Mūsdienu saules enerģijas sistēmu projektēšanā uzsvars bieži tiek likts uz enerģijas ražošanu — paneļu efektivitāti un invertoru konversijas rādītājiem. Tomēr jebkuras saules enerģijas iekārtas ekonomiskā un ekspluatācijas ilgtspējība ir balstīta uz tās aizsardzības pasākumiem. Saules sistēmas drošības ķēdes pārtraucējs ir šīs drošības arhitektūras pamatā, sniedzot sirdsmieru sistēmas īpašniekiem.
Saules paneļu sistēma nav tikai ģenerators, tā ir aktīva, augstsprieguma līdzstrāvas (DC) elektrostacija, kas tiek uzstādīta uz dzīvojamo māju jumtiem vai rūpnieciskiem laukiem. Aizsardzības prasības palielinās līdz ar sistēmas jaudu. Spēcīgas aizsardzības nepieciešamība ir visur, neatkarīgi no tā, vai tā ir ķēžu aizsardzība... PV kombinēšanas kārba, kur koncentrēta jauda, vai vairāku izeju vadība līdzstrāvas slodzes paneļos, kur māju īpašnieki tieši izmanto līdzstrāvu.
Šīs līdzstrāvas pārraides bīstamība, proti, ilgstoša loka izlāde un elektriskās strāvas apdraudējumi, nav tādi paši kā parastos maiņstrāvas tīklos. Tādēļ ķēdes aizsardzības izvēle – katra risinājuma gadījumā, neatkarīgi no tā, vai tās ir kombinatoru kārbas vai galvenais sadales tīkls – nav vieglprātīga piederumu izvēle; tas ir svarīgs inženiertehnisks aprēķins.
Šajā rokasgrāmatā ir rūpīgi aplūkoti saules bateriju slēdžu veidi, to īpašais pielietojums fotoelektriskās sistēmas topoloģijā un matemātiskais modelis, kas nepieciešams, lai tos atbilstoši izmērītu.
Saules sistēmas ķēdes pārtraucējs ir automātiska aizsardzības ierīce, ko izmanto, lai aizsargātu elektriskās ķēdes pret bojājumiem pārslodzes vai īsslēguma dēļ, ko izraisa pārslodze. Ķēdes pārtraucējs ir izturīga komutācijas ierīce, atšķirībā no vienkārša drošinātāja, kas darbojas tikai vienu reizi un ir jānomaina. Pēc kļūdas novēršanas to var pārstartēt (manuāli vai automātiski), lai turpinātu normālu darbību.
Fotoelektrisko elementu (PV) gadījumā līdzstrāvas ķēdes pārtraucējam ir divi galvenie mērķi:
Ir nepieciešams nošķirt a Līdzstrāvas izolators un līdzstrāvas ķēdes pārtraucējs. Lai gan izolatoru var izmantot, lai pārtrauktu ķēdi tās uzturēšanai, tas ne vienmēr nodrošina automātisku pārslodzes aizsardzību. Ķēdes pārtraucējs nodrošina nepieciešamo izolāciju, kā minēts iepriekš, un aktīvu aizsardzību pret bojājumiem.
Maiņstrāvas (AC) slēdžu aizstāšana ar līdzstrāvu (DC) ir viena no visizplatītākajām un bīstamākajām kļūdām saules enerģijas uzstādīšanā. Neapmācītai acij ierīces izskatās līdzīgas, bet fiziķim vai elektroinženierim tās pastāv radikāli atšķirīgās realitātēs.
Vissvarīgākā atšķirība ir nulles šķērsošanas fenomens.
Ja saules enerģijas līdzstrāvas ķēdē tiek izmantots tipisks maiņstrāvas slēdzis, tas, iespējams, nevarēs pārtraukt loku, atvienojoties. Tas izraisa kontakta sametināšanos, kuras laikā slēdža drošinātāji aizveras un neatvieno strāvas padevi, vai arī tas izraisa slēdža korpusa pilnīgu iznīcināšanu, kas bieži izraisa elektrisku ugunsgrēku.
Tādēļ saules enerģijas līdzstrāvas ķēdes pārtraucēji ir konstruēti ar sarežģītām loka dzēšanas kamerām. Tie izmanto magnētiskās izpūšanas spoles, lai fiziski izstieptu loku un iespiestu to "loka rennēs", kur tā tiek sadalīta un ātri atdzesēta. Obligāts drošības pasākums ir izmantot speciālu līdzstrāvas slēdzi, nevis paļauties uz maiņstrāvas ieejas ķēdes pārtraucēju paneli līdzstrāvas slodzēm.
Saules aizsardzība ir tieši proporcionāla enerģijas blīvumam. Tirgū ir pieejami gan tik mazi automātiskie slēdži kā 15 ampēru, ko izmanto dzīvojamo māju elektroinstalācijā, gan pat 6000 ampēru komutācijas iekārtas, ko izmanto komunālo pakalpojumu infrastruktūrā.
Lai gan funkcionāli visizplatītākos automātisko slēdžu veidus var iedalīt standarta, GFCI (zemes kļūmes) un AFCI (Lokizlādes) veidu gadījumā, katram no tiem ir īpaša aizsardzības loma, inženieri nosaka galveno izvēli atkarībā no sistēmas lieluma un ierīces fiziskā dizaina. Aparatūras hierarhija ir iedalīta trīs plašās strukturālās kategorijās:
| Breaker tips | Tipiska strāvas stipruma vērtība | Sprieguma reitings | Jaudu sadalīšana | Primārais pielietojuma scenārijs |
| DC MCB | 1A - 125A | Līdz 1000 V DC | Zems līdz vidējs (piemēram, 6 kA) | Dzīvojamo māju jumti, PV Kombinētās kastes, stīgu aizsardzība. |
| DC MCCB | 63A - 1600A | Līdz 1500 V DC | Augsta (20 kA–50 kA) | Komerciālie paneļi, centrālie invertori, akumulatora galvenais slēdzis. |
| ACB / BESS | 2000A - 6300A | Līdz 1500 V DC | Ļoti augsts (vakuums/gaiss) | Saules paneļu parki komunālo pakalpojumu mērogā, enerģijas uzglabāšana tīkla mērogā (BESS). |
Zemākas strāvas lietojumos līdzstrāvas miniatūrs ķēdes pārtraucējs (MCB) lielākoties ir aizstājis vecākos 20 ampēru vai 30 ampēru drošinātājus, ko izmantoja vecākās paralēlās paneļu instalācijās. Šīs ierīces ir paredzētas neliela izmēra un tām ir modulāra konstrukcija, kas paredzēta uzstādīšanai uz standarta DIN sliedēm, tāpēc tās ir noklusējuma izvēle PV Kombinētās kārbas un dzīvojamo māju sadales paneļi.
Kad strāvas stiprums pārsniedz dzīvojamo māju diapazonu komerciālajās saules enerģijas sistēmās un rūpnieciskajās (C&I) diapazonā, ierobežojums MCB ir panākts. Šajā gadījumā lietais korpusa ķēdes pārtraucējs (MCCB) būs obligātais standarts. Šīs ierīces ir daudz lielākas un izturīgākas, ievietotas izturīgā, formētā izolācijas korpusā un ir paredzētas montāžai ar skrūvēm, lai izturētu lieljaudas komutācijas mehāniskos spēkus.
Gaisa slēdži (ACB) tiek izmantoti komunālo pakalpojumu zenītā, kas aptver liela mēroga elektrostacijas un akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēmas (BESS), lai kontrolētu līdzstrāvas spektra augšējo galu. Tie nav tikai slēdži, bet gan sarežģītas loka dzēšanas sistēmas ar saspiesta gaisa vai vakuuma tehnoloģijām.
BESS Specializācija: Standarta līdzstrāvas slēdži (ACB) ne vienmēr ir piemēroti uzglabāšanas kontekstā. Lai pārvarētu milzīgās īsslēguma strāvas, ko var radīt litija jonu akumulatoru plaukti, ir nepieciešami ātrgaitas līdzstrāvas slēdži. Šīm ierīcēm ir jāreaģē milisekundēs, lai izvairītos no katastrofālas termiskās nekontrolējamas pārslodzes.
Inženierzinātņu darbības joma: Spēj izturēt tūkstošiem ampēru (2000 A – 6300 A).
Saule PV Sistēma ir jāaizsargā dažādos enerģijas plūsmas loģikas punktos. Nepareizs slēdžu izvietojums vai nepietiekama atdalīšana starp maiņstrāvas un līdzstrāvas domēniem pakļauj sistēmas neaizsargātās daļas. Tādējādi mēs nosakām automātisko slēdžu izmantošanu četrās svarīgās jomās.
Kombinētā kārba ir pirmais aizsardzības punkts daudzvirkņu sistēmās, kur vairāku paneļu virkņu kombinācija tiek veidota vienā izvadē. Pirms konsolidācijas līdzstrāvas MCB jāuzstāda katras auklas galā. Šī pozicionēšana ir īpaši svarīga, lai atrisinātu esošās virzības problēmu, kā noteikts drošības pasākumos.
Kad viena no virknēm ir noēnota vai tai ir kļūme, pārējās virknes var tajā iepūst strāvu pretējā virzienā. Kā jau minēts, nejauša virziena maiņa radītu nopietnas bažas par drošību un sabojātu saules baterijas. Lai gan slēdzis aktīvi nevirza strāvu, tas ir nepieciešama aizsardzība pret šīm bīstamajām atgriezeniskās saites strāvām, kas pretējā gadījumā varētu izraisīt ugunsgrēku un neatgriezeniskus moduļu bojājumus.
Runājot par enerģijas uzkrāšanas sadaļu, akumulatoru bloka un invertora/lādētāja saskarne ir visizaicinošākā strāvas pārvades zona visā sistēmā. Šī sadaļa nodrošina maksimālu strāvas stiprumu un spēcīgu līdzstrāvu. MCCB vai augsts vērtējums MCB ir nepieciešams.
Šeit ir iekļauts slēdzis ne tikai, lai aizsargātu biezos akumulatora kabeļus pret termisku pārslodzi, ko izraisa pārslodzes, bet arī, iespējams, vēl svarīgāk, lai nodrošinātu drošu, fizisku atvienošanas metodi. Šī izolācija ļauj apkopes personālam strādāt ar akumulatoru bloku, nepakļaujoties dzīvībai bīstamai līdzstrāvas spriegumam.
Galvenā invertora ieejas aizsardzība darbojas kā kritiskais vārteja starp līdzstrāvas ģenerēšanu un maiņstrāvas pārveidošanu. Šis slēdzis atrodas starp kombinatora kārbas izeju un invertora ieeju, un tas kalpo kā galvenais līdzstrāvas slēdzis visai ģenerēšanas pusei. Tas ne tikai veic pārslodzes aizsardzību, bet arī aizsargā invertora jutīgo iekšējo jaudas elektroniku pret ārējiem pārspriegumiem un nodrošina centralizētu izolācijas punktu visai līdzstrāvas sadales sistēmai.
Visbeidzot, pastāv noteikti pielietojumi patēriņa pusē, īpaši māju īpašniekiem, kuri efektivitātes sasniegšanai tieši izmanto līdzstrāvu. Lai to pastiprinātu, uzstādītājiem ir jāuzstāda atsevišķas sadales paneļi (drošinātāju kastes) ar īpašiem slēdžiem, kas pilnībā atšķiras no maiņstrāvas paneļa.
Tas ir nepieciešams situācijās, kad tādu ierīču kā LED lampu darbībai ir nepieciešama pastāvīga līdzstrāvas pieejamība. Tā kā šīm ierīcēm ir nepieciešama īpaša barošanas vide, šajā gadījumā līdzstrāvas slēdži tiek izmantoti, lai aizsargātu šīs jutīgās slodzes. Tie nodrošina, ka padeve tiek pienācīgi kontrolēta un ka jebkura pārslodze apgaismojuma ķēdē tiek pēc iespējas ātrāk izolēta, neietekmējot galveno sistēmu.
Saules enerģijas slēdžu izvēle PV Sistēmas ir pētījumu joma, kas bieži tiek atstāta novārtā, dodot priekšroku paneļu vai invertora risinājumiem. Taču neuzmanība šajā gadījumā ir dārga. Nepareizi izvēlēts slēdzis bieži vien sabojājas termiskās jaudas samazināšanās dēļ, izraisot pārkaršanas bojājumus un sliktākajā gadījumā sistēmas ugunsgrēku.
Slēdža izvēle nav veiksmes spēle, bet gan specifikāciju saskaņošana ar sistēmas darba apstākļiem.
Drošinātāja sprieguma nominālvērtībai jābūt lielākai par slēdža maksimālo atvērtās ķēdes spriegumu (Voc). PV masīvs, bet ar zemāko paredzamo temperatūru. Turklāt izvēlei jābūt saskaņā ar invertora topoloģiju un nozares standartiem, tostarp UL508i un IEC60947-3.
Polu konfigurācija ir tieši proporcionāla izolatorā esošo virkņu skaitam. Viens no svarīgākajiem līdzstrāvas izolācijas principiem ir tāds, ka visiem strāvas vadītājiem jābūt atslēgtiem vienlaikus.
Uzstādīšanas vides ietekme ir viens no svarīgākajiem aspektiem, kas parasti nav minēts specifikāciju lapās. Saules izolatori un slēdži nedarbojas klimatkontrolētās serveru telpās, bet gan skarbos apstākļos.
Saskaņā ar Nacionālo elektroinstalācijas kodeksu (NEC) un vispārējo inženiertehnisko paraugpraksi, slēdzim nevajadzētu nepārtraukti darboties ar 100% no tā nominālās jaudas.
Aprēķina formula:
Lai noteiktu jūsu slēdža (Islēdzēja) minimālo ampēru vērtējumu, jums jāpiemēro drošības koeficienti. PV masīva īsslēguma strāva (Isc).
Vienkāršoti:
Piemērs:
Ja jums ir virkne paneļu ar Isc 10A:
Jums vajadzētu noapaļot uz augšu līdz tuvākajam standarta izmēram, kas būtu 20 A līdzstrāvas slēdzis.
Tirgū, kas ir pārpludināts ar ģenēriskiem komponentiem, BENY ir ražotājs, kas īpaši koncentrējas uz līdzstrāvas saules aizsardzības sarežģītību. Atšķirība nav mārketingā, bet gan inženiertehniskajā rūpībā.
Ar vairāk nekā 30 gadu pieredzi nozarē, BENY inženieri saules sistēmas automātiskie slēdži kas savieno izmaksu efektivitāti un rūpnieciskas klases noturību. Mūsu risinājumi ir izstrādāti, lai apstrādātu visu spektru PV prasības — no 12 V līdz 1500 V sistēmām —, kas atbalsta lielas slodzes strāvas līdz 630 A ar minimāliem enerģijas zudumiem.
Drošība ir neatņemama mūsu filozofijas “Built to Endure” sastāvdaļa. Katram slēdzim ir uzlabotas loka slāpēšanas barjeras un 6 kA pārtraukšanas jauda, lai nekavējoties neitralizētu kļūmes. Mēs risinām praktiskus uzstādīšanas izaicinājumus ar nepolarizētu konstrukciju, kas novērš elektroinstalācijas kļūdas, un izturīgiem IP65 korpusiem, kas pārbaudīti darbībai ekstremālos klimatiskajos apstākļos no -40 °C līdz 85 °C.
Ar 5 gadu garantiju un diennakts globālu atbalstu, izvēloties BENY nozīmē jūsu infrastruktūras nodrošināšanu ar partneri, kas apņēmies nodrošināt bezkompromisa drošību un ilgmūžību.
Fotoelektriskajām investīcijām ir kluss aizsargs — saules enerģijas ķēdes pārtraucējs. Kamēr paneļi rada vērtību, slēdži to uztur. Pāreja uz sarežģītākiem augstsprieguma komerciāliem paneļiem, nevis vienkāršām dzīvojamām sistēmām, prasa mainīt mūsu attieksmi pret komponentu izvēli.
Mums jāpārtrauc uzskatīt slēdžus par precēm un jāuzskata tos par svarīgiem drošības līdzekļiem. Lai to labāk izprastu, lasiet Elektriskās drošības pamats: līdzstrāvas slēdži un to nozīmeUzstādītāji var nodrošināt sistēmu uzticamību, ņemot vērā līdzstrāvas loku unikālo fiziku, pielāgojot slēdžus to attiecīgajām pielietojuma jomām, piemēram, kombinatoru kārbas akumulatoru blokiem, un ievērojot stingrus vides standartus un strāvas stipruma rādītājus.
Automātiskie slēdži ir augsta profila aizsargs, kas nepieciešams daudzām sistēmām. Ja tiek ievērotas pareizas elektroinstalācijas instrukcijas, drošības pasākumi un apkope, tie nodrošina fotoelektriskā paneļa ilgmūžību.
Personām, kuras vēlas spēcīgus, sertificētus un konstruētus līdzstrāvas aizsardzības risinājumus, BENY piedāvā aparatūru, kas nepieciešama, lai droši un efektīvi uzbūvētu rītdienas saules enerģijas sistēmas.
J: Kāda veida ķēdes pārtraucējs tiek izmantots saules paneļiem?
A: Saules paneļu aizsardzībai jāizmanto specializēts slēdzis, parasti līdzstrāvas ķēdes pārtraucējs. Neizmantojiet standarta mājas maiņstrāvas ķēdes pārtraucējus. Līdzstrāva rada nepārtrauktas loka strāvas, kuras ir grūtāk nodzēst nekā maiņstrāvu. Saules slēdži (piemēram, līdzstrāvas MCBs vai MCCBs) ir aprīkoti ar īpašiem loka izvadiem un magnētiskiem mehānismiem, kas paredzēti, lai droši pārtrauktu šīs augstsprieguma līdzstrāvas loka izcelšanos un novērstu ugunsgrēku.
J: Vai man ir nepieciešams slēdzis starp saules paneli un invertoru?
A: Jā. Starp saules paneļa automātisko slēdzi (vai līdzstrāvas izolatoru) ir nepieciešams PV masīvs un invertors.. Tam ir divas svarīgas lomas: tas aizsargā invertora ieeju no elektriskajiem pārspriegumiem vai īssavienojumiem un nodrošina drošu fizisku atvienošanas punktu apkopes personālam, lai apkalpotu sistēmu, nepieskaroties strāvas vadiem.
J: Kur saules sistēmā novietot slēdzi?
A: Slēdži jāuzstāda trīs kritiskās aizsardzības zonās: