Explicația deconectării solare: tipuri, sfaturi de selecție și instalare

Ce este o deconectare solară și de ce este critică

Un întrerupător solar este un comutator la cel mai elementar nivel. Un comutator manual, simplu. Nu funcționează subtil: întrerupe literalmente fluxul de energie între două puncte. Nu este atât de dificil, ci mai degrabă locul în care este amplasat și de ce este necesar. „De ce”-ul este o problemă de siguranță profundă. Curentul continuu (CC) este produs imediat ce panourile solare sunt expuse la lumină. Soarele nu are un buton „oprit”. Această producție neîncetată reprezintă o amenințare mare și durabilă.

Gândiți-vă la pompierul de la departamentul local de pompieri de pe un acoperiș, încercând să ventileze o clădire în flăcări. Gândiți-vă la tehnicianul care repară un invertor. Gândiți-vă la instalatorul de utilități de pe un transformator de pe stradă. Toți acești oameni trebuie să aibă o modalitate sigură, verificabilă și accesibilă de a deconecta de la curent circuitele pe care urmează să le atingă. Un deconectator solar oferă acest lucru. Este un element de întreținere fără compromisuri, o primă linie de apărare în caz de urgență, cum ar fi un incendiu, și un element obligatoriu al oricărui sistem pentru a fi considerat conform de către o Autoritate Având Jurisdicție (AHJ) și pentru a respecta reglementările locale.

Nu este vorba de comoditate, ci de control complet. Aceste dispozitive sunt impuse de Codul Electric Național (NEC), în special în articole precum 690.13 și 690.15, care sunt foarte specifice. Principala forță este principiul izolării electrice. Un tehnician ar trebui să fie capabil să deschidă manual un întrerupător, să îl blocheze în poziția „oprit” (o procedură numită Lockout/Tagout sau LOTO) și să continue să lucreze știind că circuitul este scos din funcțiune. În absența acesteia, fiecare panou solar reprezintă un pericol de înaltă tensiune în permanență. Nu este o omisiune de proiectare care să-i lipsească; este o eroare de proiectare extrem de gravă.

Înțelegerea celor două tipuri principale: deconectare CA vs. deconectare CC

„Deconectare solară” este un termen confuz, deoarece nu este un singur dispozitiv. Este definit ca două sau mai multe elemente, în esență diferite, care nu pot fi utilizate interschimbabil. Incapacitatea de a le diferenția este o greșeală răspândită și periculoasă. Invertorul este linia de demarcație, dispozitivul care convertește curentul continuu al panourilor în curent alternativ către locuința sau rețeaua electrică. Există o deconectare pe partea de curent continuu (înainte de invertor) și există o deconectare pe partea de curent alternativ (după invertor). Nu pot fi utilizate interschimbabil.

Deconectare CA: Comutatorul de siguranță din rețea

Întrerupătorul de curent alternativ este instalat după invertor, între invertor și panoul principal de service al clădirii sau, mai frecvent, contorul de utilități. Nu vă avantajează pe dumneavoastră, ci compania de utilități, ca principal beneficiar al acesteia. Atunci când un instalator de linii electrice trebuie să repare rețeaua, trebuie să fie sigur, fără nicio îndoială, că sistemul dumneavoastră solar, care este din punct de vedere tehnic o centrală electrică în miniatură, nu alimentează cu energie electrică liniile la care lucrează. Acesta este un efect incredibil de periculos, cunoscut sub numele de insulare, în care sistemul dumneavoastră încă alimentează o așa-numită rețea „inactivă”. Întrerupătorul lor de siguranță este întrerupătorul de curent alternativ. Este aproape întotdeauna un întrerupător robust, blocabil, într-o carcasă rezistentă la intemperii. Reglementările privind utilitățile impun, de obicei, instalarea acestuia într-un loc disponibil imediat personalului lor în orice moment, care este de obicei pe un perete exterior, aproape de contorul principal de energie electrică. Are specificații tehnice care depind de ieșirea de curent alternativ a invertorului dumneavoastră și este un dispozitiv destul de simplu, la fel ca alte întrerupătoare de curent alternativ pentru service.

Deconectare CC (PV Izolator): Comutatorul de siguranță pe partea de matrice

Deconectarea de curent continuu, cunoscută și sub numele de PV Izolatorul sau deconectatorul panourilor solare se află pe partea opusă a invertorului. Este plasat între panourile solare (panoul) și intrarea de curent continuu a invertorului. Acesta servește unui scop complet diferit: protejarea echipamentului și a tehnicianului care lucrează la acesta. Pentru a repara, repara sau înlocui un invertor central, este necesar să se poată izola cu alimentarea de curent continuu de înaltă tensiune furnizată de acoperiș. Aceasta este o sarcină dificilă din punct de vedere tehnic, deoarece este mult mai dificil și mai periculos să se întrerupă alimentarea de curent continuu de înaltă tensiune decât să se întrerupă alimentarea de curent alternativ. Alimentarea de curent continuu, în special la 600 V până la 1500 V, tipică panourilor moderne, nu dorește să fie întreruptă. Spre deosebire de unda sinusoidală a curentului alternativ, care traversează zero volți de 120 de ori pe secundă (care, desigur, stinge un arc), curentul continuu este un flux continuu, inexorabil de energie, fără un punct de „trecere prin zero” care să faciliteze această întrerupere. Întreruperea unui circuit de curent continuu de înaltă tensiune sub tensiune formează astfel un arc de plasmă susținut la temperatură înaltă. De aceea, importanța întrerupătoarelor de curent continuu de înaltă calitate, construite special, nu poate fi supraestimată. Trebuie să fie un element ingineresc foarte specializat, proiectat cu atenție pentru a prelua curentul continuu de înaltă tensiune și construit cu dispozitive interne de stingere a arcului electric pentru a stinge acest arc periculos într-un mod sigur și rapid. Plasarea unui întrerupător de curent alternativ în această locație este o formulă a unei defecțiuni dezastruoase; întrerupătorul va tinde să se sudeze, să se topească sau chiar să explodeze atunci când este încărcat.

Cum să selectați deconectatorul solar potrivit pentru sistemul dvs.

Alegerea unei deconectări nu este o aproximare. Este o estimare precisă a cerințelor nenegociabile ale matricei dvs. și a nevoilor mediului dvs. Luarea unei decizii greșite nu este o eroare minoră; este proiectarea unui sistem care nu funcționează sau a unuia care se defectează într-un mod spectaculos atunci când este pus la încercare. Este o listă de verificare sistematică și nu un joc de ghicit.

Calcularea tensiunii nominale (Voc)

În primul rând, tensiunea. Comutatorul trebuie să fie nominal la tensiunea maximă pe care o poate produce panoul solar. Aceasta nu este tensiunea de funcționare (Vmp), ci tensiunea în circuit deschis (Voc), care este listată în fișa tehnică a panoului solar. Pentru a obține Voc-ul șirului, trebuie să adunați Voc-ul tuturor panourilor dintr-un șir în serie. Dar asta nu este tot. Tensiunea panourilor fotovoltaice crește odată cu scăderea temperaturii. NEC solicită un calcul al corecției de temperatură (NEC Tabelul 690.7) în funcție de cea mai scăzută temperatură ambientală anticipată la locul de instalare. Acest Voc ajustat pentru vreme rece este cea mai mică cerință de tensiune posibilă. Un panou fotovoltaic nominal de 600 V într-un climat rece poate fi cu ușurință peste 700 V și necesită un comutator cu o tensiune nominală de 1000 V, nu unul de 600 V. Nu se poate face niciun compromis aici, subestimarea tensiunii reprezintă un risc major de incendiu.

Determinarea amperajului nominal (Isc)

În al doilea rând, amperajul. Comutatorul ar trebui să fie clasificat astfel încât să poată suporta curentul maxim la care poate fi expus. Aceasta se bazează pe curentul de scurtcircuit (Isc) al șirurilor solare. Când aveți mai multe șiruri în paralel (de exemplu, într-o cutie combinatoare), trebuie să adăugați valorile Isc. Deoarece circuitele solare sunt considerate o sursă de energie cu funcționare continuă (adică pot fi utilizate la putere maximă cel puțin trei ore sau mai mult), NEC impune aplicarea unui factor de siguranță de 1.25 (125%) la curentul maxim al circuitului. Amperajul nominal al deconectatorului dvs. nu trebuie să fie mai mic de 125% din curentul maxim calculat. Aceasta nu este o „sugestie”. Prevenirea supraîncălzirii, a degradării componentelor și a incendiilor este o cerință de bază. Pentru o analiză mai cuprinzătoare a opțiunilor hardware, vă rugăm să consultați ghidul nostru despre... întrerupător DC.

Fuzionat vs. Nefuzionat: De care aveți nevoie?

Această opțiune este determinată de designul sistemului și de amplasarea protecției la supracurent (OCPD).

• Deconectare fără siguranță: Acesta este un comutator de bază pornit/oprit. Nu oferă nicio protecție la supracurent. Se aplică cu unicul scop de izolare. Acest lucru este potrivit în cazul în care OCPD este disponibil în altă parte. De exemplu, o deconectare de curent continuu a unui invertor de șir cu un singur șir este adesea fără siguranță, deoarece invertorul în sine oferă protecția necesară.
• Deconectare cu siguranță: Acesta este un tip care are siguranțe încorporate în carcasa comutatorului. Oferă protecție la supracurent și izolare. Acest lucru este necesar în sistemele care au trei sau mai multe șiruri paralele care alimentează o cutie combinatoare. Șirurile trebuie sigurate separat pentru a se asigura că nu sunt supuse curentului invers de către celelalte șiruri în caz de defecțiune. Între un banc de baterii și un invertor, ar putea fi necesar și un deconectator principal cu siguranță.

Nu crede că unul este întotdeauna superior; ele sunt folosite în scopuri de design diferite.

Selectarea carcasei corecte (clasificare NEMA/IP)

Părțile interne ale comutatorului nu sunt de folos atunci când cutia care le adăpostește se prăbușește. În America de Nord, carcasa este clasificată de NEMA (Asociația Națională a Producătorilor de Electricitate) sau, la nivel internațional, de IP (Ingress Protection).

• NEMA 3R: Acesta este minimul pentru majoritatea instalațiilor exterioare. Este rezistent la intemperii și împiedică ploaia și lapovița.
• NEMA 4 / 4X: Aceasta este o îmbunătățire majoră. NEMA 4 este etanșă, adică este rezistentă la apa spulberată de furtun. Acest lucru este esențial în regiunile în care ploaia este suflată de vânt sau unde echipamentul poate fi stropit. 4X oferă rezistență la coroziune și, prin urmare, este necesară în aplicațiile de coastă, industriale sau agricole.
• Evaluări IP: IP65 este rezistent la praf și la jeturi de apă. IP66 este rezistent la jeturi de apă de mare putere. Acestea sunt echivalente internaționale tipice ale protecției de tip NEMA 4.

Carcasa este determinată de mediu. Atunci când selectați o carcasă pentru interior (NEMA 1) pentru a fi utilizată într-un mediu exterior, carcasa se va defecta rapid din cauza pătrunderii apei.

Respectă cerințele de cod și certificare (NEC, UL, IEC)

În cele din urmă, nu există nicio specificație importantă atunci când dispozitivul nu este certificat de un Laborator de Testare Recunoscut la Nivel Național (NRTL). Această certificare este singura garanție independentă că întrerupătorul va funcționa efectiv în condițiile sale nominale de defect. În SUA, aceasta implică obținerea unui marcaj UL (de exemplu, UL 98 sau UL 508). În Europa, implică conformitatea cu IEC și un marcaj CE. O componentă nelistată, necertificată, reprezintă o răspundere uriașă. Nu va trece inspecția electrică, probabil va anula asigurarea de proprietate și reprezintă o speculație profundă și inacceptabilă asupra siguranței sistemului dumneavoastră. Este printre cele mai nepotrivite locuri pentru a încerca să economisiți bani.

După cum veți observa, alegerea separatorului adecvat nu este doar o chestiune de valori nominale de bază. Certificarea și caracteristicile de siguranță sunt, în special, indispensabile. Un izolator de curent continuu proiectat corespunzător ar trebui să poată suprima rapid arcul și să fie absolut fiabil atunci când este încărcat. Aici, producătorii profesioniști de protecție de curent continuu, cum ar fi... BENY să își pună în practică cunoștințele de specialitate.

Pentru o înțelegere mai clară a elementelor de bază, consultați Ghid 101 pentru deconectarea panourilor solare pentru mai multe informații.

Greșeli frecvente de evitat la instalarea deconectării solare

Teoria este elegantă. Practica este haotică. O deconectare altfel bine aleasă poate fi făcută inutilă sau chiar periculoasă din cauza unei instalări nechibzuite. Criteriile sunt exigente dintr-un motiv. Următoarele sunt cele mai frecvente și prevenibile eșecuri.

• Polaritate inversată (deconectare CC): Aceasta este probabil cea mai gravă și periculoasă greșeală. Terminalele „Linie” și „Sarcină” nu sunt recomandate pentru un comutator de izolare CC. Sursa de alimentare (panourile solare) trebuie conectată la partea de „Linie”. Dispozitivul (invertorul) trebuie conectat la partea de „Sarcină”. Acest lucru se datorează faptului că mecanismul de stingere a arcului comutatorului este direcțional. Inversarea polarității anulează această măsură importantă de siguranță, asigurând practic că comutatorul se va suda singur sau se va defecta dezastruos atunci când este încărcat.
• Locație și accesibilitate necorespunzătoare: NEC impune ca separatoarele să fie „ușor accesibile”. Aceasta nu înseamnă că sunt disponibile cu o scară de 20 metri și o hartă. Acestea sunt ușor accesibile, nu sunt obstrucționate de echipamente și sunt vizibile pentru un prim interventor sau un tehnician. Nu ascundeți separatoarele în pod, într-un spațiu de acces sau în spatele unui panou fixat cu șuruburi. În cazul separatoarelor de curent alternativ pentru utilități, consultați reglementările locale privind utilitățile, care aproape întotdeauna impun o poziție desemnată în exterior, aproape de contor.
• Cuplu incorect al conductorului: Bornele unui comutator au imprimat pe lateral sau în manualul de instalare un anumit cuplu de strângere în inch-pounds. „Strângere bună” nu este o specificație tehnică. Dacă sunt prea slăbite, veți crea un punct cu rezistență ridicată; acest punct va produce multă căldură, va topi izolația și va porni un incendiu. Dacă sunt excesiv de strânse, veți tăia firele conductorului și borna în sine, ceea ce va provoca, de asemenea, o defecțiune cu rezistență ridicată. Folosiți o cheie dinamometrică calibrată. De fiecare dată.
• Aplicarea componentelor cu tensiune alternativă în aplicații de curent continuu: Acest lucru trebuie repetat, deoarece este cea mai fatală greșeală a unui amator. Un întrerupător sau comutator de curent continuu, în special un sistem fotovoltaic de înaltă tensiune, nu poate fi acționat cu un întrerupător sau comutator de curent alternativ, disponibil într-un magazin de bricolaj. Nu are mijloacele de a stinge un arc de curent continuu. Nu va funcționa. Nu va funcționa și probabil va aprinde un incendiu. Ar trebui utilizate doar componente cu valori nominale și certificări de tensiune și curent continuu.
• Management slab al incintei: Carcasa NEMA 4X va fi inutilă atunci când găuriți orificiile de intrare pentru conducte în partea superioară și canalizați apa direct pe terminale. Intrările pentru conducte trebuie întotdeauna planificate pe laterale sau, mai bine, pe partea inferioară. Asigurați-vă că toate butucurile și fitingurile sunt omologate NEMA și bine etanșate. Pentru a asigura o instalare fără erori, consultați ghidul nostru. Explicația deconectării solare: tipuri, sfaturi de selecție și instalare.

Concluzie

Deconectatorul solar este, la urma urmei, un dispozitiv complex cu reguli simple. Nu este o anexă și nici o parte unde se pot face unghiuri. Este principalul protector al siguranței sistemului dumneavoastră, a proprietății dumneavoastră și a personalului care trebuie să se ocupe de acesta. Deoarece diferența dintre tipurile de curent alternativ și curent continuu este evidentă, iar calculul tensiunii și amperajului necesită strictețe, singura modalitate acceptabilă este diligența. Cerințele NEC și UL nu sunt birocrație; ele sunt înțelepciunea condensată a experienței și au fost învățate, prea adesea cu un preț foarte mare. Tratați-le ca atare.

Întrebări frecvente