Saulės energijos atjungimo paaiškinimas: tipai, pasirinkimas ir įrengimo patarimai

Kas yra saulės energijos atjungimas ir kodėl tai svarbu

Saulės energijos atjungiklis yra pats paprasčiausias jungiklis. Rankinis, paprastas jungiklis. Jis neveikia subtiliai: tiesiogine prasme nutraukia energijos srautą tarp dviejų taškų. Tai nėra taip sunku, svarbiausia, kur jis yra ir kodėl jo reikia. „Kodėl“ yra gilaus saugumo klausimas. Nuolatinė srovė (DC) susidaro, kai tik saulės baterijos paveikiamos šviesos. Saulė neturi „išjungimo“ mygtuko. Ši nenutrūkstama gamyba kelia didelę ir ilgalaikę grėsmę.

Įsivaizduokite vietinės priešgaisrinės gelbėjimo tarnybos ugniagesį ant stogo, bandantį išvėdinti degantį pastatą. Įsivaizduokite techniką, kuris remontuoja keitiklį. Įsivaizduokite elektros linijų montuotoją prie transformatoriaus gatvėje. Visi šie žmonės turi turėti patikimą, patikrinamą ir lengvai pasiekiamą būdą atjungti grandines, prie kurių jie liesis. Saulės energijos atjungiklis tai suteikia. Tai bekompromisis priežiūros elementas, pirmoji gynybos linija avariniu atveju, pavyzdžiui, kilus gaisrui, ir privalomas bet kurios sistemos elementas, kad jurisdikciją turinti institucija (AHJ) ją laikytųsi ir kad ji atitiktų vietos reglamentus.

Tai ne patogumo, o visiško valdymo klausimas. Šių įtaisų reikalaujama pagal Nacionalinį elektros kodeksą (NEC), ypač tokiuose straipsniuose kaip 690.13 ir 690.15, kurie yra labai konkretūs. Pagrindinė jėga yra elektros izoliacijos principas. Technikas turėtų mokėti rankiniu būdu atidaryti jungiklį, užfiksuoti jį „išjungtoje“ padėtyje (procedūra, vadinama „Lockout/Tagout“ arba LOTO) ir toliau dirbti žinodamas, kad grandinė neveikia. Priešingu atveju kiekviena saulės baterijų sistema visada kelia aukštos įtampos pavojų. Tai ne konstrukcijos trūkumas, o didžiausia konstrukcijos klaida.

Dviejų pagrindinių tipų supratimas: kintamosios srovės atjungimas ir nuolatinės srovės atjungimas

„Saulės energijos atjungiklis“ yra painus terminas, nes tai nėra vienas įrenginys. Jis apibrėžiamas kaip du ar daugiau iš esmės skirtingų elementų, kurių negalima naudoti pakaitomis. Nesugebėjimas jų atskirti yra plačiai paplitusi ir pavojinga klaida. Inverteris yra skiriamoji linija, įrenginys, kuris konvertuoja saulės baterijų nuolatinę energiją į kintamąją energiją, tiekiamą jūsų namams arba tinklui. Nuolatinės srovės pusėje (prieš keitiklį) yra atjungiklis, o kintamosios srovės pusėje (po keitiklio) yra atjungiklis. Jų negalima naudoti pakaitomis.

Kintamosios srovės atjungimas: tinklo pusės saugos jungiklis

Kintamosios srovės atjungiklis įrengiamas po keitiklio, tarp keitiklio ir pagrindinio pastato elektros skydo arba, dažniau, elektros skaitiklio. Tai naudinga ne jums, o komunalinių paslaugų įmonei, kuri yra pagrindinė naudos gavėja. Kai elektros tinklo montuotojas turi taisyti tinklą, jis turi būti visiškai tikras, kad jūsų saulės energijos sistema, kuri techniškai yra miniatiūrinė elektrinė, neperduoda elektros energijos į linijas, prie kurių jis dirba. Tai nepaprastai pavojingas reiškinys, vadinamas salų susidarymu, kai jūsų sistema vis dar tiekia energiją vadinamajam „mirusiam“ tinklui. Jų saugos jungiklis yra kintamosios srovės atjungiklis. Tai beveik visada yra tvirtas, užrakinamas jungiklis, atsparus oro sąlygoms, korpuse. Komunalinių paslaugų reglamentai paprastai reikalauja, kad jis būtų montuojamas tokioje vietoje, kuri visada būtų lengvai prieinama jų darbuotojams, paprastai ant išorinės sienos, šalia pagrindinio elektros skaitiklio. Jis turi technines specifikacijas, kurios priklauso nuo jūsų keitiklio kintamosios srovės išėjimo, ir yra gana paprastas įrenginys, kaip ir kiti kintamosios srovės jungikliai.

Nuolatinės srovės atjungimas (PV Izoliatorius): Masyvo pusės saugos jungiklis

Nuolatinės srovės atjungiklis, dar žinomas kaip PV Izoliatorius arba matricos atjungiklis yra priešingoje keitiklio pusėje. Jis yra tarp pačių saulės baterijų (masyvo) ir keitiklio nuolatinės srovės įėjimo. Jis skirtas visiškai kitam tikslui: apsaugoti įrangą ir su ja dirbantį specialistą. Norint aptarnauti, remontuoti ar pakeisti centrinį keitiklį, būtina jį izoliuoti nuo aukštos įtampos nuolatinės srovės, tiekiamos iš stogo. Techniškai tai sudėtinga užduotis, nes nutraukti aukštos įtampos nuolatinę srovę yra daug sunkiau ir pavojingiau nei nutraukti kintamąją srovę. Nuolatinė srovė, ypač esant 600 V–1500 V įtampai, būdingai šiuolaikinėms matricoms, nenori būti pertraukta. Priešingai nei kintamosios srovės sinusinė banga, kuri kerta nulinį voltą 120 kartų per sekundę (kas, žinoma, užgesina lanką), nuolatinė srovė yra nuolatinis, nenutrūkstamas energijos srautas be „nulinio kirtimo“ taško, kuris palengvintų šį nutraukimą. Nutraukus veikiančią aukštos įtampos nuolatinės srovės grandinę, susidaro ilgalaikis aukštos temperatūros plazmos lankas. Todėl aukštos kokybės, specialiai sukurtų nuolatinės srovės izoliatorių jungiklių svarbos negalima pervertinti. Tai turi būti labai specializuotas inžinerinis elementas, kruopščiai suprojektuotas nenutrūkstamai aukštos įtampos nuolatinei srovei ir sukonstruotas su vidiniais lanko gesinimo įtaisais, kad šis pavojingas lankas būtų saugiai ir greitai užgesintas. Kintamosios srovės jungiklio įrengimas šioje vietoje yra pražūtingo gedimo formulė; jungiklis linkęs susilydyti, išsilydyti ar net sprogti, kai yra apkrautas.

Kaip pasirinkti tinkamą saulės energijos atjungiklį savo sistemai

Atjungimo pasirinkimas nėra apytikslis. Tai tikslus neginčijamų jūsų masyvo reikalavimų ir aplinkos poreikių įvertinimas. Neteisingas sprendimas nėra nedidelė klaida; tai sistemos, kuri neveikia arba įspūdingai sugenda išbandymo metu, projektavimas. Tai sistemingas kontrolinis sąrašas, o ne spėlionių žaidimas.

Įtampos vardinės vertės (Voc) apskaičiavimas

Pirma, įtampa. Jungiklis turėtų būti įvertintas pagal maksimalią įtampą, kurią gali tiekti jūsų saulės baterijų masyvas. Tai ne darbinė įtampa (Vmp), o atviros grandinės įtampa (Voc), kuri nurodyta jūsų saulės baterijos duomenų lape. Norėdami gauti savo stygos Voc, turite sudėti visų vienoje nuosekliai sujungtų plokščių Voc. Tačiau tai dar ne viskas. Fotovoltinių plokščių įtampa didėja mažėjant temperatūrai. NEC reikalauja apskaičiuoti temperatūros korekciją (NEC 690.7 lentelė), atsižvelgiant į žemiausią numatomą aplinkos temperatūrą jūsų montavimo vietoje. Ši šaltam orui pakoreguota Voc yra mažiausia galima įtampos reikmė. Nominali 600 V masyvo įtampa šaltame klimate gali lengvai viršyti 700 V, todėl reikia 1000 V, o ne 600 V, jungiklio. Čia kompromisas neįmanomas, įtampos nepakankamas įvertinimas kelia didelį gaisro pavojų.

Srovės stiprio (Isc) nustatymas

Antra, srovės stipris. Jungiklis turėtų būti įvertintas taip, kad atlaikytų maksimalią srovę, kuriai jis gali būti veikiamas. Tai pagrįsta jūsų saulės baterijų stygų trumpojo jungimo srove (Isc). Kai lygiagrečiai sujungtos kelios stygos (pvz., jungimo dėžutėje), reikia sudėti Isc vertes. Kadangi saulės baterijų grandinės laikomos nuolatinio veikimo energijos šaltiniu (t. y. gali būti naudojamos visu galingumu bent tris valandas ar ilgiau), NEC reikalauja, kad maksimaliai grandinės srovei būtų taikomas 1.25 (125 %) saugos koeficientas. Jūsų atjungiklio srovės stipris amperais turi būti ne mažesnis kaip 125 procentai apskaičiuotos maksimalios srovės. Tai nėra „pasiūlymas“. Pagrindinis reikalavimas yra perkaitimo, komponentų gedimo ir gaisro prevencija.

Sulietas ir nesulietas: kurio jums reikia?

Ši parinktis nustatoma atsižvelgiant į sistemos konstrukciją ir viršsrovės apsaugos (OCPD) vietą.

• Atjungimas be saugiklio: Tai paprastas įjungimo/išjungimo jungiklis. Jis nesiūlo jokios apsaugos nuo viršsrovės. Jis naudojamas tik izoliacijos tikslais. Tai tinka, jei OCPD siūlomas kitur. Pavyzdžiui, vienos grandinės keitiklio nuolatinės srovės atjungiklis dažnai neturi saugiklio, nes pats keitiklis užtikrina reikiamą apsaugą.
• Saugiklio atjungimas: Šio tipo jungikliai turi jungiklio korpuse įmontuotus saugiklius. Jie siūlo apsaugą nuo viršsrovės ir izoliaciją. Tai būtina sistemose, kuriose yra trys ar daugiau lygiagrečių stygų, maitinamų į jungiamąją dėžę. Stygos turėtų būti apsaugotos atskirai, siekiant užtikrinti, kad gedimo atveju jos nebūtų veikiamos atgalinės srovės iš kitų stygų. Tarp akumuliatorių bloko ir keitiklio taip pat gali prireikti pagrindinio atjungimo įrenginio su saugikliu.

Nemanykite, kad vienas visada yra pranašesnis; jie naudojami skirtingais dizaino tikslais.

Tinkamo korpuso pasirinkimas (NEMA / IP apsaugos klasė)

Jungiklio vidinės dalys tampa nenaudingos, kai sugriūva dėžutė, kurioje jos yra. Šiaurės Amerikoje korpusą vertina NEMA (Nacionalinė elektros gamintojų asociacija), o tarptautiniu mastu – IP (apsaugos nuo prasiskverbimo klasė).

• NEMA 3R: Tai yra minimalus daugelio lauko instaliacijų variantas. Jis atsparus oro sąlygoms ir apsaugo nuo lietaus bei šlapdribos.
• NEMA 4 / 4X: Tai didelis patobulinimas. NEMA 4 yra nepralaidus vandeniui, t. y. atsparus žarna nukreiptam vandeniui. Tai labai svarbu regionuose, kur lietų neša vėjas arba kur įranga gali būti aptaškyta. 4X yra atsparus korozijai, todėl būtinas pakrančių, pramonės ar žemės ūkio reikmėms.
• IP reitingai: IP65 yra atsparus dulkėms ir vandens srovėms. IP66 yra atsparus didelės galios vandens srovėms. Tai tipiniai tarptautiniai NEMA 4 tipo apsaugos atitikmenys.

Korpusą lemia aplinka. Renkantis patalpoms skirtą (NEMA 1) korpusą, skirtą naudoti lauko aplinkoje, korpusas greitai suges dėl vandens prasiskverbimo.

Atitikimas kodekso ir sertifikavimo reikalavimams (NEC, UL, IEC)

Galiausiai, nėra jokios svarbios specifikacijos, jei įrenginys nėra sertifikuotas Nacionaliniu mastu pripažintos bandymų laboratorijos (NRTL). Šis sertifikatas yra vienintelė nepriklausoma garantija, kad jungiklis iš tikrųjų veiks esant vardinėms gedimo sąlygoms. JAV tai reiškia UL ženklo (pvz., UL 98 arba UL 508) siekimą. Europoje tai reiškia IEC atitiktį ir CE ženklą. Didžiulė atsakomybė yra neįtrauktas į sąrašą, nesertifikuotas komponentas. Jis neatitiks jūsų elektros patikros, greičiausiai panaikins jūsų turto draudimą ir yra gilios ir nepriimtinos spekuliacijos dėl jūsų sistemos saugumo. Tai viena netinkamiausių vietų bandyti sutaupyti pinigų.

Kaip pastebėsite, tinkamo atjungiklio pasirinkimas nėra vien bazinių vardinių verčių klausimas. Ypač svarbūs yra sertifikavimas ir saugos funkcijos. Tinkamai suprojektuotas nuolatinės srovės izoliatorius turėtų greitai slopinti lanką ir būti visiškai patikimas esant apkrovai. Čia profesionalūs nuolatinės srovės apsaugos gamintojai, tokie kaip BENY pritaikyti savo specializuotas žinias praktiškai.

Dažniausios saulės energijos atjungimo įrengimo klaidos, kurių reikia vengti

Teorija yra elegantiška. Praktika yra chaotiška. Kitaip gerai parinktas atjungiklis gali būti nenaudingas ar netgi aktyviai pavojingas dėl neapgalvoto įrengimo. Kriterijai yra griežti dėl priežasties. Toliau pateikiami dažniausiai pasitaikantys ir išvengiami gedimai.

• Atvirkštinis poliškumas (nuolatinės srovės atjungimai): Tai turbūt blogiausia ir pavojingiausia klaida. „Linija“ ir „Apkrova“ gnybtų nerekomenduojama naudoti nuolatinės srovės izoliatoriuje. Maitinimo šaltinis (saulės baterijos) turėtų būti prijungtas prie „Linija“ pusės. Įrenginys (keitiklis) turėtų būti prijungtas prie „Apkrova“ pusės. Taip yra todėl, kad jungiklio lanko gesinimo mechanizmas yra kryptinis. Poliškumo sukeitimas panaikina šią svarbią saugos priemonę, praktiškai užtikrindamas, kad jungiklis užsivirins arba katastrofiškai suges, kai bus apkrautas.
• Netinkama vieta ir prieinamumas: NEC reikalauja, kad atjungikliai būtų „lengvai prieinami“. Tai nereiškia, kad jie turi būti su 20 metrų kopėčiomis ir žemėlapiu. Jie turi būti lengvai pasiekiamoje vietoje, neužstoti įrangos ir matomi pirmosios pagalbos teikėjui ar technikui. Neslėpkite atjungiklių palėpėje, pogrindyje ar už varžtais pritvirtintos skydinės. Komunalinių kintamosios srovės atjungiklių atveju laikykitės vietinių komunalinių paslaugų taisyklių, kurios beveik visada reikalauja numatytos vietos lauke, šalia skaitiklio.
• Neteisingas laidininko sukimo momentas: Jungiklio gnybtų antgaliai turi tam tikrą sukimo momentą coliais-svarais, atspausdintą ant jų šono arba montavimo vadove. „Gerai ir tvirtai“ nėra techninė specifikacija. Per laisvai pritvirtinus susidarys didelės varžos taškas; šis taškas išskirs daug šilumos, išlydys izoliaciją ir sukels gaisrą. Per stipriai pritvirtinus, nupjausite laidininko ir paties antgalio gijas, o tai taip pat sukels didelės varžos gedimą. Kiekvieną kartą naudokite kalibruotą sukimo momento raktą.
• Kintamosios srovės komponentų taikymas nuolatinės srovės taikymuose: Tai reikia pakartoti, nes tai yra pati mirtiniausia mėgėjo klaida. Nuolatinės srovės grandinės pertraukiklis arba jungiklis, ypač aukštos įtampos FV, ​​negali būti valdomas su kintamosios srovės grandinės pertraukikliu arba jungikliu, kurį galima įsigyti namų apyvokos prekių parduotuvėje. Jis neturi priemonių užgesinti nuolatinės srovės lanko. Jis neveiks. Jis neveiks ir greičiausiai uždegs gaisrą. Reikėtų naudoti tik komponentus, turinčius nuolatinės srovės įtampos ir srovės parametrus bei sertifikatus.
• Silpno aptvaro valdymas: NEMA 4X korpusas bus nenaudingas, jei gręžsite vamzdžių įvado angas viršuje ir vandenį nukreipsite tiesiai ant gnybtų. Vamzdžių įvadai visada turėtų būti planuojami šonuose arba, dar geriau, apačioje. Įsitikinkite, kad visos įvorės ir jungiamosios detalės atitinka NEMA reikalavimus ir yra gerai užsandarintos.

Išvada

Saulės energijos atjungiklis juk yra sudėtingas įrenginys su paprastomis taisyklėmis. Tai ne priedas ir ne detalė, kurioje galima nupjauti kampus. Tai pagrindinis jūsų sistemos, jūsų turto ir su ja dirbančių darbuotojų saugumo užtikrintojas. Kadangi skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės tipų yra akivaizdus, ​​o įtampos ir srovės stiprio apskaičiavimas reikalauja griežtumo, vienintelis priimtinas būdas yra kruopštumas. NEC ir UL reikalavimai nėra biurokratija; tai yra sutrumpinta patirties išmintis, kuri buvo išmokta per dažnai už labai didelę kainą. Elkitės su jais taip ir laikydamiesi šių taisyklių.

DUK