Útskýring á sólarorkutengingu: Tegundir, val og uppsetningarráð

Hvað er sólartenging og hvers vegna er hún mikilvæg

Sólarorkuaftenging er eins konar rofi í grunninn. Handvirkur, einfaldur rofi. Hann virkar ekki á lúmskan hátt: hann rýfur bókstaflega á rafstrauminn milli tveggja punkta. Það er ekki svo erfitt, heldur frekar hvar hann er staðsettur og hvers vegna hans er þörf. „Hvers vegna“ snýst um djúpstætt öryggismál. Jafnstraumur (DC) myndast um leið og sólarplötur eru útsettar fyrir ljósi. Sólin hefur ekki „slökkva“-hnapp. Þessi stöðuga framleiðsla er mikil og varanleg ógn.

Hugsið ykkur slökkviliðsmanninn frá slökkviliðinu á staðnum uppi á þaki að reyna að loftræsta brennandi byggingu. Hugsið ykkur tæknimanninn sem er að gera við inverter. Hugsið ykkur línumanninn á spenni úti á götu. Allt þetta fólk þarf að hafa örugga, sannanlega og aðgengilega leið til að aftengja þær rafrásir sem það ætlar að snerta. Sólarorkutenging býður upp á það. Það er óaðfinnanlegur þáttur í viðhaldi, fyrsta varnarlínan í neyðartilvikum eins og eldsvoða og skyldubundinn þáttur í hverju kerfi til að vera talið uppfylla kröfur af lögsagnarumdæmum og uppfylla staðbundnar reglugerðir.

Þetta snýst ekki um þægindi heldur um fulla stjórn. Þessi tæki eru krafist samkvæmt bandarísku raflagnareglugerðinni (NEC), sérstaklega í greinum eins og 690.13 og 690.15, sem eru mjög nákvæmar. Helsta gildið er meginreglan um rafmagnseinangrun. Tæknimaður ætti að geta opnað rofa handvirkt, læst honum í „slökkt“ stöðu (aðferð sem kallast Lockout/Tagout eða LOTO) og haldið áfram að vinna vitandi að rafrásin er dauð. Sé þetta ekki gert er hver sólarsellu alltaf háspennuhætta. Þetta er ekki hönnunarmistaka sem vantar; þetta er hönnunargalla af öllu tagi.

Að skilja tvær helstu gerðir: Rafmagnstenging vs. jafnstraumstenging

„Sólarorkuaftenging“ er ruglingslegt hugtak þar sem það er ekki eitt tæki. Það er skilgreint sem tveir eða fleiri, í eðli sínu ólíkir þættir sem ekki er hægt að nota til skiptis. Vanhæfni til að greina á milli þeirra er útbreidd og hættuleg mistök. Inverterinn er skiptingarlínan, tækið sem breytir jafnstraumi sólarrafstöðvarinnar í riðstraum fyrir heimilið þitt eða raforkukerfið. Það er aftenging á jafnstraumshliðinni (á undan inverterinum) og það er aftenging á riðstraumshliðinni (eftir inverterinn). Ekki er hægt að nota þá til skiptis.

Rafmagnsrof: Öryggisrofi á raforkukerfinu

Rafmagnsrofinn er settur upp eftir inverterinn, á milli invertersins og aðalrafmagnstöflu byggingarinnar eða, oftar, rafmagnsmælisins. Það kemur þér ekki til góða, heldur veitufyrirtækinu, sem er aðalhagsmunaaðili þess. Þegar línumaður þarf að gera við raforkunetið verður hann að vera viss um að sólarkerfið þitt, sem tæknilega séð er smækkuð virkjun, sé ekki að senda rafmagn til baka á línurnar sem hann vinnur á. Þetta eru ótrúlega hættuleg áhrif sem kallast eyjaskipti, þar sem kerfið þitt er enn að knýja svokallað „dautt“ raforkunet. Öryggisrofinn þeirra er AC-rofinn. Það er næstum alltaf öflugur, læsanlegur rofi í veðurþolnu hylki. Reglugerðir veitna krefjast þess venjulega að hann sé settur upp á stað sem starfsfólk þeirra hefur strax aðgang að á öllum tímum, sem er venjulega á útvegg nálægt aðalrafmagnsmælinum þínum. Hann hefur tæknilegar forskriftir sem eru háðar AC-afköstum invertersins og er frekar einfalt tæki, eins og aðrir AC-rofa.

Aftenging jafnstraums (PV Einangrari): Öryggisrofinn á fylkishliðinni

Jafnstraumsrofið, einnig þekkt sem PV Einangrari eða aftengingarrofi fyrir sólarrafhlöður, er á gagnstæðri hlið invertersins. Hann er staðsettur á milli sólarrafhlöðanna sjálfra (röðarinnar) og jafnstraumsinntaks invertersins. Hann þjónar allt öðrum tilgangi: að vernda búnaðinn og tæknimanninn sem vinnur í honum. Til að þjónusta, gera við eða skipta um miðlægan inverter er nauðsynlegt að geta einangrað hann með háspennu jafnstraumsorku sem kemur frá þakinu. Þetta er tæknilega erfitt verkefni, þar sem það er mun erfiðara og hættulegra að rjúfa háspennu jafnstraumsorku en riðstraum. Jafnstraumur, sérstaklega við 600 V til 1500 V sem er dæmigerð fyrir nútíma sólarrafhlöður, vill ekki vera rofinn. Ólíkt sínusbylgju riðstraums, sem fer yfir núll volt 120 sinnum á sekúndu (sem auðvitað slokknar á boga), er jafnstraumur samfelldur, óhjákvæmilegur orkuflæði án „núllpunkts“ til að auðvelda þessa rofu. Að rjúfa lifandi háspennu jafnstraumsrás myndar þannig viðvarandi háhita plasmaboga. Þess vegna er ekki hægt að ofmeta mikilvægi hágæða, sérsmíðaðra jafnstraumsrofa. Þetta verður að vera mjög sérhæfð verkfræðieining, vandlega hönnuð til að takast á við stöðuga háspennu jafnstraumsafl og smíðuð með innbyggðum ljósbogaslökkvibúnaði til að slökkva á þessum hættulega ljósboga á öruggan og fljótlegan hátt. Að setja riðstraumsrofa á þennan stað er uppskrift að hörmulegum bilunum; rofinn hefur tilhneigingu til að suða sig saman, bráðna eða jafnvel springa þegar hann er álagður.

Hvernig á að velja rétta sólaraftengingu fyrir kerfið þitt

Val á aftengingu er ekki nálgun. Það er nákvæm mat á óumdeildum kröfum kerfisins og þörfum umhverfisins. Að taka ranga ákvörðun er ekki minniháttar mistök; það er hönnun kerfis sem virkar ekki eða bilar á stórkostlegan hátt þegar það er prófað. Þetta er kerfisbundinn gátlisti en ekki giskuleikur.

Útreikningur á spennugildi (Voc)

Í fyrsta lagi, spenna. Rofinn ætti að vera metinn fyrir hámarksspennu sem sólarrafhlöðukerfið þitt getur framleitt. Þetta er ekki rekstrarspennan (Vmp) heldur opin hringrásarspennan (Voc) sem er tilgreind á gagnablaði sólarrafhlöðukerfisins. Til að fá strenginn Voc þarftu að leggja saman Voc allra sólarrafhlöðu í einni seríu. En þetta er ekki allt. Spenna sólarrafhlöðu hækkar með lækkandi hitastigi. NEC krefst útreiknings á hitaleiðréttingu (NEC tafla 690.7) eftir lægsta væntanlega umhverfishita á uppsetningarstaðnum. Þessi kuldastillta, leiðrétta Voc er lægsta mögulega spennuþörf. Nafngild 600 V rað í köldu loftslagi getur auðveldlega verið yfir 700 V og krefst 1000 V rofa, ekki 600 V. Engin málamiðlun er möguleg hér, vanmat á spennunni er mikil eldhætta.

Að ákvarða straumstyrk (Isc)

Í öðru lagi, straumstyrkur. Rofinn ætti að vera metinn til að þola hámarksstraum sem hann kann að verða fyrir. Þetta er byggt á skammhlaupsstraumi (Isc) sólarstrengjanna þinna. Þegar þú ert með nokkra strengi samsíða (t.d. í sameiningarkassa) þarftu að leggja saman Isc gildin. Þar sem sólarrásir eru taldar vera orkugjafi sem er í stöðugri notkun (þ.e. hægt að nota á fullum krafti í að minnsta kosti þrjár klukkustundir eða lengur), krefst NEC þess að 1.25 (125%) öryggisstuðull sé notaður á hámarksstraum rásarinnar. Straumstyrkur aftengingarinnar ætti ekki að vera minni en 125 prósent af útreiknuðum hámarksstraumi. Þetta er ekki „tillaga“. Að koma í veg fyrir ofhitnun, niðurbrot íhluta og eld er grunnkrafa. Til að fá ítarlegri yfirsýn yfir vélbúnaðarvalkosti, vinsamlegast skoðaðu leiðbeiningar okkar um DC aftengingarrofi.

Samrunnið vs. ósamrunnið: Hvort þarftu?

Þessi valkostur er ákvarðaður af hönnun kerfisins og staðsetningu ofstraumsvarna (OCPD).

• Ótengdur aftenging: Þetta er einfaldur rofi sem kveikir/slökkvir. Hann býður ekki upp á neina ofstraumsvörn. Hann er notaður eingöngu til að einangra. Þetta hentar ef OCPD er í boði annars staðar. Sem dæmi er jafnstraumsrofi á einstraumsspennubreyti oft óvarinn, þar sem spennubreytinn sjálfur veitir nauðsynlega vörn.
• Aftenging við öryggi: Þetta er gerð með öryggi innbyggð í rofakassann. Hún býður upp á ofstraumsvörn og einangrun. Þetta er nauðsynlegt í kerfum sem hafa þrjá eða fleiri samsíða strengi sem tengjast sameiningarkassa. Strengirnir ættu að vera með öryggi sérstaklega til að tryggja að þeir verði ekki fyrir bakstraumi frá hinum strengjunum ef bilun kemur upp. Milli rafhlöðubanka og invertera gæti einnig verið þörf á aðalöryggisrof.

Ekki halda að einn sé alltaf betri; þeir eru notaðir í mismunandi hönnunartilgangi.

Að velja rétta girðinguna (NEMA/IP-flokkun)

Innri hlutar rofans eru gagnslausir þegar kassinn sem hýsir þá hrynur. Í Norður-Ameríku er girðingin metin af NEMA (National Electrical Manufacturers Association) eða á alþjóðavettvangi af IP (Ingress Protection).

• NEMA 3R: Þetta er lágmarkið fyrir flestar uppsetningar utandyra. Það er veðurþolið og heldur frá rigningu og slyddu.
• NEMA 4 / 4X: Þetta er mikil framför. NEMA 4 er vatnsþétt, þ.e. það þolir vatnsslöngur. Þetta er nauðsynlegt á svæðum þar sem vindurinn blæs regni eða þar sem búnaðurinn gæti verið úðaður. 4X veitir tæringarþol og er því nauðsynlegt í strand-, iðnaðar- eða landbúnaðarnotkun.
• IP einkunnir: IP65 er rykþétt og þola vatnsþotur. IP66 þola öfluga vatnsþotur. Þetta eru dæmigerðar alþjóðlegar jafngildir NEMA 4 verndar.

Umhverfið ákvarðar girðinguna. Þegar girðing sem er metin fyrir innandyra notkun (NEMA 1) er valin til notkunar utandyra, mun hún bila fljótt vegna vatnsinnskots.

Uppfylla kröfur um kóða og vottun (NEC, UL, IEC)

Að lokum er engin forskrift sem skiptir máli þegar tækið er ekki vottað af viðurkenndri prófunarstofu á landsvísu (NRTL). Þessi vottun er eina sjálfstæða tryggingin fyrir því að rofinn virki í raun samkvæmt tilgreindum bilunarskilyrðum. Í Bandaríkjunum felur þetta í sér að sækjast eftir UL-merki (t.d. UL 98 eða UL 508). Í Evrópu felur það í sér IEC-samræmi og CE-merki. Mikil ábyrgð er óskráð, óvottuð íhlutur. Hann mun ekki standast rafmagnsskoðun þína, mun líklega fella úr gildi eignatryggingu þína og er djúpstæð og óásættanleg vangaveltur um öryggi kerfisins þíns. Þetta er einn óviðeigandi staðurinn til að reyna að spara peninga.

Eins og þú munt taka eftir snýst val á viðeigandi aftengingarbúnaði ekki bara um grunngildi. Vottun og öryggiseiginleikar eru óumdeilanlegir. Rétt hönnuð jafnstraumsrofa ætti að geta slökkt á ljósboga fljótt og vera fullkomlega áreiðanleg þegar hún er álagður. Hér eru faglegir framleiðendur jafnstraumsvarnara eins og BENY beita sérþekkingu sinni í framkvæmd.

Til að fá betri skilning á grunnatriðunum, skoðið okkar 101 leiðarvísir um aftengingu sólarsella fyrir frekari upplýsingar.

Algeng mistök við uppsetningu sólarrafhlöðu sem ber að forðast

Kenningin er glæsileg. Framkvæmdin er flókin. Annars vel valin aftenging getur orðið gagnslaus, eða jafnvel hættuleg, vegna hugsunarlausrar uppsetningar. Viðmiðin eru krefjandi af ástæðu. Eftirfarandi eru algengustu og fyrirbyggjanlegustu mistökin.

• Öfug pólun (rafmagnstengingar): Þetta er líklega versta og hættulegasta mistökin. Það er ekki mælt með að nota „línu“ og „hleðslu“ tengi á jafnstraumsrofa. Aflgjafinn (sólarsellur) ætti að vera tengdur við „línu“ hliðina. Tækið (inverterinn) ætti að vera tengt við „hleðslu“ hliðina. Þetta er vegna þess að bogaslökkvibúnaður rofans er stefnubundinn. Að snúa póluninni við ógildir þessa mikilvægu öryggisráðstöfun og tryggir nánast að rofinn suðulokist sjálfur eða bili illa þegar hann er hlaðinn.
• Óviðeigandi staðsetning og aðgengi: NEC krefst þess að aftengingar séu „auðveldlega aðgengilegar“. Þetta þýðir ekki að þær séu aðgengilegar með 20 metra stiga og korti. Þær eru aðgengilegar, ekki hindraðar af búnaði og sýnilegar fyrstu viðbragðsaðilum eða tæknimönnum. Felið ekki aftengingar á háalofti, í skriðrými eða á bak við boltaða spjald. Ef um aftengingar á loftkælingu er að ræða skal hafa samband við gildandi reglugerðir, sem krefjast næstum alltaf tilgreinds staðs utandyra nálægt mælinum.
• Rangt tog leiðara: Tengiklemmar í rofa eru með ákveðið magn af togi í tommum-pundum prentað á hliðina eða í uppsetningarhandbókinni. „Gott og þétt“ er ekki tæknileg forskrift. Of laust og þú býrð til punkt með mikilli viðnámi; þessi punktur mun framleiða mikinn hita, bræða einangrunina og kveikja á eldi. Of þétt og þú skerð bæði þræði leiðarans og klemmunnar sjálfrar, sem mun einnig valda bilun með mikilli viðnámi. Notaðu kvarðaðan toglykil. Í hvert einasta skipti.
• Notkun AC-metinna íhluta í DC forritum: Þetta þarf að endurtaka, þar sem þetta er alvarlegasta mistök áhugamannsins. Jafnstraumsrofi eða rofi, sérstaklega háspennurofi, er ekki hægt að nota með riðstraumsrofa eða rofa sem fæst í byggingarvöruverslunum. Hann hefur ekki möguleika á að slökkva á jafnstraumsboga. Hann mun ekki virka. Hann mun ekki virka og mun líklega kveikja í eldi. Aðeins ætti að nota íhluti með jafnstraumsspennu og -straumsvottun.
• Veik girðingarstjórnun: NEMA 4X hylki verður gagnslaust þegar þú borar göt fyrir rörinnganginn að ofan og leiðir vatnið beint á tengiklemmurnar. Rörinngangar ættu alltaf að vera á hliðunum eða enn betra að neðan. Gakktu úr skugga um að allir tengipunktar og tengi séu NEMA-flokkaðir og vel þéttir. Til að tryggja gallalausa uppsetningu skaltu skoða okkar ... Útskýring á sólarorkutengingu: Tegundir, val og uppsetningarráð.

Niðurstaða

Sólarorkutengingin er jú flókið tæki með einföldum reglum. Hún er hvorki viðauki né hluti þar sem hægt er að skera horn. Hún er aðalöryggisvörn kerfisins, eigna þinna og starfsfólksins sem þarf að takast á við hana. Þar sem munurinn á AC og DC gerðunum er augljós og útreikningur á spennu og straumstyrk krefst nákvæmni, er eina leiðin sem er ásættanleg kostgæfni. Kröfur NEC og UL eru ekki skriffinnska; þær eru samantekin viska reynslunnar og hún hefur verið lærð, of oft á mjög háu verði. Meðhöndlið þær sem slíkar.

SPURNINGAR