Rozwiązywanie problemów z urządzeniem do szybkiego wyłączania 101

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe jest najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać, jeśli chodzi o energię słoneczną. Liczne przepisy dotyczące energii słonecznej zmniejszają ryzyko pożaru, ale muszą być regularnie aktualizowane, aby zmniejszyć zagrożenie dla strażaków podczas wykonywania zadań na budynkach lub w budynkach z PV tablice.

Wiele krajów na pierwszym miejscu stawia środki ostrożności, aby zagwarantować, że funkcje energii słonecznej; bezpiecznie i umożliwia strażakom i innym ratownikom udanie się do strefy bezpieczeństwa przeciwpożarowego. W tej sytuacji można użyć szybkiego wyłączenia. 

Przyjrzyjmy się bliżej kryteriom szybkiego wyłączania i zobaczmy, dlaczego wszyscy instalatorzy i właściciele systemów fotowoltaicznych powinni być ich świadomi.

Jak to działa? 

Krajowy kodeks elektryczny wprowadził wymóg szybkiego wyłączania jako wymóg bezpieczeństwa elektrycznego w Stanach Zjednoczonych (NEC). 

Solar PV Aby spełnić to kryterium, systemy muszą posiadać metodę wyłączania lub obniżania napięcia modułów słonecznych na dachu. Wymaga to dodania przełącznika „włącz lub wyłącz”.

Szybkie wyłączenie zapewnia bezpieczny sposób na zatrzymanie lub zmniejszenie napięcia i prądu z układu fotowoltaicznego dla instalatorów lub strażaków, co pozwala im pracować bezpiecznie i wydajnie, unikając jednocześnie zagrożeń elektrycznych.

Inwertery mają zdolność wyłączania się w celu przerwania przepływu energii generowanej przez moduły przez nie. Jednak panele słoneczne będą nadal generować energię elektryczną, dopóki słońce będzie w górze, umieszczając napięcie i prąd na przewodach łączących panele z falownikiem.

Wyłączenie lub zmniejszenie napięcia na dachu na poziomie modułu obniża lub eliminuje możliwość porażenia strażaka przez nadmierne napięcie pochodzące z modułów słonecznych.

Falownik i urządzenie do szybkiego wyłączania na poziomie modułu muszą komunikować się ze sobą zgodnie z US National Electrical Code i razem tworzą system.

Dlaczego urządzenie do szybkiego wyłączania przestanie działać? 

Urządzenie do szybkiego wyłączania jest rodzajem mikroinwertera lub elektroniki mocy na poziomie modułu (MLPE). Są wyposażone w narzędzia, które mogą wyłączyć i obniżyć napięcie wyjściowe w całym układzie słonecznym, aby się do nich zastosować PV Przepisy dotyczące szybkiego wyłączania.

Wreszcie system szybkiego wyłączania wymaga falownika. Energia elektryczna wytwarzana przez moduły słoneczne jest przekształcana w energię użyteczną dla Twojego domu za pomocą falownika (więcej informacji na temat tego procesu można znaleźć na naszym poprzednim blogu). Wewnątrz falownika znajduje się kilka inicjatorów szybkiego wyłączania.

Te trzy elementy są znane jako fotowoltaiczne urządzenia do szybkiego wyłączania. Urządzenia te umożliwiają szybkie wyłączenie systemu w celu obniżenia napięcia do bezpiecznego poziomu. W celu szybkiego wyłączenia, PVRSE i PVRSS muszą być na liście UL. Przełącznik szybkiego wyłączania może przestać działać, jeśli te części nie działają prawidłowo.

Kroki identyfikujące typowe awarie urządzeń do szybkiego wyłączania 

Głębsza zmiana struktury energetycznej świata doprowadziła do rozbudowy nowego systemu elektroenergetycznego, który wykorzystuje nową energię jako paliwo podstawowe oraz do wzrostu liczby obiektów z dachowymi systemami fotowoltaicznymi. 

Niezależnie od tego, czy jest to system domowy, czy elektrownia przemysłowa i komercyjna, przewiduje się, że moc zainstalowana fotowoltaiki znacznie wzrośnie, a związane z nią kwestie bezpieczeństwa zawsze przykuwały uwagę branży.

• Wyłączenie urządzenia w sytuacji awaryjnej

Rozwiązania muszą być godne zaufania, ponieważ bezpieczeństwo strażaków wymaga wyłączenia na poziomie modułu. Macierz musi zostać pomyślnie wyłączona i odłączona od zasilania, gdy szybkie zamknięcie jest włączone przez urządzenia szybkiego zamykania. 

Strażacy zakładają, że macierz jest faktycznie pozbawiona zasilania, więc jeśli tak się nie stanie, ryzyko może być nawet większe niż bez procedury wyłączania.

Jak więc zapewnić bezpieczne przełączanie? Mechaniczne odłączniki DC, takie jak te stosowane w falownikach, muszą przejść testy zgodnie z UL 98B. Oprócz innych testów bezpieczeństwa, niniejsza norma nakazuje testowanie w warunkach podobnych do tych, w których ma działać odłącznik. 

W przeciwieństwie do tego, dzisiejsze przełączniki półprzewodnikowe prądu stałego są testowane tylko zgodnie z UL1741 i są stosowane pod kątem zgodności wyłączania na poziomie modułu. Rozłącznik DC lub wyłącznik bezpieczeństwa nie są objęte normą UL 1741. 

Środowisko pracy dla urządzeń MLPE jest w rzeczywistości trudniejsze niż środowisko pracy dla typowego odłącznika DC na lub na falowniku. Zaleca się przetestowanie funkcji szybkiego wyłączania poza zakresem normalnych temperatur roboczych.

• Wykrywanie zwarcia łuku i prawidłowa reakcja na wyłączenie

Zakłócenia elektryczne mogą być wytwarzane przez elementy elektroniczne. Zwykle nie stanowi to problemu po stronie DC układu słonecznego. Jednak poziomy hałasu mogą drastycznie wzrosnąć i utrudniać dokładne wykrywanie zwarć łukowych podczas korzystania z dzisiejszego sprzętu do szybkiego wyłączania. 

Przerywacz obwodu zwarcia łuku (AFCI) algorytmy śledzą prąd stały i napięcie w układzie słonecznym i szukają określonych cech (takich jak nagłe wahania), które przypominają łuki. Opierają swoją detekcję na zbiorze sygnatur łuków, które opisują wygląd typowego łuku. 

AFCI jest aktywowany, aby zgasić łuk lub zatrzymać potencjalny łuk, zanim nastąpi jakiekolwiek uszkodzenie, jeśli wykryte wzorce prądu i napięcia przypominają sygnaturę łuku. The AFCI algorytm ma problem z rozróżnieniem prawdziwego łuku, gdy szum elektryczny wytwarzany przez quick wyłączanie urządzeń (na przykład z optymalizatorów częstotliwości przełączania) dostarcza sygnały przypominające rzeczywiste łuki. 

Z powodu zamieszania istnieje większa szansa na uciążliwe wyłączenie lub, co gorsza, niezauważenie rzeczywistego łuku. Co więcej, może być ironiczne, że ten dodatkowy szum zakłóca sygnały wyłączania niektórych systemów, przez co trudno jest ufać, że zostaną one zamknięte w razie potrzeby.

• Identyfikacja liczby połączeń w celu zmniejszenia ryzyka wystąpienia łuku

Złącza DC są głównym czynnikiem przyczyniającym się do łuków szeregowych w PV według badań Instytutu Fraunhofera w Niemczech i BRE National Solar Center w Wielkiej Brytanii. Problemy ze złączem DC zwykle mają jedną z dwóch głównych przyczyn:

1. Błędy instalacji: Najczęstsze błędy instalacji to nieprawidłowe zaciskanie na miejscu i złącza, które nie są w pełni zainstalowane, z których oba skutkują słabymi połączeniami, które mogą powodować wyładowania łukowe. 

2. Typowe błędy to używanie niewłaściwych narzędzi do zaciskania, nieprecyzyjne instalowanie złączy lub po prostu niedostateczne przeszkolenie w zakresie instalacji.

Złącza DC wykonane przez różnych producentów są określane jako niedopasowane połączenia. Niekompatybilność powoduje luźne połączenia, korozję, wnikanie wody i zmienną rozszerzalność cieplną.

Każda metoda szybkiego zamykania, która znacznie zwiększa liczbę punktów połączeń, może sprawić, że system będzie bardziej niebezpieczny.

• Odkrywanie długowieczności urządzenia

Przyjęcie energii słonecznej jest napędzane opłacalnością, dlatego bardzo ważne jest, aby technologie szybkiego wyłączania nie podniosły kosztów systemu do poziomów niedostępnych dla konsumentów. Systemy solarne to także inwestycja ponad 20 lat. Systemy z mniejszą liczbą części i takie, które nie wystawiają elektroniki na trudne warunki dachowe, powinny być bardziej niezawodne.

Bezpieczeństwo powinno być na pierwszym miejscu przy ocenie dostępnych na rynku technologii szybkiego wyłączania, a za nimi dodatkowe koszty.

Szybkie wyłączenie zostało pierwotnie uwzględnione w Narodowym Kodeksie Elektrycznym (NEC) z 2014 r., aby zapewnić strażakom łatwy sposób na odłączenie przewodów prądu stałego systemu słonecznego podczas sytuacji awaryjnej i utrzymanie bezpiecznego środowiska na dachu budynku. 

Dzieje się tak, aby w typowym układzie słonecznym z falownikiem łańcuchowym przewód DC z układu słonecznego pozostawał pod napięciem, gdy świeci słońce, nawet po wyłączeniu falownika.

NEC 2017 zmienił standardy szybkiego wyłączania w oparciu o to, jak blisko PV przewody systemowe są do PV obwiednia szyku, która jest teraz regionem rozciągającym się na 1 stopę (305 mm) we wszystkich kierunkach od szyku.

W ciągu 30 sekund od rozpoczęcia szybkiego wyłączania, PV obwody wewnątrz budynków, które znajdują się poza granicami w odległości większej niż 3 stopy (1 m) od punktu wejścia, muszą być ograniczone do nie więcej niż 30 woltów.

Ze skutkiem od 1 stycznia 2019 r. należy zastosować jedną z trzech poniższych alternatyw dla: PV obwody znajdujące się wewnątrz granicy szyku:

PV musi być wymieniona tablica lub pole oznaczone jako a PV tablica z szybkim zamknięciem. Taki PV tablica musi być skonfigurowana i eksploatowana zgodnie z wytycznymi wymienionymi na etykiecie lub liście pól w celu szybkiego wyłączenia PV tablice.

PV przewody wewnątrz obwodu lub w odległości mniejszej niż 3 stopy (1 m) od punktu, w którym powierzchnia budynku w nie wnika, muszą być ograniczone do nie więcej niż 80 woltów w ciągu 30 sekund od zainicjowania szybkiego wyłączenia.

PV Tablice zainstalowane w odległości większej niż 8 stóp od odsłoniętych uziemionych elementów przewodzących lub ziemi i pozbawionych odsłoniętych metod okablowania i części przewodzących są wyłączone z przepisów.

Rozbudowa nowego systemu elektroenergetycznego, wykorzystującego nową energię jako główne paliwo, oraz wzrost liczby budynków wyposażonych w systemy fotowoltaiczne na dachach to efekt głębszej transformacji globalnej struktury energetycznej.

Oczekuje się, że moc zainstalowana fotowoltaiki wzrośnie drastycznie, niezależnie od tego, czy jest to instalacja przydomowa, czy elektrownia przemysłowa i komercyjna, a kwestie bezpieczeństwa z tym związane zawsze przyciągały uwagę branży.

Interakcja Rapid Shutdown z falownikami i optymalizatorami mocy

Podczas gdy inne systemy inwerterowe wymagają dodatkowych komponentów, aby umożliwić szybkie wyłączanie, inne są już zasadniczo zgodne z funkcją szybkiego wyłączania na poziomie modułu (NEC 2017 i nowsze).

Najpopularniejszymi falownikami do domowych systemów paneli słonecznych w Stanach Zjednoczonych są mikroinwertery i systemy optymalizacji mocy. Na szczęście zarówno optymalizatory mocy, jak i mikroinwertery działają w miejscu panelu i mają wbudowane funkcje szybkiego wyłączania.

„Aby zachować zgodność z NEC 2017 lub NEC 2020, może być konieczne zainstalowanie elektroniki mocy na poziomie modułu (MLPE), jeśli instalujesz sam falownik łańcuchowy. Powinno działać, jeśli połączysz optymalizatory mocy z falownikiem łańcuchowym, tak jak robi to SolarEdge.

Jednak, gdy kolejne stany zaczęły wdrażać NEC 2017, wielu producentów inwerterów łańcuchowych i innych firm fotowoltaicznych opracowało nowe technologie MLPE z możliwością szybkiego wyłączania, więc optymalizatory mocy nie były jedynym wyborem w celu zapewnienia zgodności z szybkim wyłączaniem. Te MLPE zaprojektowane specjalnie do szybkiego wyłączania są często bardziej ekonomicznym wyborem niż dodanie optymalizatorów mocy lub mikroinwerterów.

Podczas gdy niektóre systemy inwerterowe mogą wywołać szybkie wyłączenie bez potrzeby stosowania dodatkowych komponentów, inne nie. Optymalizatory mocy i mikroinwertery oba zawierają wbudowane funkcje zamykania. Aby zachować zgodność z kodem NEC 2017, może być konieczne dodanie urządzeń na poziomie modułu, jeśli masz falownik łańcuchowy.

Zanim dokonasz jakichkolwiek zmian w systemie paneli słonecznych, powinieneś sprawdzić, czy twój system spełnia kryteria szybkiego wyłączenia, ponieważ zostaniesz sprawdzony pod kątem tego samego. Aby znaleźć najlepsze komponenty do szybkiego zamykania systemu, możesz skorzystać z profesjonalnej pomocy.

Optymalizatory mocy dostarczają prąd stały niskiego napięcia do scentralizowanego falownika w celu konwersji na napięcie przemienne zgodne z siecią, a mikroinwertery przetwarzają prąd stały niskiego napięcia na napięcie przemienne zgodne z siecią energetyczną. Zasilanie prądem przemiennym jest następnie eksportowane do usługi elektrycznej w celu wykorzystania przez obciążenia na miejscu lub eksportowane do sieci w celu wykorzystania przez inne osoby, gdy sieć energetyczna jest dostępna. 

Te MLPE przestają wytwarzać prąd przemienny i nie są już w stanie dostarczać napięcia lub prądu przemiennego do obwodów wyjściowych falownika lub do sieci, tym samym spełniając wymagania art. 690.12, gdy sieć ulegnie awarii lub PV obwody AC systemu są odłączone od zasilania przez wyłącznik AC, wyjęcie licznika sieci lub inne Odłączenie AC.

Po odcięciu zasilania sieciowego falownika systemowego systemy z optymalizatorami mocy osiągają zgodność z wymogami dotyczącymi szybkiego wyłączania. 

Falownik wysyła sygnał do optymalizatorów, aby mogły one automatycznie obniżyć napięcie wyjściowe do jednego wolta w przypadku utraty sygnału AC. W tym przypadku średnie 350 woltów linii 18 paneli z optymalizatorami zostałoby obniżone do 18 woltów.

Odległość zakończenia 10 stóp dla przewodów DC wewnątrz PV tablica zostałaby zmniejszona do granicy 1 stopy w ramach proponowanej zmiany artykułu 2017. Ponadto zachowałby istniejące ograniczenie przewodnika 690.12 V, jednocześnie wymagając ograniczenia 30 V wewnątrz tablicy wewnątrz granicy jednej stopy. 

W rezultacie konieczne byłoby zdalne wyłączanie poszczególnych paneli z wyłącznika głównego. Napięcia między panelami a skrzynką szybkiego wyłączania mogą nadal występować do 600 woltów prądu stałego, dlatego systemy szybkiego wyłączania stosowane obecnie zgodnie z kryteriami NEC z 2014 r. nie spełniają tego nowego kryterium. 

Zasadniczo ten nowy plan wymaga pewnego rodzaju urządzenia wyłączającego w tablicy lub na poziomie modułu dla wszystkich dachów PV systemy.

Chociaż nie jest jasne, w jaki sposób nowe ograniczenie 80-woltowe w tablicy poprawiłoby bezpieczeństwo strażaków i innych osób udzielających pierwszej pomocy, dodatkowa zasada może w rzeczywistości zmniejszyć bezpieczeństwo instalatorów. 

Gdzie jest problem związany z wydłużonym czasem, jaki instalatorzy muszą poświęcić na wymianę uszkodzonych lub zużytych urządzeń na poziomie modułu, jeśli przemysł fotowoltaiczny jest zmuszony do wdrożenia bardziej surowego wyłączania na poziomie modułu? 

Musisz liczyć się z tym, że osoby serwisujące będą częściej doświadczać upadków, które są główną przyczyną wypadków śmiertelnych w branży budowlanej.

Przy niewielkim lub zerowym zwiększeniu wydajności ta proponowana dodatkowa zasada NEC 2017 do artykułu 690.12 wzrośnie PV złożoność systemu, ryzyko instalatora i konserwacji, koszty i trudności z niezawodnością, które będą miały wpływ na przyszły potencjał dachów PV instalacje. 

Takie modyfikacje muszą być dobrze przemyślane. Wydaje się, że NEC próbuje rozwiązać problem, który może nawet nie istnieć.

Kryteria NEC 2017 wyznaczają postęp w zakresie bezpieczeństwa PV systemy. Na rynku dostępnych jest kilka projektów i urządzeń, które spełniają kryteria kontrolne kodeksu NEC. Wykorzystaj system szybkiego zamykania, aby chronić siebie i swoją PV system bezpiecznie.

Musisz upewnić się, że aktualizujesz swój system solarny zgodnie ze zaktualizowanymi wymaganiami urządzenia do szybkiego zamykania twojego stanu, jeśli twój stan ma kody dla bezpieczeństwa twojego PV pomimo napiętego harmonogramu

Energia elektryczna jest wytwarzana przy użyciu panelu paneli słonecznych, aby zapewnić prąd stały (DC). Prąd przemienny (AC), z którego mogą korzystać Twoje urządzenia, jest wytwarzany przez falowniki. Większe falowniki mogą być umieszczone w pobliżu licznika energii elektrycznej budynku lub głównego panelu rozdzielczego, lub system może zawierać wiele małych, indywidualnych falowników połączonych z poszczególnymi panelami słonecznymi.

Większość linii elektrycznych budynku jest poprowadzona przewodami na zewnątrz. Wyłącznik prądu przemiennego jest zwykle instalowany w pobliżu głównego panelu rozdzielczego domu lub licznika elektrycznego. Każdy wyłącznik musi mieć etykietę wskazującą, z którym panelem słonecznym jest połączony.

Wyłącznik odłącza tylko połączenie domu z panelem słonecznym. Panele mogą szokować ludzi, ponieważ nadal wytwarzają prąd stały. The energia słoneczna system będzie nadal generował energię elektryczną, jeśli ma zapasową baterię.

Pamiętaj, że panele słoneczne będą działać tak długo, jak długo będzie świecić słońce. Panele słoneczne mogą być niebezpieczne, podobnie jak każde inne źródło energii elektrycznej. 

Pamiętaj o niebezpieczeństwach i zachowaj bezpieczną odległość od wszelkich urządzeń elektrycznych, jeśli masz panele słoneczne umieszczone na dachu lub w innym miejscu na swojej posesji. Personel ratunkowy powinien być poinformowany o zagrożeniach związanych z panelami słonecznymi.

Wskazówki dotyczące zdrowego słonecznego urządzenia do szybkiego wyłączania

Za każdym razem, gdy słońce jest wyłączone, przewodniki w systemie paneli słonecznych stają się naładowane elektrycznie.

Nie ma bezpiecznej metody zatrzymania prądu przepływającego przez te przewody bez mechanizmu szybkiego wyłączania.

Wbrew temu, w co wierzy większość ludzi, nie można wyłączyć zasilania poprzez wyłączenie falownika słonecznego. Panele słoneczne nadal wytwarzałyby energię elektryczną, a połączenia elektryczne łączące panele słoneczne nadal przekazywałyby energię elektryczną.

Każdy, kto wejdzie w kontakt z systemem paneli słonecznych, jest narażony na porażenie prądem z powodu tego prądu pod napięciem, w tym ratownicy, którzy mogą zostać wezwani do incydentu na dachu.

Strażacy są szczególnie narażeni, ponieważ często wietrzą płonące budynki, wiercąc otwory w ścianach lub dachach, co może spowodować ich bezpośredni kontakt z przewodami lub kablami systemu paneli słonecznych.

Ten problem został rozwiązany przez system szybkiego wyłączania energii słonecznej, który natychmiast wyłącza zasilanie systemu paneli słonecznych i eliminuje ryzyko porażenia prądem przez każdego, kto wspina się na dach.

Kilka wskazówek dotyczących zdrowej energii słonecznej urządzenie do szybkiego wyłączania należą: 

• Zainstaluj „wymieniony” lub oznaczony w terenie system szybkiego zamykania

Słowo „wymieniony” pochodzi od imienia programu certyfikacji UL, który powstał ponad sto lat temu. 

National Electric Code zawiera słowo „wymienione”, ale nie stwierdza, że ​​systemy i produkty muszą być certyfikowane przez UL; raczej omawia ogólne cechy organizacji, które świadczą takie usługi certyfikacyjne. 

Chociaż UL oczywiście uważa, że ​​producenci powinni certyfikować swoje produkty w zakresie szybkiego wyłączania przez UL, inne renomowane krajowe laboratoria badawcze również mogą być w stanie pomóc.

• Zainstaluj system zdolny do obniżenia napięcia do 80 V w ciągu 30 sekund

Ponieważ przekształcają one prąd stały o wysokim napięciu w bezpieczniejszy prąd przemienny o niższym napięciu, który może spaść do 80 V w ciągu 30 sekund, mikroinwertery są często uważane za wrodzone zgodne z pv szybkie zamknięcie.

Testowanie po zainstalowaniu falowników jest trudne, ale UL aktywnie przeprowadził te testy, aby potwierdzić, że określone mikroinwertery mogą osiągnąć próg 80 V.

• Zainstaluj BIPV system bez metalowych elementów, bez odsłoniętych przewodów i w odległości nie większej niż 8 stóp od uziemionego metalu

Kryteria NEC 2017 mogą spełniać gonty słoneczne, dachówki lub inne zintegrowane budynki PV (BIPV), o ile nie mają odsłoniętych metalowych przewodników lub metalowych elementów lub jeśli nie znajdują się obok żadnego uziemionego metalu. Systemy te są trzymane z dala od przewodzących i uziemionych elementów.

Wniosek

To było wszystko, co powinieneś wiedzieć jako firma zajmująca się instalacją energii słonecznej. Na całym świecie opracowywane są przepisy dotyczące szybkiego wyłączania, aby chronić strażaków podczas pracy w pobliżu energii słonecznej PV sprzęt. 

System szybkiego wyłączania (PVRSE) wymagany przez NEC wykorzystuje szereg urządzeń do obniżenia napięcia do bezpiecznego poziomu (PVRSS). Aby spełnić wymagania NEC, wymagane są komponenty, takie jak falowniki, inicjatory i urządzenia do szybkiego wyłączania, takie jak MLPE lub mikroinwertery.

Możesz skontaktuj się wiodący producent urządzeń do szybkiego zamykania, jeśli szukasz dostawcy dla swojej firmy.