A napelemes rendszer megfelelő biztosítéka

A napelemek a közelmúltban sokkal elterjedtebbek, mivel az emberek szerte a világon kezdenek elmozdulni egy zöldebb és fenntarthatóbb életmód felé. A hálózatról való leálláshoz néhány embernek el kell tudnia végezni a saját házimunkáját, és ilyen körülmények között elengedhetetlen a napelemek helyes bekötésének ismerete. 

A legtöbb esetben a napelemes rendszer biztosítékára van szükség a napelem és a töltésvezérlője között, mert a biztosítékok ill megszakítók védje a vezetékeket a túlmelegedéstől. Ezzel elkerülhető, hogy a készülékek rövidzárlat esetén meggyulladjanak vagy megsérüljenek. Ha azonban a napelemek sorba vannak kötve, ritkán van szükség biztosítékra.

Mi az a napelemes biztosíték?

A napelemes biztosíték egy olyan biztosíték, amelyet kifejezetten a napelemes rendszerek számára terveztek, és kritikus védelmi vonalként szolgálnak a napelemes rendszer elektromos meghibásodásai ellen. Úgy tervezték, hogy megvédjék a napelemes berendezést a túlmelegedés, túlterhelés vagy rövidzárlat ellen. Elektromos hiba esetén a biztosíték gyenge láncszemként működik az áramkörben, megolvad és megszakítja a kapcsolatot, hogy megakadályozza a túlzott áram áramlását. A napelemes biztosítékot számos tényező alapján lehet kiválasztani, mint például a fizikai méret és alak, a névleges áramerősség, a megszakítóképesség és még sok más.

A biztosítékok megfelelő használata nélkül a rövidzárlat vagy túlterhelés a vezetékek túlmelegedését, a szigetelés megolvadását és akár tüzet is okozhat. A biztosítékok segítenek csökkenteni ezeket a kockázatokat azáltal, hogy gyorsan megszakítják az elektromos áram áramlását, mielőtt a kár bekövetkezne. Ezenkívül megvédik a napelemeket a fordított áramtól, ami akkor fordulhat elő, ha egy panel árnyékolódik vagy meghibásodik, ami potenciálisan áramot vonhat el a zsinórban lévő többi paneltől.

Mikor kell biztosítékot adni a napelemeknek

A NEC irányelveket ad a napelemek biztosításához a panelek rövidzárlati árama (Isc) alapján. A kód megköveteli, hogy a biztosíték névleges értéke legalább a panel Isc értékének 156%-a legyen. Például, ha egy napelem panel Isc értéke 10 A, a minimális biztosíték névleges értéke 15.6 A, felfelé kerekítve a következő szabványos 20 A biztosítékméretre.

Sorozatos vezetékek: olyan helyzetek, amelyeket nem kell biztosítékot adni

Ha a napelemeket sorba kötik, az egyes paneleken átfolyó áram azonos. Ebben a konfigurációban általában elegendő egyetlen biztosíték a karakterlánc végén a teljes tömb védelméhez. A szolártömböt nem kell biztosítékot adni, ha a szolártömb rövidzárlati árama kisebb, mint a napelem panel maximális soros biztosítékértéke. A következők miatt nem jár további védelem vagy előny az ilyen tömb egyesítésével:

Három 200 W-os panel van egymás után csatlakoztatva. Mindegyik napelem panel maximális soros biztosítéka 15A, a maximális soros rövidzárlati áram pedig 10.2A, 9.8A és 9.8A.

Tekintettel arra, hogy a soros biztosíték maximális névleges értéke 15 A, feltételezhetjük, hogy a valódi napelem panel belső vezetékei, diódái, csatlakozásai és egyéb részei maximum 15 A áramerősséget képesek elviselni.

Mivel a tömb rövidzárlati árama 10.2A, indokolt kijelenteni, hogy ha rövidzárlat vagy egyéb meghibásodás lépne fel valamelyik napelem panelen belül, akkor a panelt fel kell szerelni a helyzet kezelésére, mert a zárlati áram nem haladhatja meg a panel maximális biztosítékértéke.

Végül soha nem engedi, hogy a biztosíték kiolvadjon. Hagyja, hogy a biztosíték állandóan elviselje a zavaró ütéseket, amikor normálisan működik. Emiatt a kód szerint ehhez a helyzethez nem szükséges biztosíték.

Párhuzamos bekötés: ha biztosítékra van szükség

Ha azonban a napelemek párhuzamosan vannak csatlakoztatva, minden egyes szál saját áramot vezet. Ebben az esetben minden párhuzamos szálhoz biztosítékokra van szükség, hogy az egyik szál rövidzárlata ne érintse a többit. Az NEC megköveteli, hogy minden párhuzamosan kapcsolt szálat külön-külön biztosítékkal kell ellátni, és a biztosítékok névleges értéke nem haladhatja meg a panelek maximális soros biztosítékát.

HOL A BIZTOSÍTÁS?

Három különböző helyre lehet beépíteni a biztosítékot a napelemekbe. Az első az akkumulátorbank és a töltésvezérlő között van. Másodszor, a töltésvezérlő és a napelemek közé helyezhető. Végül a biztosíték az inverter és az akkumulátorbank között is jelen lehet.

A töltésvezérlő és az akkumulátorbank közé beépített biztosíték vagy megszakító véd a rövidzárlat és a túlterhelés ellen. Ezt a biztosítékot úgy kell méretezni, hogy kezelje a töltésvezérlő maximális kimeneti áramát.

A töltésvezérlő és a napelem panel közötti biztosíték hatékonyan védi a vezetékeket a túlmelegedés ellen, ugyanakkor védi a készüléket a sérülésektől.

Az akkumulátorbank és az inverter közé beépített biztosíték vagy megszakító szintén véd a rövidzárlat és a túlterhelés ellen. A biztosítékot úgy kell méretezni, hogy kezelje az inverter maximális áramfelvételét.

Milyen típusú/méretű biztosítékra van szükségünk?

Minden fotovoltaikus (PV) rendszerek a biztonságos, megbízható és hosszú távú működés érdekében a biztosítékokat megfelelően méretezni kell. A szokásos elektromos áramelosztási és szabályozási alkalmazásokkal ellentétben a napelemes rendszer biztosítékai ki vannak téve különleges körülményeknek. A környezeti tényezőknek való hosszú távú kitettség rendellenes környezeti hőmérsékletekhez vezethet, ami viszont befolyásolja a vezetőválasztást, a méretezést és a biztosítékok teljesítményét. 

Emellett, PV A modulok folyamatos áramot állítanak elő, ellentétben a hagyományos áramkörökkel, amelyeket jellemzően folyamatos terhelések alapján méreteznek, ami további megfontolásokat tesz szükségessé a biztosítékok méretezésénél. Tekintettel ezekre a körülményekre, egy speciális technika a szoláris biztosítékok bemérésére PV rendszerekre van szükség.

Napelem biztosíték 

Az 50 watt feletti, kereskedelmi forgalomban lévő napelemek 10 méretű kábelt használnak, amelyek akár 30 amperes áramerősségnek is ellenállnak. Ilyen esetekben az egyesítés nem szükséges, ha a panelek egymáshoz vannak kötve a sorozatban. A helyzet azonban jelentősen megváltozik, ha a paneleket párhuzamosan kapcsolják össze. Például, ha négy panel van, amelyek mindegyike 15 amperre van méretezve, az egyikben lévő rövidzárlat miatt mind a 60 amper a rövidre zárt panelre irányulhat. Ez azt eredményezi, hogy a panelhez vezető vezetékek lényegesen több áramot kapnak, mint 30 amper, ami a vezetékpár meggyulladását okozhatja. Ezért a párhuzamos csatlakozásoknál kulcsfontosságú, hogy biztosítékokat helyezzenek el minden panelen, hogy megakadályozzák a túlzott áramáramlást, amely túlmelegedéshez és tűzveszélyhez vezethet.

Biztosíték párhuzamos/kombináló dobozhoz

A kombinációs doboz párhuzamos rendszerben használják az egyes panelek biztosítékainak és megszakítóinak, valamint egy vagy több „kombinált” biztosítéknak a tárolására, amelyek a töltésvezérlőhöz vagy a hálózati inverterhez csatlakoznak. A „kombinált” biztosíték/megszakító méretezése előtt először ki kell számítanunk a legrosszabb áramerősséget, amely egyedi paneljeink alapján fog folyni. Fontos megjegyezni, hogy a kombinálódobozban lévő összes biztosíték teljes áramerőssége nem haladhatja meg a töltésvezérlő maximális bemeneti névleges értékét vagy a kombinálódobozból kivezető vezetékek amperát.

Töltő az akkumulátor biztosítékhoz vagy megszakítóhoz

Mivel a legrosszabb esetben áramló erősítők a Impulzusszélesség modulált (PWN) töltésvezérlője ugyanaz, a biztosíték és a vezeték mérete megegyezhet. Ezzel szemben az MPPT töltésvezérlők képesek csökkenteni a feszültséget és növelni a vezérlő és az akkumulátortelep között folyó áramot, ami szükségessé teszi a vezeték és a biztosíték pontos méretének újraszámítását vagy a töltésvezérlő kézikönyvének tanulmányozását. A Solar Boost 50 (amp) töltésvezérlőjük esetében például a Blue Sky azt tanácsolja, hogy szereljenek be egy 60 amperes biztosítékot/megszakítót az eszköz és az akkumulátorbank közé. Még egyszer válasszon egy megfelelő besorolású vezetéket.

Biztosíték az akkumulátorbank és az inverter között

Az akkumulátorbank és az inverter közötti utolsó biztosítékot vagy megszakítót az inverter folyamatos teljesítménye és az általa kezelhető maximális túlfeszültség alapján kell méretezni. A megfelelő biztosíték vagy megszakító méretének meghatározásához olvassa el az inverter gyártójának műszaki adatait. Általános szabály, hogy a biztosítékot az inverter névleges folyamatos áramának 1.25-1.5-szeresére kell méretezni. Például, ha az inverterének folyamatos névleges teljesítménye 2000 W 24 V mellett, a folyamatos áram 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. Ebben az esetben 105A és 125A közötti névleges teljesítményű biztosítékot vagy megszakítót válasszon.

Szükséges eszközök 

• Szögkereső
• Torpedó szint
• halszalag
• Kréta vonal
• Akkus fúró-csavarozó (14.4 V vagy nagyobb), több akkumulátorral
• Unibit és több fúrószár (fa, fém, falazat)
• Lyukfűrész
• Lyukasztó
• Nyomatékkulcs mély foglalattal
• Anyacsavarozók 
• Csupaszító
• Crimperek
• Tű-orr fogó
• Vonalvezető fogó
• Csúszócsuklós fogó
• Kisméretű kábelvágók
• Nagyméretű kábelvágók
• AC/DC multiméter
• Fémfűrész
• Mérőszalag
• Takaró, karton vagy fekete műanyag 
• Nagy teherbírású hosszabbító kábelek
• Tömítő pisztoly
• Biztosítékhúzók

A biztosítékok és a megszakítók közötti különbségek

A biztosítékok és a megszakítók egyaránt megvédik a napelemes rendszert az elektromos hibáktól, de kissé eltérő módon működnek. A biztosítékok egyszer használatos eszközök, amelyek túláram esetén megolvasztják és megszakítják az áramkört. Ha egy biztosíték kiolvad, ki kell cserélni.

A megszakítók viszont visszaállíthatók, miután kioldottak. Mechanikus kapcsolót használnak az áramkör megszakításához, ha túláramot észlelnek. A hiba megszüntetése után a megszakítót vissza lehet állítani, visszaállítva az áramkör tápellátását.

A napelemes rendszerekben gyakrabban használnak biztosítékokat kisebb áramerősségekre, például a napelemek zsinórjaiban vagy a töltésvezérlő és az akkumulátor között. A megszakítókat gyakran használják nagyobb áramerősségű alkalmazásokhoz, például az akkumulátorbank és az inverter között.

A megfelelő biztosítéktípus kiválasztása

A napelemes rendszer biztosítékainak kiválasztásakor fontos, hogy a megfelelő típust és méretet válassza ki. A napelemes alkalmazásokban használt biztosítékok leggyakoribb típusai:

• ANL (lapát) biztosítékok: Ezeket a biztosítékokat általában akkumulátor- és inverteráramkörökben használják, és 20A és 750A közötti méretben kaphatók.
• Midget (ATC) biztosítékok: Ezeket a kisméretű, pengeszerű biztosítékokat gyakran használják napelem-húrokban és kombinálódobozokban, 1A és 30A közötti méretben.
• Patronos biztosítékok: Ezek a hengeres biztosítékok széles méretválasztékban kaphatók, és gyakran használják nagyobb feszültségű alkalmazásokban.

A biztosíték méretének kiválasztásakor mindig vegye figyelembe a NEC irányelveit és a napelemes alkatrészek specifikációit. A biztosítékokat úgy kell méretezni, hogy a várt áramerősség legalább 156%-át kezeljék, felfelé kerekítve a következő szabványos biztosítékméretre.

Gyakori hibák, amelyeket el kell kerülni a napelemes rendszer olvasztásakor

• A biztosítékok alul- vagy túlméretezése: A túl kicsi biztosíték használatakor az idő előtt kiolvadhat, míg a túl nagy biztosíték nem biztos, hogy megfelelő védelmet nyújt. A biztosítékokat mindig a NEC irányelveinek és az alkatrészspecifikációknak megfelelően méretezzük.
• A párhuzamosan kapcsolt panelek biztosítékának figyelmen kívül hagyása: Minden párhuzamosan kapcsolt szálat külön kell megolvadni, hogy az egyik szál rövidzárlata ne érintse a többit. A párhuzamos húrok biztosítékának elmulasztása sérülésekhez és tűzveszélyhez vezethet.
• A biztosítékok nem megfelelő elhelyezése vagy beszerelése: A biztosítékokat a lehető legközelebb kell elhelyezni az áramforráshoz, és mindig a pozitív vezetékre. A nem megfelelő elhelyezés vagy telepítés csökkentheti a biztosíték hatékonyságát, és károsíthatja a rendszert.

Megfelelő biztosíték beszerelési technikák

Amikor biztosítékokat telepít napelemes rendszerébe, kövesse az alábbi bevált módszereket:

• Használja a megfelelőt biztosítéktartó vagy a megszakító dobozban találja a biztosíték típusát és méretét. Az alkatrészházak további megismeréséhez kérjük, olvassa el a Biztosítéktartók: Minden, amit tudnod kell.
• Szerelje fel a biztosítékokat a pozitív vezetékre, a lehető legközelebb az áramforráshoz.
• Használjon megfelelő méretű vezetékeket és csatlakozókat, biztosítva a szoros és biztonságos csatlakozást.
• Minden biztosítékot vagy megszakítót egyértelműen jelöljön meg, jelezve a célt és a névleges értéket.
• Tartsa tisztán és korróziómentesen a biztosítékokat és a megszakítókat, szükség szerint cserélje ki őket.

Karbantartás és hibaelhárítás

A napelemes biztosítékok és megszakítók rendszeres karbantartása és ellenőrzése segíthet megelőzni a problémákat, és biztosítja rendszere hosszú élettartamát. Időszakosan:

• Szemrevételezéssel ellenőrizze a biztosítékokat és a megszakítókat korrózió, sérülés vagy túlmelegedés jeleit keresve.
• Ellenőrizze a csatlakozások tömítettségét és tisztaságát.
• Ellenőrizze a biztosítékok folytonosságát multiméterrel, hogy megbizonyosodjon arról, hogy továbbra is működnek.
• Cserélje ki a kiégett biztosítékokat vagy a kioldott megszakítókat, és az áramellátás visszaállítása előtt vizsgálja meg a hiba okát.

Ha a biztosítékok ismétlődő meghibásodását vagy a megszakító kioldását tapasztalja, az komolyabb problémát jelezhet a napelemes rendszerében. A probléma diagnosztizálásához és megoldásához forduljon professzionális napelem-szerelőhöz vagy villanyszerelőhöz.

Összegzés

Bármilyen napelemes rendszer amely biztosítékot tartalmaz a panelek és a töltésvezérlő között, erősen ajánlott, mivel ez megvédi az elektromos készülékeket és eszközöket a túlfeszültségtől, és megóvja a vezetékeket a túlmelegedéstől vagy a túláram miatti meggyulladástól. Még ha kisebb is PV A sorba kapcsolt panelekkel rendelkező rendszer nem igényel biztosítékot, mindig érdemes bánni. A gyorsan kioldó biztosíték a rendszer legbiztonságosabb megoldása. Hivatkozni Beny napelemes rendszerek jobb megoldásaiért.