. Όταν συμβαίνει ένα ηλεκτρικό σφάλμα, η ασφάλεια λειτουργεί ως αδύναμος σύνδεσμος στο κύκλωμα, λιώνοντας και σπάζοντας τη σύνδεση για να αποτρέψει τη ροή υπερβολικού ρεύματος. Η ηλιακή ασφάλεια μπορεί να επιλεγεί βάσει πολλών παραγόντων όπως το φυσικό μέγεθος και το σχήμα, η ονομαστική ένταση ρεύματος, η ικανότητα θραύσης και πολλοί άλλοι.

Χωρίς σωστή χρήση των ασφαλειών, ένα βραχυκύκλωμα ή υπερφόρτωση μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση των καλωδίων, λιώσιμο της μόνωσης και ακόμη και πυρκαγιά. Οι ασφάλειες συμβάλλουν στον μετριασμό αυτών των κινδύνων διακόπτοντας γρήγορα τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος πριν προκληθεί ζημιά. Προστατεύουν επίσης τους ηλιακούς σας συλλέκτες από το αντίστροφο ρεύμα, το οποίο μπορεί να συμβεί όταν ένα πάνελ είναι σκιασμένο ή ελαττωματικό, προκαλώντας ενδεχομένως να αντλεί ρεύμα από άλλα πάνελ στη χορδή.

Πότε να συναρμολογήσετε ηλιακούς συλλέκτες

Το NEC παρέχει οδηγίες για τη σύντηξη ηλιακών πάνελ με βάση το ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) των πάνελ. Ο κωδικός απαιτεί η ονομαστική ασφάλεια να είναι τουλάχιστον 156% του Isc του πίνακα. Για παράδειγμα, εάν ένα ηλιακό πάνελ έχει ISC 10Α, η ελάχιστη ονομαστική ασφάλεια θα είναι 15.6Α, στρογγυλοποιημένη στο επόμενο τυπικό μέγεθος ασφάλειας 20Α.

Καλωδίωση σειράς: Καταστάσεις που δεν χρειάζεται να ασφαλίσετε

Όταν τα ηλιακά πάνελ είναι καλωδιωμένα σε σειρά, το ρεύμα που διαρρέει κάθε πάνελ είναι το ίδιο. Σε αυτή τη διαμόρφωση, μια μόνο ασφάλεια στο τέλος της συμβολοσειράς είναι συνήθως επαρκής για την προστασία ολόκληρης της συστοιχίας. Η ηλιακή συστοιχία δεν χρειάζεται να λιώσει εάν το ρεύμα βραχυκυκλώματος της ηλιακής συστοιχίας είναι μικρότερο από τη μέγιστη ονομαστική ασφάλεια σειράς του ηλιακού πάνελ. Λόγω των παρακάτω, δεν υπάρχει πρόσθετη προστασία ή όφελος από τη σύντηξη αυτού του είδους συστοιχίας:

Τρία πάνελ 200W συνδέονται διαδοχικά. Κάθε ηλιακό πάνελ έχει μέγιστη ονομαστική ασφάλεια σειράς 15Α και μέγιστο ρεύμα βραχυκυκλώματος σειράς 10.2Α, 9.8Α και 9.8Α, αντίστοιχα.

Δεδομένου ότι η μέγιστη ονομαστική ασφάλεια σειράς είναι 15Α, μπορούμε να υποθέσουμε ότι τα εσωτερικά καλώδια, οι δίοδοι, οι συνδέσεις και άλλα μέρη του πραγματικού ηλιακού πάνελ μπορούν να αντέξουν μέγιστο ρεύμα 15Α.

Δεδομένου ότι το ρεύμα βραχυκυκλώματος της συστοιχίας είναι 10.2 Α, είναι λογικό να δηλωθεί ότι εάν συμβεί βραχυκύκλωμα ή άλλη δυσλειτουργία σε ένα από τα ηλιακά πάνελ, το πάνελ θα είναι εξοπλισμένο για να διαχειριστεί την κατάσταση, επειδή το ρεύμα βραχυκυκλώματος δεν μπορεί να ξεπεράσει το μέγιστη ασφάλεια του πίνακα.

Τελικά δεν θα επιτρέψει ποτέ στην ασφάλεια να καεί. Κάντε την ασφάλεια να αντέχει ενοχλητικά χτυπήματα σε σταθερή βάση όταν λειτουργεί κανονικά. Εξαιτίας αυτού, δεν απαιτείται ασφάλεια για αυτήν την κατάσταση, σύμφωνα με τον κώδικα.

Παράλληλη καλωδίωση: όταν είναι απαραίτητη η τήξη

Ωστόσο, όταν τα ηλιακά πάνελ συνδέονται παράλληλα, κάθε χορδή μεταφέρει το δικό της ρεύμα. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτούνται ασφάλειες για κάθε παράλληλη στοιχειοσειρά για να αποτραπεί το βραχυκύκλωμα σε μια στοιχειοσειρά από το να επηρεάσει τις άλλες. Το NEC απαιτεί κάθε παράλληλη συνδεδεμένη στοιχειοσειρά να συντήκεται ξεχωριστά, με την ονομαστική ασφάλεια να μην υπερβαίνει τη μέγιστη ονομαστική ασφάλεια σειράς των πάνελ.

ΠΟΥ ΝΑ ΣΥΝΤΗΘΕΙ;

Υπάρχουν τρεις διαφορετικές θέσεις όπου μπορεί να εγκατασταθεί η ασφάλεια στα ηλιακά πάνελ. Το πρώτο είναι μεταξύ της τράπεζας μπαταρίας και του ελεγκτή φόρτισης. Δεύτερον, μπορεί να τοποθετηθεί μεταξύ του ελεγκτή φόρτισης και των ηλιακών συλλεκτών. Τέλος, η ασφάλεια μπορεί επίσης να υπάρχει μεταξύ του μετατροπέα και της τράπεζας μπαταριών.

Μια ασφάλεια ή ένας διακόπτης που είναι εγκατεστημένος μεταξύ του ελεγκτή φόρτισης και της συστοιχίας μπαταρίας μπορεί να προστατεύσει από βραχυκυκλώματα και υπερφορτώσεις. Αυτή η ασφάλεια θα πρέπει να είναι ονομαστική ώστε να χειρίζεται τη μέγιστη έξοδο ρεύματος του ελεγκτή φόρτισης.

Η ασφάλεια μεταξύ του ελεγκτή φόρτισης και του ηλιακού πάνελ λειτουργεί αποτελεσματικά για να προστατεύει από την υπερθέρμανση των καλωδίων ενώ ταυτόχρονα προστατεύει τη συσκευή από οποιαδήποτε ζημιά.

Μια ασφάλεια ή ένας διακόπτης που είναι εγκατεστημένος μεταξύ της συστοιχίας μπαταρίας και του μετατροπέα μπορεί επίσης να προστατεύσει από βραχυκυκλώματα και υπερφορτώσεις. Η ασφάλεια πρέπει να είναι ονομαστική ώστε να χειρίζεται τη μέγιστη έλξη ρεύματος του μετατροπέα.

Τι τύπο/μέγεθος ασφάλειας χρειαζόμαστε;

Για φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα Για να λειτουργούν με ασφάλεια, αξιοπιστία και μακροπρόθεσμα, οι ασφάλειες πρέπει να έχουν το σωστό μέγεθος. Σε αντίθεση με τις συνήθεις εφαρμογές διανομής και ελέγχου ηλεκτρικής ενέργειας, οι ασφάλειες ηλιακών συστημάτων είναι ευαίσθητες σε ειδικές περιστάσεις. Η μακροχρόνια έκθεση σε περιβαλλοντικούς παράγοντες μπορεί να οδηγήσει σε ανώμαλες θερμοκρασίες περιβάλλοντος, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν τις επιλογές αγωγών, το μέγεθος και την απόδοση της ασφάλειας. 

Επιπλέον, PV Οι μονάδες παράγουν συνεχή ρεύματα, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά κυκλώματα, τα οποία συνήθως έχουν μέγεθος με βάση συνεχή φορτία, κάτι που απαιτεί πρόσθετες εκτιμήσεις για το μέγεθος των ασφαλειών. Δεδομένων αυτών των συνθηκών, μια ειδική τεχνική για το μέγεθος των ηλιακών ασφαλειών PV απαιτούνται συστήματα.

Σύντηξη ηλιακών πάνελ 

Τα εμπορικά ηλιακά πάνελ με πάνω από 50 Watt χρησιμοποιούν 10 καλώδια μετρητή που μπορούν να αντέξουν τις ροές ρεύματος έως και 30 amp. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η σύντηξη δεν είναι απαραίτητη εάν τα πάνελ είναι διασυνδεδεμένα στη σειρά. Ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει σημαντικά όταν τα πάνελ διασυνδέονται παράλληλα. Για παράδειγμα, εάν υπάρχουν τέσσερα πάνελ, το καθένα με ονομαστική απόδοση 15 αμπέρ, ένα βραχυκύκλωμα σε ένα από αυτά θα μπορούσε να προκαλέσει την κατεύθυνση και των 60 αμπέρ στον βραχυκυκλωμένο πίνακα. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα τα καλώδια που οδηγούν σε αυτόν τον πίνακα να λαμβάνουν πολύ περισσότερο ρεύμα από 30 αμπέρ, προκαλώντας πιθανώς φωτιά σε αυτό το ζεύγος καλωδίων. Ως εκ τούτου, σε παράλληλες συνδέσεις, είναι σημαντικό να εγκαταστήσετε ασφάλειες σε κάθε πίνακα για να αποτρέψετε την υπερβολική ροή ρεύματος που μπορεί να οδηγήσει σε υπερθέρμανση και κινδύνους πυρκαγιάς.

Σύντηξη για παράλληλο/συνδυαστικό κουτί

A κουτί συνδυασμού χρησιμοποιείται σε ένα παράλληλο σύστημα για να περιέχει τις ασφάλειες και τους διακόπτες για κάθε πίνακα καθώς και μία ή περισσότερες «συνδυασμένες» ασφάλειες που συνδέονται με τον ελεγκτή φόρτισης ή τον μετατροπέα σύνδεσης δικτύου. Πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε το ρεύμα της χειρότερης περίπτωσης που θα ρέει με βάση τα μοναδικά μας πάνελ πριν προσδιορίσουμε το μέγεθος αυτής της «συνδυασμένης» ασφάλειας/διακοπής. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η συνολική ένταση όλων των ασφαλειών στο κουτί συνδυασμού δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη ονομαστική τιμή εισόδου του ελεγκτή φόρτισης ή την εμβέλεια των καλωδίων που οδηγούν από το κουτί συνδυασμού.

Φορτιστής σε ασφάλεια μπαταρίας ή διακόπτη

Επειδή οι ενισχυτές στη χειρότερη περίπτωση που ρέουν προς και από α Διαμόρφωση πλάτους παλμού Ο ελεγκτής φόρτισης (PWN) είναι ο ίδιος, η ασφάλεια και το μέγεθος του καλωδίου μπορούν να ταιριάζουν. Αντίθετα, οι ελεγκτές φόρτισης MPPT έχουν την ικανότητα να μειώνουν την τάση και να αυξάνουν το ρεύμα που ρέει μεταξύ του ελεγκτή και της συστοιχίας μπαταριών, απαιτώντας εκ νέου υπολογισμό του ακριβούς μεγέθους του καλωδίου και της ασφάλειας ή συμβουλευτείτε το εγχειρίδιο του ελεγκτή φόρτισης. Για τον ελεγκτή φόρτισης Solar Boost 50 (amp), για παράδειγμα, η Blue Sky συμβουλεύει να εγκαταστήσετε μια ασφάλεια/διακοπή 60 amp μεταξύ της συσκευής και της συστοιχίας μπαταριών. Για άλλη μια φορά, επιλέξτε ένα καλώδιο με τη σωστή βαθμολογία.

Σύνδεση μεταξύ της τράπεζας μπαταριών και του μετατροπέα

Η τελευταία ασφάλεια ή διακόπτης μεταξύ της συστοιχίας μπαταριών και του μετατροπέα θα πρέπει να έχει μέγεθος με βάση τη συνεχή ονομαστική ισχύ του μετατροπέα και το μέγιστο ρεύμα υπέρτασης που μπορεί να διαχειριστεί. Συμβουλευτείτε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή του μετατροπέα για να προσδιορίσετε το κατάλληλο μέγεθος ασφάλειας ή διακόπτη. Κατά γενικό κανόνα, η ασφάλεια πρέπει να έχει ονομαστική τιμή 1.25 έως 1.5 φορές την ονομαστική τιμή συνεχούς ρεύματος του μετατροπέα. Για παράδειγμα, εάν ο μετατροπέας σας έχει ονομαστική ισχύ συνεχούς ισχύος 2000W στα 24 βολτ, το συνεχές ρεύμα θα είναι 2000W ÷ 24V = 83.3A. Σε αυτήν την περίπτωση, θα επιλέξετε μια ασφάλεια ή έναν διακόπτη με ονομαστική τιμή μεταξύ 105A και 125A.

Απαιτούμενα εργαλεία 

• Ανιχνευτής γωνίας
• Επίπεδο τορπίλης
• Ψαροταινία
• Γραμμή κιμωλίας
• Τρυπάνι μπαταρίας (14.4V ή μεγαλύτερο), πολλαπλές μπαταρίες
• Μοναδικά και πολλαπλά τρυπάνια (ξύλο, μέταλλο, τοιχοποιία)
• Τρύπα πριόνι
• Γροθιά τρύπα
• Ροπόκλειδο με βαθιές υποδοχές
• Οδηγοί παξιμαδιών 
• Απογυμνωτές
• Crimpers
• Πένσα βελόνας
• Πένσα Lineman
• Πένσα ολίσθησης
• Μικροί κόφτες καλωδίων
• Μεγάλοι κόφτες καλωδίων
• Πολύμετρο AC/DC
• Σιδηροπρίονο
• Μετροταινία
• Κουβέρτα, χαρτόνι ή μαύρο πλαστικό 
• Καλώδια επέκτασης βαρέως τύπου
• Πυροβόλο όπλο
• Εξολκέα ασφαλειών

Διαφορές μεταξύ ασφαλειών και διακόπτες

Οι ασφάλειες και οι διακόπτες χρησιμεύουν για την προστασία του ηλιακού σας συστήματος από ηλεκτρικά σφάλματα, αλλά λειτουργούν με ελαφρώς διαφορετικούς τρόπους. Οι ασφάλειες είναι συσκευές μίας χρήσης που λιώνουν και διακόπτουν το κύκλωμα όταν αντιμετωπίζουν κατάσταση υπερέντασης. Μόλις καεί μια ασφάλεια, πρέπει να αντικατασταθεί.

Οι διακόπτες κυκλώματος, από την άλλη πλευρά, μπορούν να επαναρυθμιστούν μετά την ενεργοποίηση. Χρησιμοποιούν έναν μηχανικό διακόπτη για να διακόψουν το κύκλωμα όταν ανιχνευτεί υπερένταση. Μόλις αποκατασταθεί το σφάλμα, ο διακόπτης μπορεί να μηδενιστεί, αποκαθιστώντας την ισχύ στο κύκλωμα.

Στα ηλιακά συστήματα, οι ασφάλειες χρησιμοποιούνται συχνότερα για μικρότερα ρεύματα, όπως σε στοιχειοσειρές ηλιακών πάνελ ή μεταξύ του ελεγκτή φόρτισης και της μπαταρίας. Οι διακόπτες χρησιμοποιούνται συχνά για εφαρμογές υψηλότερου ρεύματος, όπως μεταξύ της συστοιχίας μπαταρίας και του μετατροπέα.

Επιλογή του κατάλληλου τύπου ασφάλειας

Όταν επιλέγετε ασφάλειες για το ηλιακό σας σύστημα, είναι σημαντικό να επιλέξετε τον σωστό τύπο και μέγεθος. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ασφαλειών που χρησιμοποιούνται σε ηλιακές εφαρμογές είναι:

• Ασφάλειες ANL (blade): Αυτές οι ασφάλειες χρησιμοποιούνται συνήθως σε κυκλώματα μπαταρίας και μετατροπέα και διατίθενται σε μεγέθη από 20A έως 750A.
• Ασφάλειες Midget (ATC): Αυτές οι μικρές ασφάλειες τύπου blade χρησιμοποιούνται συχνά σε χορδές ηλιακών πλαισίων και σε κιβώτια συνδυασμού, με μεγέθη που κυμαίνονται από 1A έως 30A.
• Ασφάλειες φυσιγγίων: Αυτές οι κυλινδρικές ασφάλειες είναι διαθέσιμες σε μεγάλη γκάμα μεγεθών και χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές υψηλότερης τάσης.

Όταν επιλέγετε μέγεθος ασφάλειας, να ανατρέχετε πάντα στις οδηγίες NEC και στις προδιαγραφές των ηλιακών σας εξαρτημάτων. Οι ασφάλειες θα πρέπει να είναι βαθμολογημένες ώστε να διαχειρίζονται τουλάχιστον το 156% του αναμενόμενου ρεύματος, στρογγυλοποιημένο στο επόμενο τυπικό μέγεθος ασφάλειας.

Συνήθη λάθη που πρέπει να αποφεύγονται κατά τη σύντηξη ενός ηλιακού συστήματος

• Ασφάλειες μικρότερου μεγέθους ή υπερμεγέθους: Η χρήση μιας πολύ μικρής ασφάλειας μπορεί να προκαλέσει πρόωρη έκρηξη, ενώ η χρήση μιας ασφάλειας που είναι πολύ μεγάλη μπορεί να μην παρέχει επαρκή προστασία. Πάντα να διαστασιολογείτε τις ασφάλειες σύμφωνα με τις οδηγίες της NEC και τις προδιαγραφές εξαρτημάτων.
• Παράλειψη σύντηξης παράλληλων συνδεδεμένων πλαισίων: Κάθε παράλληλη συνδεδεμένη στοιχειοσειρά πρέπει να συντήκεται ξεχωριστά για να αποτραπεί το βραχυκύκλωμα σε μια συμβολοσειρά από το να επηρεάσει τις άλλες. Η αποτυχία σύντηξης των παράλληλων στοιχειοσειρών μπορεί να οδηγήσει σε ζημιά και κινδύνους πυρκαγιάς.
• Λανθασμένη τοποθέτηση ή εγκατάσταση ασφαλειών: Οι ασφάλειες πρέπει να τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πηγή ρεύματος και πάντα στο θετικό καλώδιο. Η ακατάλληλη τοποθέτηση ή εγκατάσταση μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα της ασφάλειας και ενδεχομένως να προκαλέσει βλάβη στο σύστημά σας.

Σωστές Τεχνικές Εγκατάστασης Ασφαλειών

Όταν εγκαθιστάτε ασφάλειες στο ηλιακό σας σύστημα, ακολουθήστε αυτές τις βέλτιστες πρακτικές:

• Χρησιμοποιήστε το σωστό θήκη ασφαλειών ή κουτί ασφαλειοδιακόπτη για τον τύπο και το μέγεθος της ασφάλειας. Για να εξερευνήσετε περαιτέρω τα περιβλήματα των εξαρτημάτων, διαβάστε Ασφαλειοθήκες: Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε.
• Τοποθετήστε ασφάλειες στο θετικό καλώδιο, όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πηγή ρεύματος.
• Χρησιμοποιήστε σωστά μεγέθη καλωδίων και συνδέσμους, διασφαλίζοντας μια σφιχτή και ασφαλή σύνδεση.
• Επισημάνετε ευκρινώς κάθε ασφάλεια ή διακόπτη, υποδεικνύοντας τον σκοπό και την ονομασία τους.
• Διατηρείτε τις ασφάλειες και τους διακόπτες καθαρούς και απαλλαγμένους από διάβρωση, αντικαθιστώντας τα εάν χρειάζεται.

Συντήρηση και αντιμετώπιση προβλημάτων

Η τακτική συντήρηση και επιθεώρηση των ηλιακών ασφαλειών και διακοπτών σας μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή προβλημάτων και να εξασφαλίσει τη μακροζωία του συστήματός σας. Περιοδικά:

• Επιθεωρήστε οπτικά τις ασφάλειες και τους διακόπτες για σημάδια διάβρωσης, ζημιάς ή υπερθέρμανσης.
• Ελέγξτε τις συνδέσεις για στεγανότητα και καθαριότητα.
• Ελέγξτε τη συνέχεια των ασφαλειών χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο για να βεβαιωθείτε ότι εξακολουθούν να λειτουργούν.
• Αντικαταστήστε τυχόν καμένες ασφάλειες ή απενεργοποιημένους διακόπτες, διερευνώντας την αιτία της βλάβης πριν αποκαταστήσετε την τροφοδοσία.

Εάν αντιμετωπίζετε επανειλημμένες βλάβες των ασφαλειών ή διακοπή λειτουργίας του διακόπτη, μπορεί να υποδηλώνει σοβαρότερο πρόβλημα με το ηλιακό σας σύστημα. Συμβουλευτείτε έναν επαγγελματία εγκαταστάτη ηλιακών ή ηλεκτρολόγο για τη διάγνωση και την επίλυση του προβλήματος.

Συμπέρασμα

Κάθε σύστημα ηλιακού πίνακα που περιλαμβάνει ασφάλεια μεταξύ των πάνελ και του ελεγκτή φόρτισης συνιστάται ιδιαίτερα, καθώς θα προστατεύει τις ηλεκτρικές συσκευές και τα gadget από υπερτάσεις ρεύματος και εμποδίζει τα καλώδια να υπερθερμανθούν ή να πιάσουν φωτιά ως αποτέλεσμα υπερέντασης. Αν και μικρότερο PV σύστημα με πάνελ συνδεδεμένα σε σειρά μπορεί να μην απαιτεί ασφάλεια, καλό είναι πάντα να είστε ασφαλείς παρά να λυπάστε. Μια ασφάλεια ταχείας εμφύσησης είναι η ασφαλέστερη επιλογή για το σύστημα. Αναφέρομαι σε Beny για καλύτερες λύσεις για συστήματα ηλιακής ενέργειας.