Uitleg over het loskoppelen van zonnepanelen: soorten, selectie en installatietips

Wat is een zonne-energie-afsluiting en waarom is het cruciaal?

Een zonne-energieschakelaar is in de meest basale vorm een ​​schakelaar. Een handmatige, eenvoudige schakelaar. Hij werkt niet subtiel: hij onderbreekt letterlijk de stroomtoevoer tussen twee punten. Het is niet zo moeilijk, maar het gaat erom waar hij zich bevindt en waarom hij nodig is. Het 'waarom' is een kwestie van diepe veiligheid. Gelijkstroom (DC) wordt opgewekt zodra zonnepanelen aan licht worden blootgesteld. De zon heeft geen 'uit'-knop. Deze onophoudelijke productie vormt een grote en blijvende bedreiging.

Denk aan de brandweerman van de lokale brandweer die op een dak staat en een brandend gebouw probeert te ventileren. Denk aan de monteur die een omvormer repareert. Denk aan de monteur van een nutsbedrijf die op een transformator op straat werkt. Al deze mensen moeten een zekere, controleerbare en bereikbare manier hebben om de circuits die ze gaan aanraken spanningsloos te maken. Een zonne-energieschakelaar biedt dat. Het is een onmisbare factor in onderhoud, een eerste verdedigingslinie in noodsituaties zoals brand, en een verplicht onderdeel van elk systeem om door een bevoegde autoriteit (AHJ) als conform te worden beschouwd en te voldoen aan de lokale regelgeving.

Het gaat niet om gemak, maar om volledige controle. Deze apparaten zijn vereist door de National Electrical Code (NEC), met name in artikelen zoals 690.13 en 690.15, die zeer specifiek zijn. De belangrijkste kracht is het principe van elektrische isolatie. Een technicus moet in staat zijn om een ​​schakelaar handmatig te openen, deze in de 'uit'-stand te vergrendelen (een procedure genaamd Lockout/Tagout of LOTO) en door te werken in de wetenschap dat het circuit spanningsloos is. Zonder deze functie vormt elk zonnepaneel te allen tijde een gevaar voor hoogspanning. Het ontbreken hiervan is geen ontwerpfout; het is een ontwerpfout van het allergrootste belang.

De twee belangrijkste typen begrijpen: AC-scheidingsschakelaar versus DC-scheidingsschakelaar

'Solar disconnect' is een verwarrende term, omdat het niet om één apparaat gaat. Het wordt gedefinieerd als twee of meer, wezenlijk verschillende elementen die niet door elkaar gebruikt kunnen worden. Het onvermogen om onderscheid tussen deze elementen te maken, is een veelvoorkomende en gevaarlijke fout. De omvormer is de scheidingslijn, het apparaat dat de gelijkstroom van de panelen omzet in wisselstroom voor uw huis of het net. Er is een disconnect aan de gelijkstroomzijde (vóór de omvormer) en een disconnect aan de wisselstroomzijde (na de omvormer). Ze kunnen niet door elkaar gebruikt worden.

AC-scheiding: de veiligheidsschakelaar aan de netzijde

De AC-schakelaar wordt na de omvormer geïnstalleerd, tussen de omvormer en het hoofdbedieningspaneel van het gebouw of, vaker nog, de elektriciteitsmeter. Het is niet in uw voordeel, maar in het belang van het energiebedrijf. Wanneer een monteur het elektriciteitsnet moet repareren, moet hij er absoluut zeker van zijn dat uw zonnesysteem, dat technisch gezien een kleine elektriciteitscentrale is, geen elektriciteit teruglevert aan de leidingen waaraan hij werkt. Dit is een ongelooflijk gevaarlijk effect dat bekendstaat als eilandbedrijf, waarbij uw systeem nog steeds een zogenaamd 'dood' net van stroom voorziet. Hun veiligheidsschakelaar is de AC-schakelaar. Het is bijna altijd een robuuste, afsluitbare schakelaar in een weerbestendige behuizing. Volgens de regelgeving van energiebedrijven moet deze meestal worden geïnstalleerd op een plaats die te allen tijde direct toegankelijk is voor hun personeel, meestal aan een buitenmuur dicht bij uw hoofdmeter. De technische specificaties zijn afhankelijk van de AC-uitgang van uw omvormer en het is een vrij eenvoudig apparaat, net als andere AC-service-geclassificeerde schakelaars.

DC-ontkoppeling (PV Isolator): De veiligheidsschakelaar aan de array-zijde

De DC-schakelaar, ook wel bekend als een PV De scheidingsschakelaar, of array-schakelaar, bevindt zich aan de andere kant van de omvormer. Hij bevindt zich tussen de zonnepanelen zelf (de array) en de DC-ingang van de omvormer. Hij dient een heel ander doel: het beschermen van de apparatuur en de technicus die eraan werkt. Om een ​​centrale omvormer te onderhouden, repareren of vervangen, is het noodzakelijk om deze te kunnen isoleren met de hoogspanningsgelijkstroom die door het dak wordt geleverd. Dit is technisch gezien een lastige taak, omdat het veel moeilijker en gevaarlijker is om hoogspanningsgelijkstroom te onderbreken dan wisselstroom. Gelijkstroom, met name bij de 600 V tot 1500 V die typisch is voor moderne arrays, wil niet worden onderbroken. In tegenstelling tot de sinusgolf van wisselstroom, die 120 keer per seconde de nul volt passeert (wat uiteraard een boog dooft), is gelijkstroom een ​​continue, onverbiddelijke stroom zonder 'nuldoorgang' die deze onderbreking mogelijk maakt. Het onderbreken van een onder spanning staand hoogspanningsgelijkstroomcircuit vormt zo een aanhoudende plasmaboog met hoge temperatuur. Daarom kan het belang van hoogwaardige, speciaal gebouwde DC-scheidingsschakelaars niet worden overschat. Het moet een zeer gespecialiseerd stuk techniek zijn, zorgvuldig ontworpen om de aanhoudende hoogspanning DC-spanning te verwerken, en uitgerust met interne vlamboogblussers om deze gevaarlijke vlamboog op een veilige en snelle manier te doven. Het plaatsen van een AC-schakelaar op deze locatie is een recept voor een rampzalige storing; de schakelaar zal de neiging hebben om te lassen, te smelten of zelfs te exploderen wanneer hij wordt belast.

Hoe u de juiste zonne-energie-afsluiting voor uw systeem kiest

De keuze van een disconnect is geen benadering. Het is een nauwkeurige inschatting van de ononderhandelbare eisen van uw array en de behoeften van uw omgeving. Een verkeerde beslissing nemen is geen kleine fout; het is het ontwerp van een systeem dat niet werkt of dat op spectaculaire wijze faalt wanneer het op de proef wordt gesteld. Het is een systematische checklist en geen gokspel.

Berekening van de nominale spanning (Voc)

Ten eerste, de spanning. De schakelaar moet worden berekend op basis van de maximale spanning die uw paneel kan produceren. Dit is niet de bedrijfsspanning (Vmp), maar de opencircuitspanning (Voc), die vermeld staat op het gegevensblad van uw zonnepaneel. Om de Voc van uw string te berekenen, moet u de Voc van alle panelen in één serie optellen. Maar dat is nog niet alles. De spanning van zonnepanelen stijgt met de temperatuurdaling. De NEC vereist een berekening van de temperatuurcorrectie (NEC-tabel 690.7) op basis van de laagste verwachte omgevingstemperatuur op uw installatielocatie. Deze aangepaste Voc voor koud weer is uw laagst mogelijke spanningsvereiste. Een nominaal 600 V-paneel in een koud klimaat kan gemakkelijk boven de 700 V uitkomen en vereist een schakelaar met een nominale waarde van 1000 V, geen 600 V-schakelaar. Hier is geen compromis mogelijk; een te lage spanning vormt een groot brandrisico.

Het bepalen van de ampèrewaarde (Isc)

Ten tweede, de stroomsterkte. De schakelaar moet bestand zijn tegen de maximale stroom waaraan deze kan worden blootgesteld. Dit is gebaseerd op de kortsluitstroom (Isc) van uw zonnepanelen. Wanneer u meerdere zonnepanelen parallel hebt geschakeld (bijvoorbeeld in een verdeeldoos), moet u de Isc-waarden optellen. Omdat zonnepanelen worden beschouwd als een continue stroombron (dat wil zeggen, die minstens drie uur of langer op vol vermogen kan worden gebruikt), schrijft de NEC voor dat een veiligheidsfactor van 1.25 (125%) moet worden toegepast op de maximale stroomsterkte van het circuit. De stroomsterkte van uw schakelaar mag niet minder zijn dan 125 procent van de berekende maximale stroom. Dit is geen 'suggestie'. Het voorkomen van oververhitting, componentdegradatie en brand is een basisvereiste. Voor een uitgebreider overzicht van hardware-opties kunt u onze handleiding raadplegen. DC-scheidingsschakelaar.

Gefuseerd versus niet-gefuseerd: welke heb je nodig?

Deze optie wordt bepaald door het ontwerp van het systeem en de locatie van de overstroombeveiliging (OCPD).

• Niet-gezekerde scheiding: Dit is een eenvoudige aan/uit-schakelaar. Deze biedt geen overstroombeveiliging. Hij wordt uitsluitend toegepast voor isolatie. Dit is geschikt als de OCPD elders wordt aangeboden. Een DC-scheidingsschakelaar van een stringomvormer met één string is bijvoorbeeld vaak niet gezekerd, omdat de omvormer zelf de vereiste beveiliging biedt.
• Gezekerde scheiding: Dit type heeft zekeringen ingebouwd in de behuizing van de schakelaar. Het biedt overstroombeveiliging en isolatie. Dit is noodzakelijk in systemen met drie of meer parallelle strings die een combinerbox voeden. De strings moeten afzonderlijk worden gezekerd om te voorkomen dat ze bij een storing worden blootgesteld aan tegenstroom van de andere strings. Tussen een accubank en een omvormer kan ook een hoofdzekering nodig zijn.

Denk niet dat de ene altijd beter is; ze worden voor verschillende ontwerpdoeleinden gebruikt.

De juiste behuizing selecteren (NEMA/IP-classificatie)

De interne onderdelen van de switch zijn nutteloos als de behuizing instort. In Noord-Amerika wordt de behuizing geclassificeerd door NEMA (National Electrical Manufacturers Association) of internationaal door IP (Ingress Protection).

• NEMA3R: Dit is het minimum voor de meeste buiteninstallaties. Het is weerbestendig en houdt regen en ijzel buiten.
• NEMA 4 / 4X: Dit is een grote verbetering. NEMA 4 is waterdicht, dat wil zeggen bestand tegen water dat door een slang wordt aangevoerd. Dit is essentieel in gebieden waar regen door de wind wordt aangevoerd of waar de apparatuur wordt besproeid. De 4X biedt corrosiebestendigheid en is daarom noodzakelijk voor toepassingen aan de kust, in de industrie of in de landbouw.
• IP-classificaties: IP65 staat voor stofdicht en bestand tegen waterstralen. IP66 is bestand tegen krachtige waterstralen. Dit zijn de gebruikelijke internationale equivalenten van NEMA 4-bescherming.

De behuizing wordt bepaald door de omgeving. Bij het selecteren van een binnenbehuizing (NEMA 1) voor gebruik in een buitenomgeving, zal de behuizing snel kapotgaan door binnendringend water.

Voldoen aan de code- en certificeringsvereisten (NEC, UL, IEC)

Ten slotte is er geen specificatie die van belang is wanneer het apparaat niet is gecertificeerd door een nationaal erkend testlaboratorium (NRTL). Deze certificering is uw enige onafhankelijke garantie dat de schakelaar daadwerkelijk zal functioneren volgens de nominale foutcondities. In de VS vereist dit een UL-keurmerk (bijv. UL 98 of UL 508). In Europa impliceert dit IEC-conformiteit en een CE-keurmerk. Een niet-geregistreerd, niet-gecertificeerd onderdeel vormt een groot risico. Het zal uw elektrische keuring niet doorstaan, zal waarschijnlijk uw inboedelverzekering opzeggen en is een diepe en onaanvaardbare speculatie over de veiligheid van uw systeem. Het is een van de meest ongepaste manieren om geld te besparen.

Zoals u zult merken, is de keuze van de juiste schakelaar niet alleen een kwestie van basiswaarden. Certificering en veiligheidsvoorzieningen zijn met name niet onderhandelbaar. Een goed ontworpen DC-isolator moet snel een vlamboog kunnen onderdrukken en absoluut betrouwbaar zijn bij belasting. Hier zijn professionele fabrikanten van DC-beveiliging, zoals BENY hun vakkennis in de praktijk brengen.

Voor een beter begrip van de basisprincipes kunt u onze handleiding raadplegen. Basisgids voor het loskoppelen van zonnepanelen te bezoeken voor meer informatie.

Veelvoorkomende fouten bij de installatie van zonne-energie-afsluitingen die u moet vermijden

De theorie is elegant. De praktijk is rommelig. Een overigens goed gekozen ontkoppeling kan nutteloos of zelfs ronduit gevaarlijk worden door een ondoordachte installatie. De criteria zijn niet voor niets veeleisend. De volgende zijn de meest voorkomende en vermijdbare fouten.

• Omgekeerde polariteit (DC-scheidingen): Dit is waarschijnlijk de ergste en gevaarlijkste fout. De aansluitingen 'Lijn' en 'Belasting' zijn geen aanbevelingen voor een DC-scheidingsschakelaar. De stroombron (de zonnepanelen) moet worden aangesloten op de 'Lijn'-zijde. Het apparaat (de omvormer) moet worden aangesloten op de 'Belasting'-zijde. Dit komt doordat het vlamboogdovende mechanisme van de schakelaar directioneel is. Het omkeren van de polariteit maakt deze belangrijke veiligheidsmaatregel teniet, waardoor de schakelaar vrijwel zeker dichtlast of bij belasting rampzalig zal falen.
• Ongepaste locatie en toegankelijkheid: De NEC vereist dat afsluitpunten "gemakkelijk bereikbaar" zijn. Dit betekent niet dat ze beschikbaar moeten zijn met een ladder van 20 meter en een plattegrond. Ze moeten gemakkelijk bereikbaar zijn, niet geblokkeerd worden door apparatuur en zichtbaar zijn voor een hulpverlener of technicus. Verberg uw afsluitpunten niet op zolder, in een kruipruimte of achter een vastgeschroefd paneel. Raadpleeg voor afsluitpunten van de netstroom de lokale regelgeving van het nutsbedrijf, die bijna altijd een aangewezen buitenlocatie dicht bij de meter vereist.
• Onjuiste geleiderkoppel: De aansluitklemmen van een schakelaar hebben een bepaalde aanhaalkracht in inch-pond, die op de zijkant of in de installatiehandleiding staat vermeld. 'Goed en vast' is geen technische specificatie. Te los en u creëert een punt met hoge weerstand; dit punt produceert veel hitte, smelt de isolatie en veroorzaakt brand. Te strak en u snijdt de draden van de geleider en de aansluiting zelf door, wat ook een hoogohmig defect veroorzaakt. Gebruik een gekalibreerde momentsleutel. Elke keer opnieuw.
• Toepassing van AC-componenten in DC-toepassingen: Dit moet herhaald worden, want dit is de meest fatale fout die een amateur kan maken. Een DC-stroomonderbreker of -schakelaar, met name een hoogspannings-PV-schakelaar, kan niet worden gebruikt met een AC-stroomonderbreker of -schakelaar die verkrijgbaar is bij een bouwmarkt. Deze heeft niet de capaciteit om een ​​DC-boog te doven. Het zal niet werken. Het zal niet werken en waarschijnlijk brand veroorzaken. Gebruik alleen componenten met DC-spannings- en stroomwaarden en -certificeringen.
• Zwak behuizingbeheer: Een NEMA 4X-behuizing is nutteloos als u de kabeldoorvoeren aan de bovenkant boort en het water direct op de aansluitingen laat lopen. Kabeldoorvoeren moeten altijd aan de zijkanten of, nog beter, aan de onderkant worden geplaatst. Zorg ervoor dat alle hubs en fittingen NEMA-gecertificeerd en goed afgedicht zijn. Raadpleeg onze handleiding voor een probleemloze installatie. Uitleg over het loskoppelen van zonnepanelen: soorten, selectie en installatietips.

Conclusie

De zonne-energieschakelaar is immers een complex apparaat met eenvoudige regels. Het is geen aanhangsel, noch een onderdeel waar je je druk over kunt maken. Het is de belangrijkste beschermer van de veiligheid van uw systeem, uw eigendommen en het personeel dat ermee om moet gaan. Aangezien het verschil tussen AC- en DC-types duidelijk is en de berekening van spanning en stroomsterkte striktheid vereist, is zorgvuldigheid de enige acceptabele manier. De eisen van de NEC en UL zijn geen bureaucratie; ze zijn de gecondenseerde wijsheid van ervaring, en die is al te vaak tegen een zeer hoge prijs geleerd. Behandel ze ook als zodanig.

Veelgestelde vragen