Tegundir og notkun rofa fyrir sólkerfi: Heildarleiðbeiningar

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Áherslan í hönnun nútíma sólarorkukerfa er oft á orkuframleiðslu — skilvirkni sólarrafhlöðu og afköst invertera. Engu að síður byggist efnahagsleg og rekstrarleg sjálfbærni allra sólarorkuvera á verndarráðstöfunum þeirra. Öryggisrofinn fyrir sólarkerfi er kjarninn í þessari öryggisarkitektúr og veitir kerfiseigendum hugarró.

Sólarorkuver er ekki bara rafstöð, heldur háspennu jafnstraumsvirkjun (DC) sem er sett upp á þökum íbúðarhúsa eða iðnaðarsvæðum. Verndarkröfur aukast með afkastagetu kerfisins. Nauðsyn sterkrar verndar er alls staðar, hvort sem það er vernd rafrása í ... PV sameiningarkassi þar sem aflið er einbeitt, eða stjórnun margra útganga í jafnstraumsálagstöflum þar sem húseigendur nota jafnstraum beint.

Hætturnar sem fylgja þessari jafnstraumsflutningi, þ.e. viðvarandi ljósbogamyndun og rafmagnshætta, eru ekki þær sömu og í venjulegum riðstraumsnetum. Því er val á rafrásarvörn – fyrir hverja lausn, hvort sem um er að ræða samtengingarkassa eða aðaldreifikerfi – ekki léttvægt val á aukabúnaði; það er mikilvæg verkfræðileg útreikningur.

Þessi handbók fjallar ítarlega um gerðir sólarrofa, notkun þeirra í sólarorkuverum og stærðfræðilíkanið sem þarf til að stærðargreina þá á viðeigandi hátt.

Hvað er sólkerfisrofi?

Rofi sólarorkukerfis er sjálfvirkur verndarbúnaður sem notaður er til að vernda rafrásir gegn skemmdum vegna ofhleðslu eða skammhlaups af völdum ofstraums. Rofi er endingargóður rofi, ólíkt einföldum öryggi, sem virkar aðeins einu sinni og þarf að skipta um. Hægt er að endurræsa hann (handvirkt eða sjálfvirkt) til að halda eðlilegum rekstri áfram eftir að villu hefur verið lagað.

Jafnstraumsrofi hefur tvö megintilgang þegar kemur að sólarorku (PV):

• Einangrun og rofi: Það býður upp á handvirkan aftengingarpunkt sem gerir viðhaldsfólki kleift að einangra á öruggan hátt. PV Rafhlaða, rafhlöðubanki eða sólarorkubreytir til að þjónusta án þess að hætta sé á spennu. Þetta er sérstaklega mikilvægt í kerfum sem nota spennubreyta með einangrun. Í þessum hönnunum krefjast verkfræðistaðlar venjulega tvípóla jafnstraumsrofa með straumtakmörkunargetu að minnsta kosti 1.25 sinnum skammhlaupsstraumur (Isc) sólarorkubreytisins. PV fylking og 1.2 sinnum opna hringrásarspennan (Voc) sólarorkuversins PV fylki.
• Yfirstraumsvörn: Þetta er varma- og segulskjöldur. Þegar straumurinn sem fer í gegnum rafrásina er meiri en málstraumurinn vegna bilunar eða villu í raflögninni, þá sleppir rofinn og rýfur rafrásina til að tryggja að einangrun vírsins bráðni ekki og búnaðurinn bili ekki illa.

Það þarf að greina á milli a DC einangrunartæki og jafnstraumsrofi. Þó að hægt sé að nota einangrunarrofa til að rjúfa rafrásina til að viðhalda henni, þá veitir hann ekki endilega sjálfvirka ofstraumsvörn. Rofi býður upp á nauðsynlega einangrun eins og getið er hér að ofan og virka bilunarvörn.

Rofi sólkerfisins vs. venjulegur AC rofi: Af hverju skiptir munurinn máli

Að skipta út riðstraumsrofum (AC) fyrir jafnstraumsrof (DC) er eitt algengasta og hættulegasta mistökin í uppsetningu sólarorku. Tækin virðast svipuð fyrir óþjálfað auga. Þau eru til í gjörólíkum veruleika miðað við eðlisfræðing eða rafmagnsverkfræðing.

Mikilvægasti munurinn er fyrirbærið núll-krossun.

• Raunveruleikinn í loftkælingunni: Riðstraumur snýr við pólun 50 eða 60 sinnum á sekúndu (Hertz). Í þessari lotu lækkar spennan niður í núll volt 100 eða 120 sinnum á sekúndu. Þegar riðstraumsrofi sleppir og rafbogi myndast á milli tengipunktanna, myndast þessi núllspennupunktur náttúrulega og hjálpar til við að slökkva á boganum.
• Hætta frá DC: Jafnstraumur er samfelld spenna án núllpunkta. Þegar reynt er að opna rafrás með háspennu jafnstraums slokknar ekki á boganum sjálfum sér. Þess í stað breytist hann í langvarandi plasmabrú sem framleiðir gríðarlegan hita (þúsundir gráða á Celsíus).

Þegar dæmigerður AC-rofi er notaður í sólarrafstraumsrás getur hann hugsanlega ekki rofið bogann við útslátt. Þetta veldur snertisveiflum, þar sem öryggi rofans lokast og opnar ekki fyrir strauminn eða veldur algjörri eyðileggingu á rofahúsinu, sem oft veldur rafmagnsbruna.

Þannig eru sólarstraumsrofar hannaðir með háþróuðum bogaslökkviklefum. Þessir nota segulmagnaða útblástursspólur til að teygja bogann líkamlega og ýta honum í „bogarennur“ þar sem hann er skipt og kældur hratt. Það er skylda öryggisráðstöfun að nota sérstakan jafnstraumsrofa frekar en að reiða sig á AC inntaksrofa fyrir jafnstraumsálag.

Helstu gerðir sólkerfisrofa

Sólarvörnin er í beinu hlutfalli við orkuþéttleikann. Markaðurinn býður upp á rofa allt niður í litla 15 ampera rafmagn til notkunar í íbúðarhúsnæði og allt að 6000 ampera rofa til notkunar í stórum veitum.

Þó að hvað varðar virkni megi skipta algengustu gerðum rofa í staðlaða, jarðföll (GFCI) og AFCI (Ljósbogaföll), hver með sérstöku verndarhlutverki að gegna, ákvarða verkfræðingar aðalvalkostinn eftir stærð kerfisins og efnislegri hönnun tækisins. Vélbúnaðarstigveldið er skipt í þrjá breiða byggingarflokka:

Tegund brotsjórs	Dæmigert straummat	Spenna einkunn	Brotthæfni	Aðalforritasviðsmynd
DC MCB	1A - 125A	Allt að 1000V DC	Lágt til miðlungs (t.d. 6kA)	Þök íbúðarhúsa, PV Sameiningarkassar, strengjavörn.
DC MCCB	63A - 1600A	Allt að 1500V DC	Hátt (20kA – 50kA)	Atvinnuraflrásir, miðlægir inverterar, aðalrofi fyrir rafhlöður.
ACB / BESS	2000A - 6300A	Allt að 1500V DC	Mjög hátt (lofttæmi/loft)	Sólarorkuver á stórum skala, orkugeymsla á stórum skalaBESS).

DC MCB (Smár rofi)

Í notkun með lægri straumi er jafnstraumsrofanum (MCB) hefur að mestu leyti komið í stað eldri 20 ampera eða 30 ampera öryggi sem notuð voru í eldri samsíða spjaldauppsetningum. Þessar einingar eru hannaðar til að vera litlar og eru með mátbyggingu sem er hönnuð til að vera fest á venjulegar DIN-skinir, og þess vegna eru þær sjálfgefið val í PV Sameiningarkassar og dreifitöflur fyrir heimili.

• Verkfræðisvið: MCBeru almennt metnir fyrir 125A straum og 1000 V DC.
• Vélbúnaður: Þeir nota tvívirka varma-segulmagnaða útleysingarkerfi. Varmaþátturinn er notaður til að takast á við hæga, langvarandi ofhleðslu, en segulþátturinn er notaður til að rjúfa tenginguna strax þegar skammhlaup verður vegna mikils straums, til að vernda einstaka sólarstrengi eða inntök blendingsspennubreyta.

DC MCCB (Mótaður rofi)

Þegar straumstyrkurinn fer yfir svið íbúðarhúsnæðis, inn í atvinnuhúsnæðis- og iðnaðarsvið (C&I), þá er takmörkun á... MCB er náð. Í þessu tilviki er mótaða kassarofinn (MCCB) verður staðallinn sem krafist er. Þessar einingar eru mun stærri og sterkari, í sterku, mótuðu einangrunarhúsi og eru ætlaðar til að vera boltaðar til að standast vélræna áföll af miklum aflrofa.

• Verkfræðisvið: MCCBRafmagnstæki eru notuð til að lyfta þungum hlutum og eru metin venjulega á bilinu 63A til 1600A og með mikla brotgetu (t.d. 20kA til 50kA).
• Hagur: Ólíkt föstum stillingum á MCB, margir MCCBhafa stillanlegar útrásarstillingar. Þetta gerir verkfræðingunum kleift að aðlaga verndarferilinn að álagseiginleikum stórra PV fylki eða rafhlöðubankar, sem er aðalaftenging miðlægra invertera.

ACB og BESS Rofar (háspenna/iðnaðar)

Loftrofa (ACB) eru notaðir á hápunkti veitunnar, sem nær yfir stórar virkjanir og rafhlöðuorkugeymslukerfi (BESS), til að stjórna efri enda jafnstraumsrófsins. Þetta eru ekki bara rofar heldur flókin bogaslökkvikerfi með þrýstilofti eða lofttæmistækni.

BESS Sérhæfing: Staðlaðar rafhlaða- og kælikerfi (ACB) eru ekki alltaf fullnægjandi í geymslu. Háhraða jafnstraumsrofar eru nauðsynlegir til að vinna bug á miklum skammhlaupsstraumum sem lítíum-jón rafhlöðurekki geta afhent. Þessar einingar þurfa að bregðast við á millisekúndum til að forðast hörmulegt hitaupphlaup.

Verkfræðisvið: Ræður við þúsundir ampera (2000A – 6300A).

Notkun: Hvar á að setja upp sólarkerfisrofa í PV Systems

Sól PV Kerfið þarf að vera verndað á ýmsum stöðum í orkuflæðisrökfræðinni. Óviðeigandi staðsetning rofa eða skortur á aðskilnaði milli riðstraums- og jafnstraumssviðanna afhjúpar viðkvæma hluta kerfisins. Þannig staðfestum við notkun rofa á fjórum mikilvægum sviðum.

PV Fylkissamsetningarkassi (strengjavörn)

Sameiningarkassi er fyrsti varnarpunkturinn í fjölstrengjakerfum þar sem samsetning margra strengja af spjöldum er mynduð í eina úttaksrás. Áður en sameining er framkvæmd þarf jafnstraumskerfi. MCB ætti að vera festur í enda hvers strengs. Þessi staðsetning er nauðsynleg, sérstaklega til að leysa vandamálið með núverandi stefnubreytingu eins og fram kemur í öryggisráðstöfunum.

Þegar einn strengurinn er í skugga eða bilaður geta hinir strengirnir þvingað straum í gagnstæða átt inn í hann. Eins og áður hefur komið fram myndi óviljandi stefnubreyting valda alvarlegum öryggisáhyggjum og skemma sólarsellur. Þó að rofi stýri ekki straumnum virkt er hann nauðsynleg vörn gegn þessum hættulegu afturvirku straumum, sem annars myndu valda eldsvoða og óafturkræfum skemmdum á sólarsellum.

Verndun rafhlöðubanka

Hvað varðar orkugeymsluhlutann, þá er tengiflöturinn milli rafhlöðubankans og invertersins/hleðslutækisins erfiðasta straumflutningssvæðið í öllu kerfinu. Þessi hluti leyfir hámarksstraumflæði og sterka jafnstraumsorku. MCCB eða háa einkunn MCB er krafist.

Rofi er innifalinn hér, ekki aðeins til að vernda þykku rafhlöðukapalana gegn hitaupphlaupi af völdum ofstraums, heldur einnig, og það sem kannski er mikilvægara, til að bjóða upp á örugga, líkamlega aðferð til að aftengja. Þessi einangrun gerir viðhaldsstarfsfólki kleift að vinna við rafhlöðuna án þess að verða fyrir banvænni útsetningu fyrir lifandi jafnspennu.

Aðalinntak invertera (DC dreifing)

Aðalinntaksvörn invertersins gegnir hlutverki mikilvægs gátts milli jafnstraumsframleiðslu og riðstraumsumbreytingar. Þessi rofi er staðsettur á milli útgangs samsetningarkassans og inntaks invertersins og þjónar sem aðal jafnstraumsrofi fyrir alla framleiðsluhliðina. Hann veitir ekki aðeins ofstraumsvörn heldur verndar viðkvæma innri rafeindabúnað invertersins gegn utanaðkomandi spennubylgjum og veitir miðlægan einangrunarpunkt fyrir allt jafnstraumsdreifikerfið.

Jafnstraumsálagsdreifing (íbúðarjafnstraumsrásir)

Að lokum eru til ákveðin notkunarsvið á neysluhliðinni, sérstaklega fyrir húseigendur sem nota jafnstraum beint til að ná fram hagkvæmni. Til að styrkja þetta þurfa uppsetningaraðilar að setja upp aðskildar dreifitöflur (öryggisbox) með sérstökum rofum, sem eru gjörólíkir riðstraumstöflunni.

Þetta er nauðsynlegt í aðstæðum þar sem tæki eins og LED-perur eru háð stöðugum jafnstraumi til að virka. Þar sem þessi tæki þurfa ákveðið aflgjafaumhverfi eru jafnstraumsrofar notaðir til að vernda þessi viðkvæmu álag. Þeir tryggja að rafmagnið sé í lagi og að ofhleðsla í lýsingarrás sé einangruð eins fljótt og auðið er án þess að hafa áhrif á aðalkerfið.

Taktu tillit til þátta þegar þú velur sólkerfisrofa

Val á rofum í sólarorku PV Kerfi eru rannsóknarsvið sem oft er vanrækt í þágu valkosta í spjöldum eða inverterum. En gáleysi í þessu tilfelli er dýrt. Illa valinn rofi bilar oft vegna hitalækkunar, sem veldur ofhitnunarskemmdum og í versta falli bruna í kerfinu.

Val á rofa er ekki heppnileikur, heldur um að samræma forskriftir við vinnuskilyrði kerfisins.

Spennugildi og reglugerðarstaðlar

Spenna rofsins ætti að vera hærri en hámarks opið hringrásarspenna (Voc) kerfisins. PV fylki, en við lægsta væntanlega hitastig. Ennfremur verður valið að vera í samræmi við uppbyggingu invertersins og iðnaðarstaðla, þar á meðal UL508i og IEC60947-3.

• 600 V jafnstraumur (UL508i): Þetta eru staðlaðar forskriftir fyrir íbúðarhúsnæðisuppsetningar sem nota einfasa invertera.
• 1000 V jafnstraumur (IEC60947-3): Uppsetning á þaki atvinnuhúsnæðis og þriggja fasa strengjainverter er staðalbúnaður.
• 1500 V DC: Núverandi staðall fyrir miðlæga invertera og stórfelldar sólarorkuver. Aukin spenna lágmarkar tap á kaplum en krefst rofa með betri einangrun og bogaþol.

Pólstilling vs. strengjafjöldi

Pólstillingin er í beinu hlutfalli við fjölda strengja í einangrunarbúnaðinum. Ein mikilvægasta meginreglan í jafnstraumseinangrun er að allir spennuleiðarar verða að vera spennulausir á sama tíma.

• 2P (tveir pólar): Einn strengur (brýtur bæði jákvæðan og neikvæðan staðal). Þetta er hægt að nota með dæmigerðum strengjaspennubreytum þar sem einn hámarksaflspunktsmælir (MPPT) er notaður sem breytir.
• 4P (fjórar pólar): Þetta er nauðsynlegt þegar tveir strengir eru notaðir samtímis eða í kerfum með hærri spennu (1000 V/1200 V). Í háspennukerfum eru staurar oft tengdir í röð til að skipta bogaspennunni á milli nokkurra snertipunkta, sem gerir litlum rofa kleift að meðhöndla álagið á öruggan hátt.

Umhverfisþol og efnisöryggi

Áhrif uppsetningarumhverfisins eru einn mikilvægasti þátturinn sem vantar venjulega í forskriftum. Sólareinangrarar og rofar virka ekki í netþjónaherbergjum með loftslagsstýringu heldur við erfiðar aðstæður.

• Hitastig: Eðlilegur rekstrarhiti sterkra jafnstraumsrofa ætti að vera á milli -40°C og 60°C. Rofar ættu að vera lækkaðir þegar umhverfishitastig er yfir þessu bili til að koma í veg fyrir óþægilegar útrýmingar.
• Eldfimistaðlar: Þar sem aðalverkefnið er að koma í veg fyrir eld, ætti efnið í kassanum að vera eldþolið. Forskriftirnar verða að vera í ströngu samræmi við staðlana UL 94V-0 til UL 94V-2 þar sem kassinn í kassanum verður að vera sjálfslökkvandi ef innri íhlutir bila.

Stærð og útreikningur (Hvernig á að reikna út amper)

Samkvæmt rafmagnsreglugerð Bandaríkjanna (NEC) og almennum verkfræðilegum starfsvenjum ætti rofi ekki að ganga samfellt á 100% af einkunn sinni.

Reikniformúlan:

Til að ákvarða lágmarks amperstyrk fyrir rofann þinn (Irofara) verður þú að beita öryggisþáttum á hann. PV Skammhlaupsstraumur fylkisins (Isc).

Einfölduð:

Dæmi:

Ef þú ert með röð af spjöldum með Isc upp á 10A:

Þú ættir að námunda upp að næstu staðlaða stærð, sem væri 20A jafnstraumsrofi.

Hvers vegna að velja BENY Circuit Breaker

Á markaði sem er yfirfullur af almennum íhlutum, BENY stendur sem framleiðandi sem einbeitir sér sérstaklega að flækjustigi sólarvarna með jafnstraumi. Munurinn liggur ekki í markaðssetningu heldur í nákvæmni verkfræðinnar.

Með yfir 30 ára reynslu í iðnaði, BENY verkfræðingar sólkerfisrofar sem brúa bilið á milli hagkvæmni og iðnaðarhæfni. Lausnir okkar eru hannaðar til að takast á við allt svið PV kröfur — frá 12V til 1500V kerfa — sem styðja þungar strauma allt að 630A með lágmarks orkutapi.

Öryggi er óaðskiljanlegur hluti af „Built to Endure“ hugmyndafræði okkar. Sérhver rofi er með háþróaða bogavörn og 6kA rofagetu til að hlutleysa bilanir samstundis. Við leysum hagnýtar uppsetningaráskoranir með óskautaðri hönnun sem útilokar villur í raflögnum og sterkum IP65 hyljum sem eru prófaðar til að standast öfgafullt loftslag á bilinu -40°C til 85°C.

Með 5 ára ábyrgð og alþjóðlegri þjónustu allan sólarhringinn, að velja BENY þýðir að tryggja innviði þína með samstarfsaðila sem skuldbindur sig til óbilandi öryggi og langlífi.

Niðurstaða

Fjárfestingin í sólarorkuverum hefur hljóðlátan verndara, sólarrofa. Þótt sólarrafhlöður skapi verðmæti, viðhalda rofar því. Að færa sig yfir í flóknari háspennukerfi fyrir atvinnuhúsnæði, öfugt við einföld heimiliskerfi, krefst breytinga á viðhorfi okkar til vals á íhlutum.

Við ættum að hætta að líta á rofa sem neysluvörur og líta á þá sem mikilvæga öryggiseign. Til að skilja þetta betur, lestu Hryggjarstykkið í rafmagnsöryggi: DC rafrásarrofar og mikilvægi þeirraUppsetningarmenn geta tryggt að kerfin séu áreiðanleg með því að taka tillit til einstakra eðlisfræði jafnstraumboga, tengja rofa við viðkomandi notkunarsvið, svo sem frá samtengingarkassa til rafhlöðubanka, og taka mið af ströngum umhverfisstöðlum og ampergildum.

Rofar eru eins konar skjöldur sem mörg kerfi þurfa. Þegar réttum leiðbeiningum um raflögn, öryggisráðstöfunum og viðhaldi er fylgt, tryggja þeir að gæði sólarsellu endist lengi.

Fyrir þá einstaklinga sem vilja fá sterkar, vottaðar og hannaðar lausnir fyrir varnarkerfi fyrir jafnstraum, BENY býður upp á vélbúnaðinn sem þeir þurfa til að smíða sólarkerfi framtíðarinnar - á öruggan og skilvirkan hátt.

Spurningar

Sp.: Hvaða tegund af rofa er notuð fyrir sólarplötur?

A: Þú verður að nota sérstakan rofa til að verja sólarsellur, oftast jafnstraumsrofa. Ekki nota venjulegan riðstraumsrofa fyrir heimili. Jafnstraumur býr til samfellda boga sem eru erfiðari að slökkva á en riðstraumur. Sólarrof (eins og jafnstraumsrofa...) MCBs eða MCCBs) hafa sérstakar bogarennur og segulmagnaða búnað sem er hannaður til að rjúfa þessa háspennuboga á jafnspennu á öruggan hátt og koma í veg fyrir eld.

Sp.: Þarf ég rofa milli sólarsellunnar og invertersins?

A: Já. Nauðsynlegt er að nota rofa fyrir sólarsellur (eða jafnstraumseinangrara) á milli PV fylki og inverterinn. Það gegnir tveimur mikilvægum hlutverkum: það verndar inntak invertersins fyrir rafmagnsbylgjum eða skammhlaupum og það veitir öruggan aftengingarpunkt fyrir viðhaldsfólk til að þjónusta kerfið án þess að þurfa að meðhöndla spennuhafa.

Sp.: Hvar á að setja rofa í sólarkerfi?

A: Rofar ættu að vera settir upp á þremur mikilvægum verndarsvæðum:

• Dreifiborð fyrir jafnstraum: Til að vernda jafnstraumsálag eins og LED ljós eða dælur.
• PV Sameiningarkassi: Til að vernda einstakar sólarstrengi gegn öfugstraumi.
• Rafhlöðubanki: Milli rafhlöðunnar og invertersins (þetta er venjulega stærsti rofinn).