Napelemes leválasztás ismertetése: típusok, kiválasztási és telepítési tippek

Mi a napelemes leválasztás és miért kritikus?

A napelemes leválasztó a legalapvetőbb szinten egy kapcsoló. Egy kézi, egyszerű kapcsoló. Nem finoman működik: szó szerint elvágja az áramáramlást két pont között. Nem is olyan nehéz, inkább az a kérdés, hogy hol található és miért van rá szükség. A „miért” kérdése mélyreható biztonságot nyújt. Egyenáram (DC) keletkezik, amint a napelemek fény éri őket. A napnak nincs „ki” gombja. Ez a szüntelen termelés nagy és tartós fenyegetést jelent.

Gondoljunk csak a helyi tűzoltóság tűzoltójára a tetőn, aki megpróbálja kiszellőztetni az égő épületet. Gondoljunk a szerelőre, aki egy invertert javít. Gondoljunk a közműszerelőre egy transzformátoron az utcán. Mindezeknek az embereknek biztos, ellenőrizhető és könnyen elérhető módon kell áramtalanítaniuk azokat az áramköröket, amelyekhez hozzá fognak érni. A napelemes leválasztó ezt kínálja. Ez a karbantartás kompromisszumok nélküli eleme, az első védelmi vonal vészhelyzet, például tűz esetén, és minden rendszer kötelező eleme, hogy egy illetékes hatóság (AHJ) megfelelőnek tekintse, és megfeleljen a helyi előírásoknak.

Nem a kényelemről van szó, hanem a teljes kontrollról. Ezeket az eszközöket a Nemzeti Villamos Szabályzat (NEC) írja elő, különösen az olyan cikkekben, mint a 690.13 és 690.15, amelyek nagyon specifikusak. A fő hajtóerő az elektromos szigetelés elve. Egy technikusnak képesnek kell lennie arra, hogy manuálisan kinyissa a kapcsolót, rögzítse azt „ki” állásban (ezt az eljárást Lockout/Tagout vagy LOTO néven ismerik), és továbbra is azzal a tudattal dolgozzon, hogy az áramkör áramtalan. Ennek hiányában minden napelemes rendszer állandó nagyfeszültségű veszélyt jelent. Nem tervezési hibáról van szó, hanem a legnagyobb mértékű tervezési hibáról.

A két fő típus megértése: AC leválasztás vs. DC leválasztás

A „napelemes leválasztó” kifejezés zavaró kifejezés, mivel nem egyetlen eszközt jelent. Két vagy több, lényegében különböző elemként definiálható, amelyek nem használhatók felcserélhetően. A megkülönböztetésük képtelensége elterjedt és veszélyes hiba. Az inverter az elválasztó vonal, az az eszköz, amely a napelemek egyenáramát váltakozó árammá alakítja az otthoni vagy a hálózat számára. Van egy leválasztó az egyenáramú oldalon (az inverter előtt), és van egy leválasztó az váltakozó áramú oldalon (az inverter után). Nem használhatók felcserélhetően.

AC leválasztás: A hálózatoldali biztonsági kapcsoló

A váltakozó áramú leválasztót az inverter után, az inverter és az épület fő elosztópanelje, vagy gyakrabban a mérőóra közé kell telepíteni. Ez nem Önnek, hanem a közműszolgáltatónak kedvez, mint fő haszonélvezőjének. Amikor egy szerelőnek meg kell javítania a hálózatot, minden kétséget kizáróan biztosnak kell lennie abban, hogy a napelemes rendszer, amely technikailag egy miniatűr erőmű, nem táplálja vissza az áramot azokra a vezetékekre, amelyeken dolgozik. Ez egy hihetetlenül veszélyes jelenség, amelyet szigetüzemnek neveznek, amelyben a rendszer továbbra is feszültség alatt tartja az úgynevezett „holt” hálózatot. A biztonsági kapcsolójuk a váltakozó áramú leválasztó. Ez szinte mindig egy nagy teherbírású, zárható kapcsoló, időjárásálló burkolatban. A közműszabályozás általában előírja, hogy olyan helyre kell telepíteni, amely a személyzet számára bármikor azonnal elérhető, ami általában egy külső falon van, a fő elektromos mérőóra közelében. Műszaki adatai az inverter váltakozó áramú teljesítményétől függenek, és meglehetősen egyszerű eszköz, mint más, váltakozó áramú, szervizbesorolású kapcsolók.

DC leválasztás (PV Izolátor): A tömboldali biztonsági kapcsoló

Az egyenáramú leválasztó, más néven a PV A leválasztó vagy tömbleválasztó az inverter másik oldalán található. Maguk a napelemek (a tömb) és az inverter egyenáramú bemenete között helyezkedik el. Teljesen más célt szolgál: a berendezés és a rajtuk dolgozó szakember védelmét. Egy központi inverter szervizeléséhez, javításához vagy cseréjéhez képesnek kell lennie arra, hogy azt a tető által biztosított nagyfeszültségű egyenárammal le lehessen választani. Ez technikailag nehéz feladat, mivel sokkal nehezebb és veszélyesebb megszakítani a nagyfeszültségű egyenáramot, mint a váltóáramot. Az egyenáram, különösen a modern tömbökre jellemző 600 V és 1500 V közötti feszültségen, nem kíván megszakítást. A váltóáram szinuszhullámával ellentétben, amely másodpercenként 120-szor keresztezi a nulla voltot (ami természetesen kioltja az ívet), az egyenáram egy folyamatos, kérlelhetetlen energiaáramlás, amelynek nincs „nulla-átmeneti” pontja, amely elősegítené ezt a megszakítást. Egy élő nagyfeszültségű egyenáramú áramkör megszakítása így tartós, magas hőmérsékletű plazmaívet hoz létre. Éppen ezért a kiváló minőségű, célirányosan gyártott egyenáramú leválasztó kapcsolók jelentőségét nem lehet túlbecsülni. Nagyon speciális mérnöki eszköznek kell lennie, gondosan megtervezve a szüntelen nagyfeszültségű egyenáram felvételére, és belső ívoltó eszközökkel kell ellátni, hogy ezt a veszélyes ívet biztonságosan és gyorsan eloltsák. Egy váltakozó áramú kapcsoló ilyen helyre helyezése a katasztrofális meghibásodás képlete; a kapcsoló hajlamos összehegedni, megolvadni, vagy akár fel is robbanni terhelés alatt.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő napelemes leválasztót a rendszerünkhöz?

A leválasztás megválasztása nem egy közelítő érték. Ez a tömböd meg nem alkudható követelményeinek és a környezeted igényeinek pontos becslése. A rossz döntés nem apró hiba; ez egy olyan rendszer tervezése, amely nem működik, vagy látványos módon összeomlik a tesztelés során. Ez egy szisztematikus ellenőrzőlista, és nem találgatós játék.

A feszültségérték (Voc) kiszámítása

Először is, a feszültség. A kapcsolót a napelemsor által előállítható maximális feszültségre kell méretezni. Ez nem az üzemi feszültség (Vmp), hanem az üresjárati feszültség (Voc), amely a napelem adatlapján szerepel. A napelemsor Voc értékének kiszámításához össze kell adni az összes sorba kapcsolt panel Voc értékét. De ez még nem minden. A fotovoltaikus panelek feszültsége a hőmérséklet csökkenésével növekszik. Az NEC előírja a hőmérséklet-korrekció kiszámítását (NEC 690.7. táblázat) a telepítési helyen várható legalacsonyabb környezeti hőmérséklet alapján. Ez a hideg időjárásra beállított, beállított Voc a lehető legalacsonyabb feszültségigény. Egy névleges 600 V-os napelemsor hideg éghajlaton könnyen meghaladhatja a 700 V-ot, és ehhez 1000 V-os kapcsolóra van szükség, nem pedig 600 V-osra. Itt nem lehetséges kompromisszum, a feszültség alulméretezése komoly tűzveszélyt jelent.

Az áramerősség (Isc) meghatározása

Másodszor, az áramerősség. A kapcsolót úgy kell méretezni, hogy ellenálljon a maximális áramnak, amelynek ki lehet téve. Ez a napelemes füzérek rövidzárlati áramán (Isc) alapul. Ha több füzér van párhuzamosan kötve (pl. egy elosztódobozban), akkor össze kell adni az Isc értékeket. Mivel a napelemes áramköröket folyamatos üzemű áramforrásnak tekintik (azaz legalább három órán át vagy tovább teljes teljesítményen használhatók), az NEC előírja, hogy 1.25-ös (125%-os) biztonsági tényezőt kell alkalmazni a maximális áramköri áramra. A leválasztó áramerősségének legalább a kiszámított maximális áram 125 százalékának kell lennie. Ez nem „javaslat”. A túlmelegedés, az alkatrészek romlása és a tűz megelőzése alapvető követelmény. A hardveropciók átfogóbb áttekintéséhez kérjük, tekintse meg útmutatónkat a következőről: DC leválasztó kapcsoló.

Olvasztott vs. nem olvadt: melyikre van szükséged?

Ezt a beállítást a rendszer kialakítása és a túláramvédelem (OCPD) helye határozza meg.

• Biztosíték nélküli leválasztás: Ez egy alapvető ki-/bekapcsoló. Nem kínál túláramvédelmet. Kizárólag leválasztási céllal alkalmazzák. Ez akkor megfelelő, ha az OCPD máshol is elérhető. Például egy egyágú inverter egyenáramú leválasztója gyakran nincs biztosítékkal ellátva, mivel maga az inverter biztosítja a szükséges védelmet.
• Biztosított leválasztás: Ez egy olyan típus, amelynek biztosítékai a kapcsolóházba vannak beépítve. Túláramvédelmet és leválasztást kínál. Erre olyan rendszerekben van szükség, amelyek három vagy több párhuzamos ágat tartalmaznak, amelyek egy elosztódobozba táplálnak. A ágakat külön kell biztosítékkal ellátni, hogy hiba esetén ne érjék fordított áram a többi ágtól. Egy akkumulátortelep és egy inverter között szükség lehet egy főbiztosítékos leválasztóra is.

Ne gondold, hogy az egyik mindig jobb; különböző tervezési célokra használják őket.

A megfelelő ház kiválasztása (NEMA/IP besorolás)

A kapcsoló belső alkatrészei használhatatlanná válnak, ha a doboz, amelyben azok találhatók, összeomlik. Észak-Amerikában a burkolatot a NEMA (National Electrical Manufacturers Association) minősíti, nemzetközi szinten pedig IP (Ingress Protection) szerint.

• NEMA 3R: Ez a legtöbb kültéri telepítés minimumkövetelménye. Ellenáll az időjárás viszontagságainak, és távol tartja az esőt és a havas esőt.
• NEMA 4 / 4X: Ez nagy előrelépés. A NEMA 4 vízálló, azaz ellenáll a tömlőből lefolyó víznek. Ez elengedhetetlen azokon a területeken, ahol a szél fújja az esőt, vagy ahol a berendezéseket permetezheti a víz. A 4X korrózióállóságot biztosít, ezért szükséges tengerparti, ipari vagy mezőgazdasági alkalmazásokhoz.
• IP besorolások: Az IP65 porálló és ellenáll a vízsugárnak. Az IP66 ellenáll a nagy teljesítményű vízsugárnak. Ezek a NEMA 4 stílusú védelem tipikus nemzetközi megfelelői.

A burkolatot a környezet határozza meg. Beltéri használatra alkalmas (NEMA 1) burkolat kültéri környezetben történő használatra történő kiválasztásakor a burkolat a víz behatolása miatt gyorsan meghibásodik.

Megfelel a szabványoknak és tanúsítási követelményeknek (NEC, UL, IEC)

Végül, nincs olyan specifikáció, amely fontos lenne, ha az eszközt nem egy Országosan Elismert Vizsgáló Laboratórium (NRTL) tanúsította. Ez a tanúsítvány az egyetlen független garancia arra, hogy a kapcsoló valóban működni fog a névleges hibaállapotaiban. Az Egyesült Államokban ez UL jelölés (pl. UL 98 vagy UL 508) megszerzését jelenti. Európában ez IEC megfelelőséget és CE jelölést jelent. A nem listázott, nem tanúsított alkatrész hatalmas felelősség. Nem fog átmenni az elektromos ellenőrzésen, valószínűleg érvényteleníti az ingatlanbiztosítást, és mély és elfogadhatatlan spekuláció a rendszer biztonságával kapcsolatban. Ez az egyik legmegfelelőbb hely a pénzmegtakarításra.

Amint észre fogja venni, a megfelelő leválasztó kiválasztása nem csupán az alapvető névleges értékek kérdése. Különösen a tanúsítás és a biztonsági jellemzők képezik a vita tárgyát. Egy megfelelően megtervezett egyenáramú leválasztónak képesnek kell lennie az ív gyors elnyomására, és terhelés alatt abszolút megbízhatónak kell lennie. Itt a professzionális egyenáramú védelem gyártói, mint például BENY speciális tudásukat a gyakorlatban is alkalmazzák.

Az alapok jobb megértése érdekében tekintse át a következő oldalunkat: 101 útmutató a napelemek leválasztásához további információkért.

Gyakori hibák a napelemes leválasztó telepítésénél, amelyeket el kell kerülni

Az elmélet elegáns. A gyakorlat kaotikus. Egy egyébként jól megválasztott leválasztás használhatatlanná, vagy akár aktívan veszélyessé is válhat egy meggondolatlan telepítés miatt. A kritériumok okkal szigorúak. A következők a leggyakoribb és megelőzhető hibák.

• Fordított polaritás (DC leválasztások): Ez valószínűleg a legrosszabb és legveszélyesebb hiba. A „Fólia” és a „Terhelés” csatlakozók használata nem ajánlott egyenáramú leválasztó kapcsolón. Az áramforrást (a napelemeket) a „Fólia” oldalra kell csatlakoztatni. Az eszközt (az invertert) a „Terhelés” oldalra kell csatlakoztatni. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kapcsoló ívoltó mechanizmusa irányított. A polaritás felcserélése érvényteleníti ezt a fontos biztonsági intézkedést, gyakorlatilag biztosítva, hogy a kapcsoló behegeszti magát, vagy terhelés alatt katasztrofálisan meghibásodik.
• Nem megfelelő helyszín és megközelíthetőség: Az NEC előírja, hogy a leválasztóknak „könnyen hozzáférhetőnek” kell lenniük. Ez nem jelenti azt, hogy 20 méteres létrával és térképpel is elérhetőnek kell lenniük. Könnyen hozzáférhetőnek kell lenniük, nem takarják el berendezések, és láthatónak kell lenniük az elsősegélynyújtó vagy a szerelő számára. Ne rejtse el a leválasztókat padláson, kúszótérben vagy csavarozott panel mögé. Közüzemi váltakozó áramú leválasztók esetén olvassa el a helyi közüzemi előírásokat, amelyek szinte mindig előírják a mérőórához közeli kijelölt kültéri helyet.
• Helytelen vezetőnyomaték: A kapcsolók csatlakozósaruin egy bizonyos nyomatékérték van feltüntetve az oldalukon vagy a szerelési kézikönyvben, hüvelyk-fontban. A „jó és szoros” nem műszaki előírás. Ha túl laza, nagy ellenállású pontot hozol létre; ez a pont sok hőt termel, megolvasztja a szigetelést és tüzet okoz. Ha túlságosan szoros, akkor elvágod a vezető szálait és magát a sarut is, ami szintén nagy ellenállású meghibásodást okoz. Használj kalibrált nyomatékkulcsot. Minden egyes alkalommal.
• AC-besorolású alkatrészek alkalmazása DC alkalmazásokban: Ezt meg kell ismételni, mivel ez az amatőrök legvégzetesebb hibája. Egyenáramú megszakító vagy kapcsoló, különösen nagyfeszültségű napelemes rendszerek, nem működtethetők barkácsáruházakban kapható váltóáramú megszakítóval vagy kapcsolóval. Nem képes egyenáramú ívet eloltani. Nem fog működni. Nem fog működni, és valószínűleg tüzet fog gyújtani. Csak olyan alkatrészeket szabad használni, amelyek rendelkeznek egyenáramú feszültség- és áramerősség-besorolással és tanúsítvánnyal.
• Gyenge burkolatkezelés: A NEMA 4X tokozás használhatatlan lesz, ha a csőbevezető furatokat felülre fúrja, és a vizet közvetlenül a csatlakozókra vezeti. A csőbevezetőket mindig oldalra, vagy még jobb, ha alulra tervezi. Győződjön meg arról, hogy minden csatlakozó és csatlakozó NEMA minősítésű és jól tömített. A hibamentes telepítés érdekében tekintse át a következő termékeinket: Napelemes leválasztás ismertetése: típusok, kiválasztási és telepítési tippek.

Összegzés

A napelemes leválasztó végül is egy összetett eszköz, egyszerű szabályokkal. Nem függelék, és nem is olyan alkatrész, ahol szögeket lehet vágni. Ez a rendszer, az ingatlan és a vele foglalkozó személyzet biztonságának fő védelmezője. Mivel az AC és DC típusok közötti különbség nyilvánvaló, és a feszültség és az áramerősség kiszámítása szigorúságot igényel, az egyetlen elfogadható mód a szorgalom. Az NEC és az UL követelményei nem bürokrácia; a tapasztalat sűrített bölcsességét jelentik, és ezt túl gyakran nagyon magas áron tanulták meg. Kezelje őket így is.

GYIK