Hoe een zonnestelsel op de juiste manier te fuseren?

Zonnepanelen zijn de laatste tijd veel gebruikelijker geworden, omdat mensen over de hele wereld beginnen te verschuiven naar een groenere en duurzamere manier van leven. Off-the-grid gaan vereist dat sommige mensen hun eigen huishoudelijk werk kunnen doen, en in dergelijke omstandigheden is het essentieel om te weten hoe de zonnepanelen correct moeten worden aangesloten. 

In de meeste gevallen is een zonnesysteemzekering vereist tussen een zonnepaneel en de laadregelaar omdat zekeringen en stroomonderbrekers bescherm de bedrading tegen oververhitting. Dit voorkomt ook dat apparaten in geval van kortsluiting vlam vatten of beschadigd raken. Als de zonnepanelen echter in serie zijn geschakeld, is een zekering zelden nodig.

Wat is een zonnezekering?

Zonnezekering is een soort zekering die speciaal bedoeld is voor zonne-energiesystemen en dient als een kritische verdedigingslinie tegen elektrische fouten in uw zonnestelsel. Ze zijn ontworpen om de zonne-energie-apparatuur te beschermen tegen oververhitting, overbelasting of kortsluiting die kunnen optreden. Wanneer er een elektrische fout optreedt, fungeert de zekering als een zwakke schakel in het circuit, waardoor de verbinding smelt en wordt verbroken om het vloeien van overmatige stroom te voorkomen. De zonnezekering kan worden gekozen op basis van verschillende factoren, zoals fysieke grootte en vorm, stroomsterkte, breukvermogen en nog veel meer.

Zonder het juiste gebruik van zekeringen kan kortsluiting of overbelasting ervoor zorgen dat draden oververhit raken, isolatie smelten en zelfs brand veroorzaken. Zekeringen helpen deze risico's te beperken door de elektriciteitsstroom snel te onderbreken voordat er schade kan optreden. Ze beschermen uw zonnepanelen ook tegen tegenstroom, die kan optreden wanneer een paneel in de schaduw komt te staan ​​of defect raakt, waardoor het mogelijk stroom van andere panelen in de string trekt.

Wanneer zonnepanelen zekeren?

De NEC geeft richtlijnen voor het zekeren van zonnepanelen op basis van de kortsluitstroom (Isc) van de panelen. De code vereist dat de zekeringwaarde minimaal 156% van de Isc van het paneel bedraagt. Als een zonnepaneel bijvoorbeeld een Isc van 10 A heeft, is de minimale zekeringwaarde 15.6 A, afgerond naar de volgende standaardzekeringgrootte van 20 A.

Seriebedrading: situaties die u niet hoeft te zekeren

Wanneer zonnepanelen in serie worden geschakeld, is de stroom die door elk paneel vloeit hetzelfde. In deze configuratie is een enkele zekering aan het einde van de string meestal voldoende om de hele array te beschermen. Het zonnepaneel hoeft niet te worden gezekerd als de kortsluitstroom van het zonnepaneel lager is dan de maximale seriezekeringwaarde van het zonnepaneel. Vanwege het volgende is er geen extra bescherming of voordeel door dit soort arrays te fuseren:

Drie 200W panelen worden achter elkaar aangesloten. Elk zonnepaneel heeft een maximale seriezekering van 15A en een maximale seriekortsluitstroom van respectievelijk 10.2A, 9.8A en 9.8A.

Aangezien de maximale seriezekering 15A is, kunnen we aannemen dat de interne draden, diodes, verbindingen en andere delen van het echte zonnepaneel een maximale stroom van 15A kunnen weerstaan.

Aangezien de kortsluitstroom van de array 10.2 A is, is het redelijk om te stellen dat als er een kortsluiting of een andere storing zou optreden in een van de zonnepanelen, het paneel uitgerust zou zijn om de situatie te beheren, omdat de kortsluitstroom de kortsluitstroom niet kan overtreffen. maximale zekeringwaarde van het paneel.

Het zal uiteindelijk nooit toestaan ​​dat de zekering doorbrandt. Zorg ervoor dat de zekering constant lastige slagen doorstaat wanneer deze normaal functioneert. Hierdoor is een zekering volgens de code in deze situatie niet nodig.

Parallelle bedrading: wanneer zekering noodzakelijk is

Wanneer zonnepanelen echter parallel worden aangesloten, voert elke string zijn eigen stroom. In dit geval zijn voor elke parallelle string zekeringen nodig om te voorkomen dat een kortsluiting in de ene string de andere strings beïnvloedt. De NEC vereist dat elke parallel aangesloten string afzonderlijk wordt gezekerd, waarbij de zekeringwaarde de maximale seriezekeringwaarde van de panelen niet overschrijdt.

WAAR TE ZEKEREN?

Er zijn drie verschillende locaties waar de zekering in de zonnepanelen kan worden geïnstalleerd. De eerste bevindt zich tussen de accubank en de laadregelaar. Ten tweede kan hij tussen de laadregelaar en de zonnepanelen geplaatst worden. Tenslotte kan de zekering ook aanwezig zijn tussen de omvormer en de accubank.

Een zekering of stroomonderbreker geïnstalleerd tussen de laadcontroller en de accubank kan bescherming bieden tegen kortsluiting en overbelasting. Deze zekering moet geschikt zijn voor de maximale stroomuitvoer van de laadregelaar.

De zekering tussen de laadregelaar en het zonnepaneel werkt efficiënt om te beschermen tegen oververhitting van draden en tegelijkertijd het apparaat te beschermen tegen eventuele schade.

Een zekering of stroomonderbreker geïnstalleerd tussen de accubank en de omvormer kan ook beschermen tegen kortsluiting en overbelasting. De zekering moet geschikt zijn voor het maximale stroomverbruik van de omvormer.

Welk type/maat zekering hebben we nodig?

Bij fotovoltaïsche (PV) systemen om veilig, betrouwbaar en op de lange termijn te kunnen werken, moeten de zekeringen de juiste afmetingen hebben. In tegenstelling tot de gebruikelijke elektrische stroomverdelings- en regeltoepassingen, zijn zekeringen in zonne-energiesystemen gevoelig voor bijzondere omstandigheden. Langdurige blootstelling aan omgevingsfactoren kan leiden tot afwijkende omgevingstemperaturen, die op hun beurt van invloed zijn op de keuze van de geleider, de afmetingen en de prestaties van de zekering. 

Bovendien PV modules produceren continue stromen, in tegenstelling tot traditionele circuits, die doorgaans worden gedimensioneerd op basis van continue belastingen, waardoor aanvullende overwegingen voor het dimensioneren van zekeringen nodig zijn. Gezien deze omstandigheden is een speciale techniek voor het dimensioneren van zonnezekeringen in PV systemen vereist.

Zonnepaneel fuseren 

De commerciële zonnepanelen met meer dan 50 watt maken gebruik van kabels van 10 gauge die bestand zijn tegen stroomstromen tot 30 ampère. In dergelijke gevallen is smelten niet nodig als de panelen in serie met elkaar zijn verbonden. De situatie verandert echter aanzienlijk wanneer panelen parallel met elkaar worden verbonden. Als er bijvoorbeeld vier panelen zijn, elk met een vermogen van 15 ampère, kan een kortsluiting in één ervan ervoor zorgen dat alle 60 ampère op het kortgesloten paneel worden gericht. Dit zal ertoe leiden dat de draden die naar dat paneel leiden aanzienlijk meer stroom ontvangen dan 30 ampère, waardoor dat draadpaar mogelijk in brand kan vliegen. Daarom is het bij parallelle verbindingen van cruciaal belang om zekeringen op elk paneel te installeren om overmatige stroomsterkte te voorkomen, wat kan leiden tot oververhitting en brandgevaar.

Zekering voor een parallelle/combinerbox

A combiner doos wordt gebruikt in een parallel systeem om de zekeringen en onderbrekers voor elk paneel te bevatten, evenals een of meer “gecombineerde” zekeringen die worden aangesloten op de laadregelaar of netgekoppelde omvormer. We moeten eerst de ergste stroom berekenen die zal vloeien op basis van onze unieke panelen voordat we deze “gecombineerde” zekering/onderbreker op maat maken. Het is belangrijk op te merken dat de totale stroomsterkte van alle zekeringen in de combinerbox het maximale ingangsvermogen van de laadregelaar of de capaciteit van de draden die uit de combinerbox komen niet mag overschrijden.

Oplader naar batterijzekering of stroomonderbreker

Omdat de slechtste versterkers die van en naar een Pulsbreedte gemoduleerd (PWN) laadregelaar is hetzelfde, de zekering en draadmaat kunnen overeenkomen. Daarentegen hebben MPPT-laadcontrollers de capaciteit om zowel de spanning te verminderen als de stroom die tussen de controller en de accubank vloeit, te vergroten, waardoor een herberekening van de exacte grootte van de draad en zekering nodig is of de handleiding van de laadcontroller moet worden geraadpleegd. Voor hun Solar Boost 50 (amp) laadregelaar adviseert Blue Sky bijvoorbeeld om een ​​zekering/onderbreker van 60 ampère te installeren tussen het apparaat en de accubank. Kies nogmaals een draad met de juiste classificatie.

Zekering tussen accubank en omvormer

De laatste zekering of stroomonderbreker tussen de accubank en de omvormer moet worden gedimensioneerd op basis van het continue vermogen van de omvormer en de maximale stootstroom die deze kan verwerken. Raadpleeg de specificaties van de fabrikant van de omvormer om de juiste maat zekering of onderbreker te bepalen. Als algemene regel geldt dat de zekering een vermogen moet hebben van 1.25 tot 1.5 keer de continue stroomsterkte van de omvormer. Als uw omvormer bijvoorbeeld een continu vermogen van 2000 W bij 24 volt heeft, is de continue stroom 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. In dit geval kiest u voor een zekering of stroomonderbreker met een vermogen tussen 105A en 125A.

Benodigde gereedschappen 

• Hoekzoeker
• Torpedo niveau
• Vistape
• Krijt lijn
• Accuboormachine (14.4 V of hoger), meerdere accu's
• Unibit en meerdere boren (hout, metaal, metselwerk)
• Gatzaag
• Perforator
• Momentsleutel met diepe doppen
• Moersleutels 
• Wire strippers
• Krimptangen
• Punttang
• Lineman's tang
• Slip-joint tang
• Kleine kabelknippers
• Grote kabelknippers
• AC/DC-multimeter
• Metaalzaag
• Meetlint
• Deken, karton of zwart plastic 
• Heavy-duty verlengsnoeren
• Kitpistool
• Zekeringtrekkers

Verschillen tussen zekeringen en onderbrekers

Zekeringen en onderbrekers dienen beide om uw zonnestelsel te beschermen tegen elektrische storingen, maar ze werken op enigszins verschillende manieren. Zekeringen zijn apparaten voor eenmalig gebruik die het circuit smelten en onderbreken wanneer er sprake is van een overstroomsituatie. Zodra een zekering doorbrandt, moet deze worden vervangen.

Stroomonderbrekers kunnen daarentegen worden gereset nadat ze zijn uitgeschakeld. Ze gebruiken een mechanische schakelaar om het circuit te onderbreken wanneer er een overstroom wordt gedetecteerd. Zodra de fout is verholpen, kan de onderbreker worden gereset, waardoor de stroom naar het circuit wordt hersteld.

In zonne-energiesystemen worden zekeringen vaker gebruikt voor kleinere stromen, zoals in zonnepaneelstrings of tussen de laadregelaar en de accu. Onderbrekers worden vaak gebruikt voor toepassingen met een hogere stroomsterkte, zoals tussen de accubank en de omvormer.

Het juiste zekeringtype selecteren

Bij het selecteren van zekeringen voor uw zonnesysteem is het belangrijk om het juiste type en formaat te kiezen. De meest voorkomende soorten zekeringen die worden gebruikt in zonne-energietoepassingen zijn:

• ANL-(blad)zekeringen: Deze zekeringen worden vaak gebruikt in batterij- en omvormercircuits en zijn verkrijgbaar in maten van 20A tot 750A.
• Midget (ATC) zekeringen: Deze kleine, bladzekeringen worden vaak gebruikt in strings van zonnepanelen en combinerboxen, met afmetingen variërend van 1A tot 30A.
• Patroonzekeringen: Deze cilindrische zekeringen zijn verkrijgbaar in een groot aantal maten en worden vaak gebruikt in toepassingen met hogere spanningen.

Raadpleeg bij het selecteren van een zekeringgrootte altijd de NEC-richtlijnen en de specificaties van uw zonnecomponenten. Zekeringen moeten een vermogen hebben om ten minste 156% van de verwachte stroom aan te kunnen, afgerond naar de eerstvolgende standaardzekeringgrootte.

Veelvoorkomende fouten die u moet vermijden bij het fuseren van een zonnestelsel

• Te kleine of te grote zekeringen: Het gebruik van een te kleine zekering kan ervoor zorgen dat deze voortijdig doorbrandt, terwijl het gebruik van een te grote zekering mogelijk niet voldoende bescherming biedt. Formaat zekeringen altijd volgens de NEC-richtlijnen en componentspecificaties.
• Het nalaten om parallel aangesloten panelen te zekeren: Elke parallel aangesloten string moet afzonderlijk worden gezekerd om te voorkomen dat een kortsluiting in de ene string de andere beïnvloedt. Het niet zekeren van parallelle strings kan leiden tot schade en brandgevaar.
• Onjuiste plaatsing of installatie van zekeringen: Zekeringen moeten zo dicht mogelijk bij de stroombron worden geïnstalleerd, en altijd op de positieve draad. Onjuiste plaatsing of installatie kan de effectiviteit van de zekering verminderen en mogelijk schade aan uw systeem veroorzaken.

Juiste installatietechnieken voor zekeringen

Volg deze best practices bij het installeren van zekeringen in uw zonnestelsel:

• Gebruik de juiste zekeringhouder of de zekeringkast voor het juiste type en formaat zekering. Lees verder voor meer informatie over componentbehuizingen. Zekeringhouders: alles wat u moet weten.
• Installeer zekeringen op de positieve draad, zo dicht mogelijk bij de stroombron.
• Gebruik de juiste draaddiktes en connectoren, zodat u verzekerd bent van een stevige en veilige verbinding.
• Label elke zekering of stroomonderbreker duidelijk, met vermelding van het doel en de classificatie.
• Houd zekeringen en stroomonderbrekers schoon en vrij van corrosie en vervang ze indien nodig.

Onderhoud en probleemoplossing

Regelmatig onderhoud en inspectie van uw zekeringen en onderbrekers voor zonne-energie kunnen problemen helpen voorkomen en de levensduur van uw systeem garanderen. Periodiek:

• Inspecteer zekeringen en onderbrekers visueel op tekenen van corrosie, schade of oververhitting.
• Controleer de aansluitingen op dichtheid en reinheid.
• Test de continuïteit van zekeringen met een multimeter om er zeker van te zijn dat ze nog steeds functioneel zijn.
• Vervang eventuele doorgebrande zekeringen of kapotte onderbrekers en onderzoek de oorzaak van de storing voordat u de stroomvoorziening herstelt.

Als u herhaaldelijk defecten aan de zekeringen of stroomonderbrekers ervaart, kan dit duiden op een ernstiger probleem met uw zonnestelsel. Raadpleeg een professionele zonne-energie-installateur of elektricien om het probleem te diagnosticeren en op te lossen.

Conclusie

Elke zonnepaneel systeem een zekering tussen de panelen en de laadregelaar wordt ten zeerste aangeraden, omdat het elektrische apparaten en gadgets zal beschermen tegen stroompieken en zal voorkomen dat de draden oververhit raken of vlam vatten als gevolg van een overstroom. Ook al is een kleinere PV systeem met panelen die in serie zijn geschakeld, heeft mogelijk geen zekering nodig, het is altijd raadzaam om veilig te zijn. Een snelle zekering is de veiligste optie voor het systeem. Verwijzen naar Beny voor betere oplossingen voor zonne-energiesystemen.