תרשים חיווט של תיבת קומבינציה סולארית: תצורות DC, מדריך שלב אחר שלב וטעויות נפוצות

מה עושה קופסת קומבינציה סולארית ב- PV מערכת

קופסת שילוב סולארית מאחדת מספר מיתרי DC מהמערכת שלך PV מערך לפלט יחיד שמזין את הממיר. זוהי נקודת מיזוג מבוקרת: זרם של כל מחרוזת זורם פנימה, עובר דרך התקן הגנה משלו, ומתחבר לאפיק משותף המספק הזנת DC נקייה אחת לממיר.

מבחינה פיזית, הקופסה ממוקמת בין המערך לממיר, בדרך כלל מותקנת על הקיר ליד הפאנלים. אם למערכת שלכם יש שלושה מחרוזות DC או יותר, מומלץ מאוד להשתמש בקופסת קומבינציה. בלעדיה, תצטרכו להעביר כבלים נפרדים מכל מחרוזת עד לממיר. זה מכפיל את העלות, את עומס הצינורות ואת נקודות הכשל. קופסת הקומבינציה פותרת זאת על ידי איחוד הכל במארז אחד נגיש ומוגן.

התקנים המסדירים ציוד זה - סעיף 690 ב- NEC בצפון אמריקה ו IEC 60364-7-712 ברמה בינלאומית - להגדיר כיצד כל חיבור בפנים חייב להיות בגודל, מוגן ומקורק. גישה נכונה pv תרשים חיווט של תיבת קומבינציה ממפה את כל זרימת האות הפנימית הזו כך שתוכל לחווט אותה נכון בפעם הראשונה.

רכיבים מרכזיים בתוך קופסת קומבינציה

לפני שאתם קוראים כל דיאגרמת חיווט, עליכם לזהות מה כל סמל מייצג. תרשים תיבת משלב פאנלים סולאריים מכיל את אותן חמש אבני בניין. ברגע שמכירים אותן, כל סכמה של יצרן הופכת לקריאה.

נתיכים ומפסקים DC - הגנה מפני זרם יתר לכל מחרוזת

כל אחד PV חוט הנכנס לקופסה עובר דרך התקן הגנה מפני זרם יתר משלו. זוהי התחנה הראשונה בזרימת האות.

נתיכי DC (גרםPV סוג, IEC 60269-6) הם הבחירה הנפוצה ביותר. הם לשימוש חד פעמי: כאשר תקלה דוחפת את הזרם מעבר לסף המדורג, נימה פנימית נמסה ופותחת את המעגל. בתרשים חיווט, נתיכים מופיעים על כל קו קלט חיובי, לפני פס ההרכבה. היתרון העיקרי שלהם הוא פשטות ועלות נמוכה, אך הם דורשים שמירה על חלקי חילוף באתר.

מפסקי זרם DC מציעים הגנה הניתנת לאיפוס ויכולים לשמש גם כמבודדים לכל מחרוזת. בתרשים, הם מחליפים גם את הנתיך וגם ניתוק נפרד עבור אותה מחרוזת. הפשרה היא עלות ראשונית גבוהה יותר וסימון קוטביות חובה. מפסקי DC חייבים להיות מחווטים עם הכיוון החיובי והשלילי הנכון, אחרת מגלש הקשת לא יכבה תקלה.

כלל הגודל הוא אוניברסלי: דירוג הנתיך או המפסק חייב להיות לפחות 1.56 × Isc של PV מחרוזת (לפי NEC 690.8), מעוגלת כלפי מעלה לערך הסטנדרטי הבא. עבור מחרוזת עם Isc = 10 A, פירוש הדבר התקן של 15 A או 16 A. לעולם אל תחליף מפסק בעל דירוג AC בצד DC. קשתות DC אינן כבות מעצמן בחציית אפס, וההתקן הלא נכון יכשל באופן קטסטרופלי.

פסי חיבור ופסים - היכן שזרמים משתלבים

שלושה מוליכים נפרדים עוברים בכל קופסת קומבינציה, ובלבול ביניהם הוא אחת משגיאות ההתקנה הנפוצות ביותר:

• פס חיבור חיובי: כל היציאות החיוביות המאוגדות מתכנסות כאן. מפס ההיקפים, מוליך חיובי יחיד עובר לכניסת DC+ של הממיר, לרוב דרך מתג ניתוק DC ראשי.
• פס חיבור שלילי (או פס מסוף): כל המוליכים השליליים של המחרוזת נוחתים כאן ישירות, ללא נתיכים בתצורה אופיינית. מכאן, מוליך שלילי יחיד מזין את כניסת הזרם הישר של הממיר.
• פס הארקה מגן PE (PCR): זה אך ורק לצורך הארקה. מסגרות מודולים, חוטי הארקה של SPD וחיבור למארז - כולם מסתיימים כאן. פס ה-PE נושא זרם פעולה אפס. חיבור מוליך שלילי לפס PE במערכת אינוורטר ללא שנאי יפעיל אזעקות התנגדות בידוד או גרוע מכך, ייצור סכנה בטיחותית.

מומנט חשוב כאן: מסופי פס הולכה דורשים בדרך כלל 3.0 N · mחיבורים שאינם מחוברים מספיק למומנט מפתחים נקודות חמות עם הזמן.

SPD, מארז ובלוטות כבלים - שכבת ההגנה

השמיים התקן הגנה מפני נחשולי מתח (SPD) מתחבר במקביל על פני אפיק הזרם הישר והארקה. בתרשים, הוא מופיע כענף צדדי: מוליך אחד מפס האסיפה החיובי ל-SPD, אחד מפס האסיפה השלילי, ומוליך הארקה לפס PE. מעבירי ה-SPD מדורגים לפי IEC 61643-11 (סוג 2 עבור קופסאות קומבינציה).

השמיים קרפיף חייב להיות מדורג IP65 מינימום להתקנה חיצונית. זוהי התיבה עצמה, וכל כניסת כבל חייבת לעבור דרך בלוטה אטומה כדי לשמור על דירוג זה. בלוטות הכבלים מופיעות בתרשים כמעגלים שבהם מוליכים נכנסים לגבול המארז.

כיצד לקרוא דיאגרמת חיווט של קופסת קומבינציה

דיאגרמות חיווט מגיעות בשני פורמטים. דיאגרמות ציוריות השתמשו באיור מציאותי של רכיבים. אתם רואים מה שנראה כמו מחזיק נתיכים, מפסק עם מתג, פס מתכת. הם בנויים עבור המתקין שרוצה להתאים את השרטוט לקופסה הפיזית שלפניו. דיאגרמות סכמטיות משתמשים בסמלים חשמליים סטנדרטיים (IEC או NEC), תוך החלפת היכרות חזותית בדיוק. הם מניחים שאתה יודע שמלבן עם קו אלכסוני הוא נתיך ועיגול פתוח הוא מסוף.

הטכניקה לקריאת שני הסוגים זהה: לעקוב אחר הזרם. התחל ב PV הדקי קלט המחרוזת. עקבו אחר הקו החיובי דרך הפיוז או המפסק שלו. עקבו אחריו עד לפס הצבירה החיובי. משם, עקבו אחר הפלט המשולב דרך ניתוק הזרם הישר הראשי אל הממיר. לאחר מכן, חזרו ועקובו אחר המסלול השלילי, ישר מכניסות המחרוזת אל פס הצבירה השלילי והחוצה. לבסוף, אתר את ענף ה-SPD ואת חיבורי ההארקה. כל תרשים חיווט של קופסת קומבינר dc שכדאי להשתמש בו יאפשר זיהוי מיידי של כל ששת האלמנטים הללו - כניסות, נתיכים/מפסקים, פסי צבירה, ממסר מתח מרבי (SPD), נקודות הארקה ופלט ראשי.

תצורות חיווט סטנדרטיות של קופסת שילוב DC

לוגיקת החיווט הבסיסית זהה בכל התצורות: PV+ → התקן הגנה → פס צבירה חיובי → ניתוק יציאה → ממיר PV+; PV- → פס צבירה שלילי → ממיר PV-; ממסר מתח (SPD) במקביל בין פס הצבירה להארקה. מה שמשתנה הוא סוג התקן ההגנה והאם המחרוזות מקובצות עבור ערוצי MPPT נפרדים.

תצורת חיווט מבוססת נתיכים

זוהי תצורת סוס העבודה עבור רוב מערכות הביתיות והמסחריות הקטנות בעלות 3 עד 6 מיתרים.

רצף החיווט: כל מוליך חיובי של מיתר נוחת בצד הקו של מתח ייעודיPV מחזיק נתיכים. צד העומס של כל מחזיק נתיכים מתחבר לפס הצבירה החיובי. כל המוליכים השליליים בשרשרת נוחתים ישירות על פס הצבירה השלילי. מפס הצבירה החיובי, מוליך יחיד עובר דרך מתג ניתוק הזרם ישר הראשי ויוצא להדק DC+ של הממיר. פס הצבירה השלילי מזין ישירות את הדק DC- של הממיר. ה-SPD מגשר בין פס הצבירה החיובי ל-PE ובין פס הצבירה השלילי ל-PE - שני נתיבי הגנה מקבילים.

לדוגמה קונקרטית: ארבעה מיתרים של 10 A Isc כל אחד → כל אחד מוגן על ידי 15 גרםPV פתיל (10 × 1.56 = 15.6, מעוגל כלפי מעלה לתקן הבא) → 40 אמפר משולבים על פס הצבירה החיובי → פלט דרך מבודד DC של 63 אמפר → ממיר. כל השליליים נוחתים על פס הצבירה שלילי משותף ללא נתיכים. זוהי התצורה שתראו ברוב תרשים חיווט של תיבת שילוב סולארית בפורמט PDF הורדות.

תצורת חיווט מבוססת מפסק

החלפת נתיכים במפסקים בעלי דירוג DC משנה את תהליך התחזוקה מבלי לשנות את לוגיקת החיווט. כל חוט חיובי נוחת על מסוף הקו של המפסק; מסוף העומס של המפסק מתחבר לפס הצינור החיובי.

היתרון המעשי הוא בידוד לפי מיתרים: הפכו מפסק אחד כדי לעבוד בבטחה על מיתרים אלה בעוד שאחרים ממשיכים לייצר. האם עדיין תזדקקו לניתוק זרם ישר ראשי ביציאה תלוי בדירוג המפסק ובתקנות המקומיות. NEC 690.13 דורש ניתוק נגיש בקלות, ומערך מקובץ של מפסקי זרם ישר עשוי לעמוד בדרישה זו או לא, בהתאם למפקח.

מפסקים עולים יותר לעמדה מאשר נתיכים. החישוב: אם באתר שלכם יש שינויי הגדרות תכופים של שרשראות או חלונות תחזוקה, נוחות האיפוס וההפעלה של מפסקים משתלמת במהירות. עבור מערכת גג עם אפשרות להגדרה ושכחה, ​​נתיכים מספיקים וחסכוניים יותר.

חיווט קופסת קומבינציה מרובת MPPT

כאשר ל PV מערך החשמל משתרע על פני מספר כיווני גג - לדוגמה, פונה מזרחה ומערבה - כל כיוון מגיע לנקודת ההספק המקסימלית שלו בשעה שונה ביום. שילובם לקלט MPPT יחיד מאלץ את הממיר לעקוב אחר נקודת ביניים פגומה שאינה תואמת אף אחת מהכיוונים, ומשאיר 5-15% מהתפוקה הפוטנציאלית על השולחן.

קופסת קומבינציה מרובת-MPPT פותרת זאת על ידי הפרדה חשמלית של קבוצות מיתרים בתוך המארז. מיתרים 1 ו-2 (לכיוון מזרח) מזינים את ערוץ 1 של MPPT; מיתרים 3 ו-4 (לכיוון מערב) מזינים את ערוץ 2 של MPPT. כל קבוצה מקבלת פס אספקה ​​חיובי משלה, פס אספקה ​​שלילי משלה, ודקי פלט משלה. שתי הקבוצות מבודדות לחלוטין: ללא מגשר, ללא אפיק משותף, ללא חיבור מקרי. כל קבוצה עשויה גם לדרוש SPD משלה או SPD רב-קוטבי המדורג להגנה על שני הערוצים.

יסודות חיווט SPD והארקה

שגיאות SPD והארקה הן הנושאים המדוברים ביותר בפורומים של מתקינים, והן הנושאים המוסברים בצורה הגרועה ביותר בתיעוד היצרן. הטבלה שלהלן עוסקת בחמש שאלות שעולות שוב ושוב.

העיקרון שיש לזכור: SPD הוא התקן מקבילי, שומר על נתיב הארקה קצר וישיר, וכל הארקה בתיבה נפגשת בנקודה אחת. התקנים הרלוונטיים הם IEC 61643-11 לבחירת SPD ו-NEC 690.47 עבור PV דרישות הארקת המערכת.

הליך חיווט קופסת קומבינציה שלב אחר שלב

לאחר שהבנתם את התרשים, החיווט הפיזי עוקב אחר רצף מסודר. התייחסו לזה כאל רשימת תיוג. אפילו מתקינים מנוסים יעבדו עליה שלב אחר שלב.

1. כבה את החשמל וודא שאין אנרגיה. לכסות את הכל PV מודולים עם חומר אטום. פאנלים באור יום מייצרים מתח ישר קטלני אפילו תחת שמיים מעוננים. פתחו כל מפסק, הסירו כל נתיך. ודאו מתח אפס בכל הדקי הקלט בעזרת רב-מודד לפני נגיעה במוליך כלשהו.

2. הרכיבו את הקופסה והעבירו את הכבלים. התקן את המארז אנכית בגובה 1.5-2.0 מטר עם מרווח צד של ≥ 0.3 מטר. לעולם אל תרכיב אותו אופקית - הכיוון משפיע על פיזור החום וניקוז המים. הבא את כל PV שלחו כבלים וכבל פלט הממיר דרך בלוטות כבלים אטומות. הדקו כל בלוטה ביד, ולאחר מכן משכו בעדינות כל כבל. אם היא זזה, האטימה אינה תקינה.

לפני הנחתת מוליך כלשהו, ​​הקדישו רגע לעיון בתרשים החיווט של היצרן המצורף לקופסה. מותגים שונים משתמשים בפריסות טרמינלים שונות ובמוסכמות סמלים שונות. התאמת הקופסה הפיזית לתרשים הנכון לפני שמתחילים חוסכת זמן רב יותר מכל שלב אחר בתהליך זה.

3. חברו את המוליכים החיוביים. כל חוט חיובי של מיתרים מועבר למחזיק הפיוז הייעודי שלו או להדק בצד הקו של המפסק. השתמשו בטבעות חיבור (bootlash ferrules) על מוליכים תקועים. גדילים חשופים יכולים להתפשט מתחת לבורג ההדק וליצור מגע חלקי שמתחמם תחת עומס. הדק את המומנט ל... 2.5 N · m עבור מחזיקי נתיכים, 2.8 N · m עבור הדקי מפסק DC.

4. חברו את המוליכים השליליים. כל הקווים השליליים של המחרוזת מתחברים לפס הצינורות השלילי או לפס ההדקים. אין לנתך את הקווים השליליים בתצורה סטנדרטית. ודא שכל מוליך שלילי תואם לחיובי התואם שלו מאותו מחרוזת. זוג מוצלב ייצור קצר חשמלי בעת הפעלת חשמל.

5. חבר את ה-SPD. חבר את מודול ה-SPD עם החוטים הקצרים ביותר האפשריים: פס חיבור חיובי → מסוף SPD L+, פס חיבור שלילי → מסוף SPD L-, מסוף SPD PE → פס חיבור PE. ה-SPD חייב להתחבר על PV בצד של ניתוק הזרם הישר הראשי. עקוב אחר המעגל כדי לאשר זאת.

6. חבר את הפלט. מפס הצתה החיובי (לאחר הניתוק הראשי, אם נפרד), העבר את כבל הפלט החיובי לכניסת DC+ של הממיר. מפס הצתה השלילי, העבר את כבל הפלט השלילי לכניסת DC- של הממיר. התאימו את גודל כבל הפלט לזרם המשולב של כל המחרוזות × 1.25, כנדרש על ידי NEC 690.8(B).

7. חברו את מערכת ההארקה. כל מוליך הארקה של הציוד - מסגרות מודול, גוף המארז, חוט הארקה של SPD - מסתיים בפס PE. העבר מוליך אלקטרודת הארקה מפס PE לאלקטרודת הארקה הראשית של האתר. השתמש בדסקיות כוכבים בנקודת החיבור של המארז כדי לעקוץ דרך צבע או ציפוי.

8. בדקו, תייג והפעילו אנרגיה. השווה כל חוט שנחת מול דיאגרמת החיווט, מסוף אחר מסוף. הדביק תוויות לכל מוליך, מיקום נתיך ומפסק. סגור את המארז והדק את כל ברגי המכסה. הפעל אנרגיה ברצף: הכנס תחילה נתיכים או סגור את מפסקי המחרוזת, לאחר מכן סגור את ניתוק הזרם הישר הראשי, ולאחר מכן עקוב אחר תצוגת הממיר כדי לוודא מתח וזרם תקינים מכל מחרוזת. חלון מצב ה-SPD אמור להראות ירוק.

טעויות חיווט נפוצות וכיצד להימנע מהן

אפילו מתקינים מנוסים עושים טעויות כאלה, במיוחד תחת לחץ זמן על גג חם. הטעויות מתחלקות לשתי קטגוריות: חיווט שגוי פיזי (השלכות מיידיות) ותצורה שגויה לוגית (כשלים מאוחרים שקשה יותר לאבחן).

היפוך קוטביות ושגיאות הארקה

טעויות אלו מכריזות על עצמן מיד. בדרך כלל עם קוד תקלה. לפעמים עם עשן.

היפוך חיובי ושלילי היא שגיאת החיווט הנפוצה ביותר. התסמין: הממיר מציג PV תקלת קוטביות הפוכה, ואם ההגנה אינה מספקת, קבלי הקלט עלולים להינזק. מניעה: מדוד כל מחרוזת בעזרת רב-מודד לפני חיבור המוליכים. גלאי אדום לחיובי, שחור לשלילי. ודא שהקריאה היא מתח ישר חיובי התואם את מתח הזרם החיובי (Voc) הצפוי.

מוליך שלילי נחת על פס PE היא הטעות המרכזית במערכות ממירים ללא שנאי, המהוות כיום למעלה מ-70% מהשוק העולמי. ממירים אלה מנטרים באופן רציף את התנגדות הבידוד בין מוליכי הזרם הישר לאדמה. חיבור שלילי ל-PE נחשב לקצר מוחלט לאדמה, והממיר מסרב להידלק. התיקון פשוט אך האבחון לוקח לעתים קרובות שעות משום שהמתקינים לא חושבים לבדוק את פס ההארקה עבור מוליכים שאינם הארקה. זכרו: אם חוט על פס האספקה ​​של PE אינו צהוב-ירוק, הוא נמצא במקום הלא נכון.

חוטי SPD ארוכים מדי ליצור פגיעות נסתרת. ה-SPD עשוי להיבדק בסדר, אך במהלך אירוע נחשול אמיתי, ההשראות של מוליך ארוך או מפותל מוסיפה מספיק מתח מעבר כדי שהממיר יינזק לפני שה-SPD יתחבר. שמרו על חוטי SPD ל-PE מתחת לטמפרטורה. 0.5 מ, העבר אותם ישר, ואל תסליל אורך עודף.

בלוטות כבלים לא אטומות גורמים לבעיות שמופיעות רק לאחר הגשם הכבד הראשון: עיבוי בתוך המארז, קורוזיה על הדקי פס החיבור, ובסופו של דבר עקיבה על פני משטחים מבודדים. לאחר הידוק כל בלוטה, בדיקת המשיכה אורכת שתי שניות ותופסת את הבלוטה האחת שפספסתם.

טעויות בהזמנת רכיבים ובמידות

שגיאות אלו הן עדינות יותר. המערכת נדלקת ונראה שהיא פועלת, אך היא מתפקדת פחות או נכשלת בתנאים שהתכנון היה אמור להתמודד איתם.

SPD מחווט לאחר ניתוק DC היא שגיאת תצורה הנובעת מהאינטואיציה ש"ההגנה נעלמת בסוף". במציאות, כאשר הניתוק פתוח לצורך תחזוקה, SPD במורד הזרם שלו מבודד מהמעגל ומספק אפס הגנה. זה בדיוק הזמן שבו הגנה מפני נחשולי מתח של המערכת עדיין צריכה להיות פעילה. חבר תמיד את ה-SPD ל- PV בצד של הניתוק, שם הוא נשאר מחובר ללא קשר למיקום הניתוק.

נתיכים קטנים מדי לגרום לנשיפה מטרידה בימים צלולים וקרים כאשר עוצמת הקרינה עולה מעל STC ודוחפת את זרם המחרוזת מעבר לדירוג הרציף של הנתיך. המכפיל של 1.56 בתקן NEC 690.8 קיים דווקא משום שתנאי העולם האמיתי חורגים מדירוגי לוחית השם. מחרוזת Isc של 10 אמפר על נתיך של 12 אמפר תישרף לסירוגין כל החורף. הגודל הוא 15 אמפר או 16 אמפר. המרווח אינו אופציונלי.

גישור בטעות של קבוצות מרובות MPPT בתוך קופסת הקומבינציה מביס את המטרה של ערוצי MPPT נפרדים. זה קורה כאשר מתקין רואה שני פסי אספקה ​​חיוביים ומניח שיש לחבר אותם יחד "לצורך יתירות". הם לא צריכים להיות מחוברים. יש לאמת באמצעות בדיקת רציפות בין קבוצות MPPT לפני סגירת הקופסה. הקריאה צריכה להיות במעגל פתוח.

בחירת קופסת קומבינציה שבה דיאגרמת החיווט משתמשת בסמלים ברורים ומוכנים להתקנה - במקום סימון חשמלי גנרי הדורש תרגום בשטח - מסירה את שורש הטעויות הרבות הללו. יצרנים שמסמנים מראש טרמינלים ומספקים דיאגרמות IEC/NEC כפולות הופכים את עבודת המתקין למהירה משמעותית ופחות מועדת לשגיאות. לקבלת מפרטים טכניים או להשוואת תצורות של קופסת קומבינציה, ניתן לפנות אל BENY דרך שם דף קשר.

הפניות

1. האיגוד הלאומי להגנה מפני אש. "NFPA 70: קוד חשמל לאומי, סעיף 690 - מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות." 2023. https://www.nfpa.org/codes-and-standards/70
2. הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית. "IEC 60364-7-712: מתקנים חשמליים במתח נמוך - מערכות אספקת חשמל סולאריות פוטו-וולטאיות." https://webstore.iec.ch/publication/18753
3. הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית. "IEC 60269-6: נתיכים למתח נמוך - דרישות משלימות לחיבורי נתיכים להגנה על מערכות אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית." https://webstore.iec.ch/publication/1214
4. הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית. "IEC 61643-11: התקני הגנה מפני נחשולי מתח נמוך - התקני הגנה מפני נחשולי מתח המחוברים למערכות חשמל במתח נמוך." https://webstore.iec.ch/publication/5702
5. הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית. "IEC 62305-4: הגנה מפני ברקים - מערכות חשמליות ואלקטרוניות בתוך מבנים." https://webstore.iec.ch/publication/6785
6. BENY אנרגיה חדשה. "כיצד להתקין קופסת קומבינציה סולארית בצורה נכונה." 2022. https://www.beny.com/how-to-install-a-solar-combiner-box-properly/
7. BENY אנרגיה חדשה. "צור קשר". https://www.beny.com/contact-us/
8. BENY אנרגיה חדשה. דף הבית. https://www.beny.com/