Aurinkopaneelien irtikytkentä selitettynä: tyypit, valinta ja asennusvinkit

Mikä on aurinkoenergian katkaisu ja miksi se on kriittinen

Aurinkopaneelien katkaisija on kytkin yksinkertaisimmillaan. Manuaalinen, yksinkertainen kytkin. Se ei toimi hienovaraisesti: se kirjaimellisesti katkaisee virrankulun kahden pisteen välillä. Se ei ole niin vaikeaa, vaan pikemminkin missä se sijaitsee ja miksi sitä tarvitaan. "Miksi" on syvällinen turvallisuuskysymys. Tasavirtaa (DC) syntyy heti, kun aurinkopaneelit altistetaan valolle. Auringossa ei ole "pois"-painiketta. Tämä lakkaamaton tuotanto on suuri ja pysyvä uhka.

Ajattele paikallisen palokunnan palomiestä katolla yrittämässä tuulettaa palavaa rakennusta. Ajattele teknikkoa, joka korjaa invertteriä. Ajattele sähköasentajaa muuntajan luona kadulla. Kaikilla näillä ihmisillä on oltava varma, todennettavissa oleva ja helposti saatavilla oleva tapa katkaista virta piireistä, joihin he koskettavat. Aurinkopaneelien katkaisin tarjoaa juuri tämän. Se on tinkimätön osa kunnossapitoa, ensimmäinen puolustuslinja hätätilanteessa, kuten tulipalon sattuessa, ja pakollinen osa mitä tahansa järjestelmää, jotta sen on oltava toimivaltaisen viranomaisen (AHJ) vaatimusten mukainen ja että sen on täytettävä paikalliset määräykset.

Kyse ei ole mukavuussyistä, vaan täydellisestä hallinnasta. Näitä laitteita vaatii National Electrical Code (NEC), erityisesti artikloissa, kuten 690.13 ja 690.15, jotka ovat hyvin tarkkoja. Tärkein periaate on sähköisen eristyksen periaate. Teknikon tulisi pystyä avaamaan kytkin manuaalisesti, lukitsemaan se "off"-asentoon (menettelyä kutsutaan Lockout/Tagoutiksi tai LOTOksi) ja jatkamaan työskentelyä tietäen, että virtapiiri on jännitteetön. Ilman tätä jokainen aurinkopaneeliryhmä on jatkuvasti korkeajännitteinen vaara. Kyseessä ei ole suunnitteluvirhe, vaan äärimmäisen suuri suunnitteluvirhe.

Kahden päätyypin ymmärtäminen: AC-katkaisu vs. DC-katkaisu

'Aurinkopaneelien irtikytkentä' on hämmentävä termi, koska se ei ole yksi laite. Se määritellään kahdeksi tai useammaksi olennaisesti erilaiseksi elementiksi, joita ei voida käyttää keskenään vaihdellen. Kyvyttömyys erottaa niitä toisistaan ​​on laajalle levinnyt ja vaarallinen virhe. Invertteri on jakolinja, laite, joka muuntaa paneelien tasavirran vaihtovirraksi kotiisi tai verkkoon. Tasavirran puolella (ennen invertteriä) on irtikytkentä ja vaihtovirran puolella (invertterin jälkeen) on irtikytkentä. Niitä ei voida käyttää keskenään vaihdellen.

Verkkovirran katkaiseminen: Ruudukon puolen turvakytkin

Verkkovirtakatkaisin asennetaan invertterin jälkeen invertterin ja rakennuksen pääsähköpaneelin tai useammin sähkömittarin väliin. Se ei hyödytä sinua, vaan sähköyhtiötä, joka hyötyy siitä eniten. Kun sähköasentajan on korjattava sähköverkko, hänen on oltava täysin varma, että aurinkosähköjärjestelmäsi, joka teknisesti ottaen on pienoisvoimalaitos, ei syötä sähköä takaisin sähkölinjoille, joilla hän työskentelee. Tämä on uskomattoman vaarallinen ilmiö, joka tunnetaan saarekkeena, jossa järjestelmä syöttää edelleen virtaa niin sanottuun "kuolleeseen" verkkoon. Heidän turvakytkimensä on verkkovirtakatkaisin. Se on lähes aina tehokas, lukittava kytkin säänkestävässä kotelossa. Sähkölaitosmääräykset edellyttävät yleensä, että se asennetaan paikkaan, joka on välittömästi henkilökunnan saatavilla kaikkina aikoina, yleensä ulkoseinään lähelle pääsähkömittaria. Sillä on tekniset tiedot, jotka riippuvat invertterin verkkovirtatehosta, ja se on melko yksinkertainen laite, kuten muutkin verkkovirtakatkaisijat.

DC-katkaisin (PV Eristin): Ryhmäpuolen turvakytkin

Tasavirtakatkaisin, joka tunnetaan myös nimellä PV Eristin tai aurinkopaneelien katkaisija sijaitsee invertterin vastakkaisella puolella. Se sijoitetaan aurinkopaneelien (paneelin) ja invertterin tasavirtatulon väliin. Sen tarkoitus on täysin erilainen: suojata laitteita ja niiden parissa työskentelevää teknikkoa. Keskusinvertterin huoltoa, korjausta tai vaihtoa varten on välttämätöntä pystyä eristämään se katon syöttämästä korkeajännitteisestä tasavirrasta. Tämä on teknisesti vaikea tehtävä, koska korkeajännitteisen tasavirran keskeyttäminen on paljon vaikeampaa ja vaarallisempaa kuin vaihtovirran keskeyttäminen. Tasavirta, erityisesti nykyaikaisille paneeleille tyypillisellä 600–1500 V:n jännitteellä, ei halua keskeytyä. Toisin kuin vaihtovirran siniaalto, joka ylittää nollajännitteen 120 kertaa sekunnissa (mikä tietenkin sammuttaa valokaaren), tasavirta on jatkuva, vääjäämätön tehon virtaus, jolla ei ole "nollaylityspistettä", joka mahdollistaisi tämän keskeytyksen. Jännitteisen korkeajännitteisen tasavirtapiirin katkaiseminen muodostaa siten kestävän korkean lämpötilan plasmakaaren. Siksi korkealaatuisten, tarkoitukseen rakennettujen tasavirtaerotinkytkimien merkitystä ei voida yliarvioida. Niiden on oltava erittäin erikoistunutta suunnitteluosaa, joka on huolellisesti suunniteltu ottamaan vastaan ​​jatkuvaa suurjännitteistä tasavirtaa ja varustettu sisäisillä valokaaren sammutuslaitteilla, jotka sammuttavat vaarallisen valokaaren turvallisesti ja nopeasti. Vaihtovirtakytkimen sijoittaminen tähän paikkaan on katastrofaalisen epäonnistumisen kaava; kytkin pyrkii hitsautumaan kokoon, sulamaan tai jopa räjähtämään kuormituksen aikana.

Kuinka valita oikea aurinkopaneelien irtikytkentä järjestelmällesi

Katkaisun valinta ei ole likimääräinen arvio. Se on tarkka arvio järjestelmään liittyvistä ehdottomista vaatimuksista ja ympäristösi tarpeista. Väärän päätöksen tekeminen ei ole pieni virhe; se on järjestelmän suunnittelu, joka ei toimi tai joka hajoaa näyttävästi testissä. Se on systemaattinen tarkistuslista eikä arvauspeli.

Jännitearvon (Voc) laskeminen

Ensinnäkin jännite. Kytkimen tulisi olla mitoitettu aurinkopaneelijärjestelmän tuottamaan maksimijännitteeseen. Tämä ei ole käyttöjännite (Vmp), vaan avoimen piirin jännite (Voc), joka on lueteltu aurinkopaneelisi datalehdessä. Saadaksesi aurinkopaneelisi Voc:n, sinun on laskettava yhteen kaikkien sarjaan kytkettyjen paneelien Voc. Mutta tässä ei ole kaikki. Aurinkosähköpaneelien jännite nousee lämpötilan laskiessa. NEC vaatii lämpötilakorjauksen laskemisen (NEC-taulukko 690.7) asennuspaikan odotetun alimman ympäristön lämpötilan perusteella. Tämä kylmän sään mukaan säädetty Voc on pienin mahdollinen jännitevaatimus. Nimellinen 600 V:n paneelijärjestelmä kylmässä ilmastossa voi helposti olla yli 700 V, ja se vaatii 1000 V:n mitoituskytkimen, ei 600 V:n. Tässä ei voida tehdä kompromisseja, sillä jännitteen alimitoitus on merkittävä tulipaloriski.

Ampeerimäärän (Isc) määrittäminen

Toiseksi, virrankesto. Kytkimen tulee olla mitoitettu kestämään siihen kohdistuva enimmäisvirta. Tämä perustuu aurinkopaneelien oikosulkuvirtaan (Isc). Kun sinulla on useita rinnakkain kytkettyjä paloja (esim. kytkentärasiassa), sinun on laskettava Isc-arvot yhteen. Koska aurinkopaneeleita pidetään jatkuvasti toimivana virtalähteenä (eli niitä voidaan käyttää täydellä teholla vähintään kolme tuntia tai pidempään), NEC määrää, että enimmäisvirtaan on sovellettava 1.25:n (125 %) varmuuskerrointa. Katkaisijan virrankesto ei saa olla pienempi kuin 125 prosenttia lasketusta enimmäisvirrasta. Tämä ei ole "ehdotus". Ylikuumenemisen, komponenttien heikkenemisen ja tulipalon estäminen on perusvaatimus. Saat kattavamman kuvan laitteistovaihtoehdoista tutustumalla oppaaseemme aiheesta. DC-erokytkin.

Sulatettu vs. ei-sulatettu: Kumpaa tarvitset?

Tämä vaihtoehto määräytyy järjestelmän rakenteen ja ylivirtasuojan (OCPD) sijainnin mukaan.

• Sulakkeeton irrotus: Tämä on peruskäyttöinen päälle/pois-kytkin. Se ei tarjoa ylivirtasuojaa. Sitä käytetään ainoastaan ​​eristämiseen. Tämä sopii tilanteisiin, joissa OCPD:tä on saatavilla muualla. Esimerkiksi yhden sarjan invertterin tasavirtakatkaisin on usein sulakkeeton, koska invertteri itse tarjoaa tarvittavan suojauksen.
• Sulakkeellinen katkaisu: Tässä kytkimessä on sisäänrakennetut sulakkeet. Se tarjoaa ylivirtasuojan ja eristyksen. Tämä on välttämätöntä järjestelmissä, joissa on kolme tai useampia rinnakkaisia ​​​​sarjoja, jotka syöttävät virtaa yhdistelmärasiaan. Sarjat tulisi suojata erikseen, jotta ne eivät joudu alttiiksi vastavirralle muista sarjoista vian sattuessa. Akkupankin ja invertterin välille saatetaan tarvita myös päävirtakatkaisin.

Älä ajattele, että toinen on aina parempi; niitä käytetään eri suunnittelutarkoituksiin.

Oikean kotelon valinta (NEMA/IP-luokitus)

Kytkimen sisäosista ei ole hyötyä, kun niitä sisältävä kotelo romahtaa. Pohjois-Amerikassa kotelointiluokka on NEMA (National Electrical Manufacturers Association) tai kansainvälisesti IP (Ingress Protection).

• NEMA 3R: Tämä on useimpien ulkoasennusten vähimmäisvaatimus. Se on säänkestävä ja pitää sateen ja rännän loitolla.
• NEMA 4 / 4X: Tämä on suuri parannus. NEMA 4 on vesitiivis eli kestää letkulla suihkutettavaa vettä. Tämä on olennaista alueilla, joilla tuuli kuljettaa sadetta tai joilla laitteita voi suihkuttaa vesi. 4X tarjoaa korroosionkestävyyttä ja on siksi välttämätön rannikko-, teollisuus- tai maataloussovelluksissa.
• IP-luokitukset: IP65 on pölytiivis ja kestää vesisuihkuja. IP66 on tehokas vesisuihku. Nämä ovat tyypillisiä kansainvälisiä vastineita NEMA 4 -tyyppiselle suojaukselle.

Kotelointi määräytyy ympäristön mukaan. Kun valitset sisäkäyttöön tarkoitetun (NEMA 1) kotelon ulkoympäristöön, kotelo pettää nopeasti veden tunkeutumisen vuoksi.

Täyttää koodi- ja sertifiointivaatimukset (NEC, UL, IEC)

Lopuksi, ei ole olemassa mitään tärkeää spesifikaatiota, jos laitetta ei ole sertifioinut kansallisesti tunnustettu testauslaboratorio (NRTL). Tämä sertifiointi on ainoa riippumaton takuusi siitä, että kytkin todella toimii nimellisissä vikatilanteissa. Yhdysvalloissa tämä edellyttää UL-merkinnän (esim. UL 98 tai UL 508) hakemista. Euroopassa se tarkoittaa IEC-yhteensopivuutta ja CE-merkintää. Listaamaton, sertifioimaton komponentti on valtava vastuu. Se ei läpäise sähkötarkastustasi, todennäköisesti mitätöi omaisuusvakuutuksesi ja on perusteellinen ja mahdotonta hyväksyä spekulaatiota järjestelmäsi turvallisuudesta. Se on yksi sopimattomimmista paikoista yrittää säästää rahaa.

Kuten huomaat, sopivan katkaisijan valinta ei ole pelkästään perusarvokysymys. Erityisesti sertifiointi ja turvaominaisuudet ovat ehdottoman tärkeitä. Oikein suunnitellun tasavirtaeristimen tulisi pystyä vaimentamaan valokaari nopeasti ja olla ehdottoman luotettava kuormitettuna. Tässä ammattimaiset tasavirtasuojausvalmistajat, kuten BENY soveltaa erikoisosaamistaan ​​käytäntöön.

Saadaksesi selkeämmän käsityksen perusasioista, tutustu 101-opas aurinkopaneelien irrottamiseen lisätietoja.

Yleisiä aurinkopaneelien irtikytkentäasennusvirheitä, joita kannattaa välttää

Teoria on eleganttia. Käytäntö on sotkuista. Muuten hyvin valittu irtikytkentä voi olla hyödytön tai jopa aktiivisesti vaarallinen ajattelemattoman asennuksen vuoksi. Kriteerit ovat vaativia syystä. Seuraavat ovat yleisimmät ja ehkäistävissä olevat viat.

• Käänteinen napaisuus (DC-katkaisut): Tämä on luultavasti pahin ja vaarallisin virhe. 'Line'- ja 'Load'-liittimiä ei suositella käytettäväksi tasavirtakatkaisimessa. Virtalähde (aurinkopaneelit) tulee kytkeä 'Line'-puolelle. Laite (invertteri) tulee kytkeä 'Load'-puolelle. Tämä johtuu siitä, että kytkimen valokaaren sammutusmekanismi on suunnattu. Napaisuuden kääntäminen mitätöi tämän tärkeän turvatoimenpiteen ja varmistaa käytännössä sen, että kytkin hitsautuu kiinni tai vikaantuu katastrofaalisesti kuormitettuna.
• Sopimaton sijainti ja saavutettavuus: NEC vaatii, että erottimien on oltava "helposti saavutettavissa". Tämä ei tarkoita, että niiden mukana tulee kuusi metriä korkeat tikkaat ja kartta. Ne ovat helposti saavutettavissa, laitteiden ei tarvitse peittää niitä ja ensihoitaja tai teknikko voi nähdä ne. Älä piilota erottimia ullakolle, ryömintätilaan tai pultatun paneelin taakse. Verkkovirran erottimien tapauksessa noudata paikallisia sähkömääräyksiä, jotka lähes aina edellyttävät nimettyä ulkopaikkaa mittarin lähellä.
• Väärä johtimen kiristysmomentti: Kytkimen liitinkenkien kylkeen tai asennusohjeeseen on painettu tietty vääntömomentti tuuma-paunayksiköissä. "Hyvä ja tiukka" ei ole tekninen spesifikaatio. Liian löysä kiristys johtaa suuriresistanssiseen pisteeseen; tämä kohta tuottaa paljon lämpöä, sulattaa eristyksen ja sytyttää tulipalon. Liian tiukka kiristys johtaa johtimen ja itse kengän säikeiden katkeamiseen, mikä aiheuttaa myös suuriresistanssisen vian. Käytä kalibroitua momenttiavainta. Joka kerta.
• Vaihtovirtakomponenttien käyttö tasavirtasovelluksissa: Tämä on toistettava, koska se on amatöörin kohtalokkain virhe. Tasavirtakatkaisijaa tai -kytkintä, erityisesti korkeajännitteistä aurinkosähköjärjestelmää, ei voida käyttää vaihtovirtakatkaisimella tai -kytkimellä, jota on saatavilla rautakaupoista. Sillä ei ole keinoja sammuttaa tasavirtavalokaarta. Se ei toimi. Se ei toimi, ja se todennäköisesti sytyttää tulipalon. Käytä vain komponentteja, joilla on tasajännite- ja virta-arvot ja sertifikaatit.
• Heikko kotelointihallinta: NEMA 4X -kotelo on hyödytön, jos poraat putkien läpiviennit yläosaan ja ohjaat veden suoraan liittimiin. Putkien läpiviennit tulisi aina suunnitella sivuille tai vielä parempi pohjaan. Varmista, että kaikki navat ja liittimet ovat NEMA-luokiteltuja ja hyvin tiivistettyjä. Varmistaaksesi virheettömän asennuksen, tutustu ...-osioon. Aurinkopaneelien irtikytkentä selitettynä: tyypit, valinta ja asennusvinkit.

Yhteenveto

Aurinkopaneelien erotin on loppujen lopuksi monimutkainen laite, jolla on yksinkertaiset säännöt. Se ei ole liite eikä osa, johon voi tehdä kulmia. Se on järjestelmäsi, omaisuutesi ja sitä käsittelevän henkilöstön tärkein turvallisuuden suojelija. Koska AC- ja DC-tyyppien välinen ero on ilmeinen ja jännitteen ja virran laskeminen vaatii tarkkuutta, ainoa hyväksyttävä tapa on huolellisuus. NEC:n ja UL:n vaatimukset eivät ole byrokratiaa; ne ovat tiivistettyä kokemuksen viisautta, ja se on opittu, liian usein erittäin korkeaan hintaan. Kohtele niitä sellaisina.

UKK