Depanarea dispozitivului de oprire rapidă 101

Siguranța la incendiu este cel mai important lucru de care trebuie să țineți cont atunci când vine vorba de energia solară. Numeroase reglementări solare reduc riscul de incendiu, dar acestea trebuie actualizate în mod regulat pentru a reduce pericolele pentru pompieri în timp ce își desfășoară sarcinile pe sau în clădiri cu PV matrici.

Multe țări au pus măsurile de siguranță în prioritate pentru a garanta acest lucru funcțiile energiei solare în siguranță și permite pompierilor și celorlalți primii interventori să meargă în zona de siguranță la incendiu. Oprirea rapidă poate fi utilizată în această situație. 

Să examinăm mai detaliat criteriile de oprire rapidă și să vedem de ce este esențial ca toți instalatorii solari și proprietarii de sisteme să le cunoască.

Cum functioneazã? 

Codul electric național a introdus cerința de oprire rapidă ca cerință de siguranță electrică în Statele Unite (NEC). 

Solar PV sistemele trebuie să aibă o metodă de deconectare sau scădere a tensiunii, a modulelor solare de pe acoperiș pentru a îndeplini acest criteriu. Acest lucru necesită adăugarea unui comutator „pornit sau oprit”.

Oprirea rapidă oferă o modalitate sigură pentru instalatorii solari sau pompierii de a opri sau reduce tensiunea și curentul de la o matrice fotovoltaică, permițându-le să lucreze în siguranță și productiv, evitând în același timp pericolele electrice.

Invertoarele au capacitatea de a se opri pentru a întrerupe fluxul de energie generat de module prin ele. Cu toate acestea, panourile solare vor continua să genereze electricitate atâta timp cât soarele este răsărit, plasând tensiune și curent pe firele care conectează panourile la invertor.

Oprirea sau scăderea tensiunii de pe acoperiș la nivelul modulului scade sau elimină posibilitatea ca un pompier să fie șocat de o tensiune excesivă care vine de la modulele solare.

Invertorul și dispozitivul de oprire rapidă la nivel de modul trebuie să comunice unul cu celălalt în conformitate cu Codul electric național al SUA și împreună formează un sistem.

De ce s-ar opri funcționarea unui dispozitiv cu închidere rapidă? 

Un dispozitiv de oprire rapidă este un fel de microinvertor sau electronic de putere la nivel de modul (MLPE). Acestea sunt echipate cu instrumente care se pot opri și pot scădea tensiunea de ieșire în întregul sistem solar pentru a adera PV Reglementări de oprire rapidă.

În cele din urmă, un sistem de oprire rapidă necesită un invertor. Electricitatea generată de modulele solare este transformată în energie utilă pentru locuința dumneavoastră prin intermediul unui invertor (pentru mai multe informații despre acest proces citiți blogul nostru anterior). În interiorul invertorului sunt mai mulți inițiatori de închidere rapidă.

Aceste trei componente sunt cunoscute ca echipamente fotovoltaice de oprire rapidă. Aceste dispozitive permit un sistem de oprire rapidă în scăderea tensiunii la un nivel sigur. În scopul unei opriri rapide, PVRSE și PVRSS trebuie să fie listate UL. Comutatorul de oprire rapidă poate opri funcționarea dacă aceste părți nu funcționează corect.

Pași pentru a identifica erorile frecvente ale dispozitivului de oprire rapidă 

O schimbare mai profundă a structurii energetice a lumii a dus la o extindere a noului sistem energetic, care utilizează energie nouă ca combustibil primar, și la o creștere a numărului de structuri cu sisteme fotovoltaice pe acoperiș. 

Fie că este vorba de un sistem de locuință sau de o centrală electrică industrială și comercială, se anticipează că capacitatea instalată a fotovoltaicului se va extinde semnificativ, iar problemele de siguranță asociate cu acesta au atras întotdeauna atenția industriei.

• Oprirea dispozitivului în caz de urgență

Soluțiile trebuie să fie de încredere, deoarece siguranța pompierilor necesită oprirea la nivel de modul. Matricea trebuie să fie oprită și dezactivată cu succes atunci când o oprire rapidă este activată de dispozitivele de oprire rapidă. 

Pompierii presupun că matricea este de fapt dezactivată, așa că dacă acest lucru nu se întâmplă, riscul ar putea fi chiar mai mare decât ar fi fără procedura de oprire.

Deci, cum asigurăm comutarea sigură? Deconectarea mecanică DC, cum ar fi cele utilizate pe invertoare, trebuie să treacă teste în conformitate cu UL 98B. În plus față de alte teste de siguranță, acest standard impune testarea în condiții care sunt similare cu cele în care deconectarea este destinată să funcționeze. 

În schimb, comutatoarele DC cu stare solidă de astăzi sunt testate doar conform UL1741 și sunt utilizate în conformitate cu oprirea la nivel de modul. Un întrerupător de curent continuu sau un comutator de siguranță nu este acoperit de UL 1741. 

Mediul de lucru pentru dispozitivele MLPE este de fapt mai dur decât mediul de lucru pentru o deconectare tipică DC la sau pe invertor. Se recomandă testarea funcției de oprire rapidă în afara intervalului de temperaturi normale de funcționare.

• Detectarea defecțiunii arcului și răspunsul corect la oprire

Zgomotul electric poate fi produs de componentele electronice. Aceasta nu este de obicei o problemă pe partea de curent continuu a unui sistem solar. Cu toate acestea, nivelurile de zgomot pot crește dramatic și pot împiedica detectarea precisă a defectelor de arc atunci când utilizați echipamentele de oprire rapidă de astăzi. 

Întrerupător de circuit de defect arc (AFCI) algoritmii țin evidența curentului și tensiunii DC ale sistemului solar și caută trăsături specifice (cum ar fi fluctuații bruște) care seamănă cu arcurile. Ei își bazează detectarea pe o colecție de semnături de arc care descriu cum arată un arc tipic. 

AFCI este activat pentru a stinge un arc sau pentru a opri un arc potențial înainte de a se produce vreo deteriorare, dacă modelele de curent și tensiune detectate seamănă cu o semnătură a arcului. The AFCI algoritmul are probleme în a distinge un arc adevărat atunci când zgomotul electric este produs de rapid dispozitive de oprire (cum ar fi frecvențele de comutare ale optimizatorilor) furnizează semnale care seamănă cu arcuri reale. 

Din cauza agitației, există o șansă mai mare de declanșare neplăcută sau, și mai rău, de a nu observa un arc real. În plus, poate fi ironic faptul că acest zgomot suplimentar interferează cu semnalele de oprire ale unor sisteme, ceea ce face dificil să aveți încredere că acestea se vor opri atunci când este necesar.

• Identificarea numărului de conexiuni pentru un risc mai mic de arc

Conectorii DC contribuie major la arcurile seriale în a PV matrice, conform cercetărilor de la Institutul Fraunhofer din Germania și Centrul Solar Național BRE din Marea Britanie. Problemele cu conectorii DC au de obicei una dintre cele două cauze principale:

1. Greșeli de instalare: cele mai frecvente greșeli de instalare sunt sertizarea incorectă la fața locului și conectorii care nu sunt complet instalați, ambele ducând la conexiuni slabe care ar putea cauza arc. 

2. Erorile frecvente includ folosirea instrumentelor de sertizare greșite, instalarea imprecisă a conectorilor sau pur și simplu pregătirea insuficientă pentru instalare.

Conectorii DC fabricați de diferiți producători sunt denumite conexiuni nepotrivite. Incompatibilitatea cauzează conexiuni slăbite, coroziune, pătrunderea apei și comportament variabil de dilatare termică.

Orice metodă de oprire rapidă care crește substanțial numărul de puncte de conectare poate face sistemul mai periculos.

• Descoperirea longevității dispozitivului

Adoptarea energiei solare este determinată de eficiența costurilor, prin urmare este esențial ca tehnologiile de oprire rapidă să nu crească costurile sistemului la niveluri care nu sunt la îndemâna consumatorilor. Sistemele solare reprezintă, de asemenea, o investiție de peste 20 de ani. Sistemele cu mai puține piese și cele care nu supun electronicele la condiții dure de pe acoperiș ar trebui să fie mai fiabile.

Siguranța ar trebui să fie pe primul loc atunci când se evaluează tehnologiile de oprire rapidă disponibile pe piață, urmată de costuri suplimentare.

Oprirea rapidă a fost inclusă inițial în Codul electric național (NEC) din 2014 pentru a oferi pompierilor o modalitate ușoară de a deconecta conductorii de curent continuu al sistemului solar în timpul unei urgențe și de a menține un mediu sigur pe acoperișul unei clădiri. 

Acest lucru este astfel încât, pe un sistem solar tipic cu invertor cu șir, firul de curent continuu din sistemul solar rămâne în viață atunci când soarele strălucește chiar și după ce invertorul este oprit.

NEC 2017 a schimbat standardele pentru oprirea rapidă în funcție de cât de aproape PV conductoarele sistemului sunt la PV limita matricei, care este acum regiunea care se extinde cu 1 picior (305 mm) în toate direcțiile de la matrice.

În 30 de secunde de la inițierea opririi rapide, PV circuitele din interiorul clădirilor care se află în afara limitei de mai mult de 3 picioare (1 m) de la punctul de intrare trebuie să fie limitate la cel mult 30 de volți.

Începând cu 1 ianuarie 2019, una dintre următoarele trei alternative trebuie utilizată pentru PV circuite care se află în interiorul limitei matricei:

PV matricea trebuie menționată sau câmpul desemnat ca a PV matrice cu oprire rapidă. Un astfel de PV matricea trebuie configurată și utilizată în conformitate cu instrucțiunile enumerate în etichetarea de câmp sau listarea pentru oprire rapidă PV matrici.

PV conductoarele din interiorul perimetrului sau la mai puțin de 3 picioare (1 m) de punctul în care suprafața clădirii le pătrunde trebuie să fie limitate la cel mult 80 de volți în 30 de secunde de la inițierea opririi rapide.

PV rețelele instalate la mai mult de 8 metri de elementele conductoare expuse împământate sau de pământ și care nu au metode de cablare expuse și părțile conductoare sunt exceptate de la reglementări.

Extinderea noului sistem energetic, care utilizează energie nouă ca principal combustibil, și creșterea numărului de clădiri cu sisteme fotovoltaice pe acoperiș sunt rezultatele unei transformări mai profunde a structurii energetice globale.

Capacitatea instalată a fotovoltaicului este de așteptat să crească dramatic, indiferent dacă este vorba de un sistem de uz casnic sau de o centrală electrică industrială și comercială, iar preocupările legate de siguranță legate de aceasta au atras mereu atenția industriei.

Interacțiunea Rapid Shutdown cu invertoarele și optimizatoarele de putere

În timp ce alte sisteme de invertor au nevoie de componente suplimentare pentru a permite oprirea rapidă, altele sunt deja conforme în mod fundamental cu oprirea rapidă la nivel de modul (NEC 2017 și ulterioare).

Cele mai populare opțiuni de invertor pentru sistemele de panouri solare rezidențiale din Statele Unite sunt microinvertoarele și sistemele de optimizare a puterii. Din fericire, optimizatoarele de putere și microinvertoarele funcționează la locul panoului și au încorporate funcții de oprire rapidă.

„Pentru a fi în conformitate cu NEC 2017 sau NEC 2020, s-ar putea să fie necesar să instalați electronice de putere la nivel de modul (MLPE) dacă instalați singur un invertor șir. Ar trebui să funcționeze dacă combinați optimizatoare de putere cu un invertor șir, așa cum face SolarEdge.

Cu toate acestea, când alte state au început să implementeze NEC 2017, mulți producători de invertoare și alte companii solare au dezvoltat noi tehnologii MLPE cu capabilități de oprire rapidă, astfel încât optimizatoarele de putere nu au fost singura ta alegere pentru conformitatea cu oprirea rapidă. Aceste MLPE concepute special pentru oprire rapidă sunt adesea o alegere mai economică decât adăugarea de optimizatoare de putere sau microinvertoare.

În timp ce unele sisteme cu invertor pot declanșa oprirea rapidă fără a fi nevoie de componente suplimentare, altele nu. Optimizatoare de putere și microinvertoare ambele includ funcții de oprire încorporate. Pentru a fi în conformitate cu codul NEC 2017, ar putea fi necesar să adăugați dispozitive la nivel de modul dacă aveți un invertor șir.

Înainte de a face orice ajustări la sistemul de panouri solare, ar trebui să verificați dacă sistemul dumneavoastră respectă criteriile de oprire rapidă, deoarece veți fi inspectați pentru același lucru. Pentru a găsi cele mai bune componente de oprire rapidă pentru sistemul dvs., este posibil să solicitați asistență profesională.

Optimizatoarele de putere furnizează curent continuu de joasă tensiune unui invertor centralizat pentru conversia la o tensiune alternativă compatibilă cu rețeaua, iar microinvertoarele convertesc tensiunea curentă joasă în tensiune alternativă compatibilă cu rețeaua de utilități. Puterea de curent alternativ este apoi exportată către serviciul electric pentru a fi utilizată de încărcături la fața locului sau exportată în rețea pentru a fi utilizată de către alții atunci când rețeaua de utilități este disponibilă. 

Aceste MLPE-uri nu mai produc curent alternativ și nu mai sunt capabile să furnizeze tensiune sau curent alternativ în circuitele de ieșire ale invertorului sau în rețea, îndeplinind astfel cerințele articolului 690.12, atunci când rețeaua defectează sau PV circuitele de curent alternativ ale sistemului sunt deconectate de la serviciul de utilități printr-un întrerupător de circuit de curent alternativ, îndepărtarea contorului de utilități sau alte deconectați AC.

Când alimentarea de curent alternativ la invertorul de sistem este întreruptă, sistemele cu optimizatoare de putere obțin conformitatea cu oprirea rapidă. 

Invertorul furnizează un semnal către optimizatori, astfel încât acestea să își poată reduce automat tensiunea de ieșire la un volt la pierderea unui semnal de curent alternativ. În acest caz, media de 350 de volți a unei linii de 18 panouri cu optimizatoare ar fi scăzută la 18 volți.

Distanța de terminare de 10 picioare pentru firele DC din interiorul PV matricea ar fi redusă la o chenar de 1 picior, ca parte a modificării propuse de NEC din 2017 la articolul 690.12. În plus, ar menține constrângerea existentă a conductorului de 30 de volți, în timp ce ar avea nevoie de o limitare de 80 de volți în matrice în interiorul graniței de un picior. 

Ca rezultat, ar fi necesar să opriți de la distanță fiecare panou individual de la un comutator principal. Tensiunile șirului dintre panouri și cutia de oprire rapidă ar putea exista în continuare până la 600 de volți DC, prin urmare sistemele de oprire rapidă utilizate acum conform criteriilor NEC 2014 nu ar respecta acest nou criteriu. 

În esență, acest nou plan necesită un fel de dispozitiv de închidere în matrice sau la nivel de modul pentru toate acoperișurile PV sisteme.

Deși nu este clar cum o nouă limitare de 80 de volți în matrice ar îmbunătăți siguranța pompierilor și a celorlalți primii care răspund, regula suplimentară poate face instalatorii mai puțin siguri. 

Unde este preocuparea pentru timpul prelungit pe care instalatorii trebuie să-l petreacă înlocuind dispozitivele la nivel de module defecte sau uzate dacă industria solară este forțată să implementeze o oprire mai dură la nivel de modul? 

Trebuie să țineți cont de faptul că oamenii de serviciu vor avea mai multe șanse de a suferi căderi, care sunt principala cauză a deceselor profesionale în industria construcțiilor.

Cu un câștig de performanță mic sau deloc, această regulă suplimentară NEC propusă pentru 2017 la articolul 690.12 va crește PV complexitatea sistemului, riscul de instalare și întreținere, cheltuieli și dificultăți de fiabilitate, care vor avea un impact asupra potențialului viitor al acoperișului PV instalatii. 

Astfel de modificări trebuie bine gândite. NEC pare să încerce să rezolve o problemă care ar putea nici măcar să nu existe.

Criteriile NEC 2017 marchează o dezvoltare în siguranța PV sisteme. Există mai multe modele și dispozitive pe piață care aderă la criteriile de control ale codului NEC. Utilizați sistemul de oprire rapidă pentru a vă proteja pe dumneavoastră și pe dumneavoastră PV sistem în siguranță.

Trebuie să vă asigurați că vă actualizați sistemul solar în conformitate cu cerințele actualizate ale dispozitivului de închidere rapidă a statului dvs., dacă statul dvs. are coduri pentru siguranța dvs. PV sistemului.

Electricitatea este produsă folosind un panou solar pentru a furniza curent continuu (DC). Curentul alternativ (AC), pe care aparatele dumneavoastră îl pot utiliza, este creat de invertoare. Invertoarele mai mari pot fi plasate aproape de contorul electric al clădirii sau de panoul principal de distribuție sau un sistem poate include numeroase invertoare mici, individuale, cuplate la panouri solare individuale.

Majoritatea liniilor electrice ale clădirii sunt direcționate prin conducte de-a lungul exteriorului. Un întrerupător de curent alternativ este instalat de obicei aproape de panoul principal de distribuție al casei sau de contorul electric. Fiecare întrerupător de deconectare trebuie să aibă o etichetă care să indice la ce panou solar este conectat.

Doar conexiunea casei la rețeaua solară va fi întreruptă de întrerupătorul. Panourile pot șoca oamenii, deoarece continuă să producă curent continuu. The energie solară sistemul va continua să genereze electricitate dacă are o baterie de rezervă.

Rețineți că panourile solare vor continua să funcționeze atâta timp cât soarele este afară. Panourile solare pot fi periculoase, la fel ca orice altă sursă electrică. 

Fiți atenți la pericole și mențineți o distanță de siguranță față de orice echipament electric dacă aveți panouri solare amplasate pe acoperiș sau într-o altă locație de pe proprietatea dumneavoastră. Personalul de urgență trebuie informat cu privire la pericolele asociate cu panourile solare.

Sfaturi pentru un dispozitiv sănătos de oprire rapidă solară

De fiecare dată când soarele este afară, conductorii unui sistem de panouri solare se încarcă electric.

Nu există o metodă sigură de a opri curentul care curge prin acești conductori fără un mecanism de oprire rapidă.

Alimentarea nu poate fi oprită doar prin oprirea invertorului solar, spre deosebire de ceea ce cred majoritatea oamenilor. Panourile solare ar produce în continuare energie electrică, iar conexiunile electrice care leagă panourile solare ar transporta în continuare electricitate.

Oricine intră în contact cu sistemul de panouri solare este expusă riscului de electrocutare din cauza acestui curent sub tensiune, inclusiv primii respondenți care ar putea fi chemați la un incident pe acoperișul dumneavoastră.

Pompierii sunt deosebit de vulnerabili, deoarece aerisesc frecvent clădirile care arde prin găuri în pereți sau acoperișuri, care le-ar putea pune în contact direct cu conductorii sau cablurile sistemului de panouri solare.

Această problemă este rezolvată de dispozitivul solar de oprire rapidă, care dezactivează instantaneu sistemul de panouri solare și elimină riscul de electrocutare pentru oricine se urcă pe acoperiș.

Câteva sfaturi pentru un solar sănătos dispozitiv de oprire rapidă sunt: 

• Instalați un sistem de oprire rapidă „listat” sau etichetat pe teren

Cuvântul „listat” provine de la prenumele programului de certificare UL, care a fost creat cu mai bine de un secol în urmă. 

Codul electric național include cuvântul „listat”, dar nu prevede că sistemele și produsele trebuie să fie certificate UL; mai degrabă, se discută calitățile generale ale organizațiilor care ar furniza un astfel de serviciu de certificare. 

Deși UL consideră în mod evident că producătorii ar trebui să își certifice produsele pentru oprire rapidă prin UL, alte laboratoare de testare de renume național ar putea fi, de asemenea, capabile să ajute.

• Instalați un sistem capabil să-și scadă tensiunea la 80 V în 30 de secunde

Deoarece transformă puterea de curent continuu de înaltă tensiune într-o putere de curent alternativ de mai mică tensiune, mai sigură, care poate scădea la 80 V în 30 de secunde, microinvertoarele sunt adesea considerate ca fiind conforme în mod înnăscut cu pv oprire rapidă.

Testarea după ce invertoarele au fost instalate este dificilă, dar UL a efectuat în mod proactiv aceste teste pentru a confirma că anumite microinvertoare pot atinge pragul de 80 V.

• Instalați un BIPV sistem fără componente metalice, fără conductori expuși și nu mai puțin de 8 ft de metal împământat

Criteriile NEC 2017 pot fi îndeplinite prin șindrilă solară, plăci sau alte clădiri integrate PV (BIPV), atâta timp cât nu au conductori metalici expuși sau componente metalice sau dacă nu sunt amplasate lângă niciun metal împământat. Aceste sisteme sunt ținute departe de componentele conductoare și împământate.

Concluzie

Acesta a fost tot ceea ce ar trebui să știți ca afacere de instalații solare. La nivel global, sunt dezvoltate reglementări de oprire rapidă pentru a proteja pompierii în timp ce aceștia funcționează în apropierea energiei solare PV echipament. Pentru a explora mai detaliat aceste beneficii pentru siguranță, consultați Dispozitive de oprire rapidă: soluții de siguranță indispensabile pentru sistemele fotovoltaice.

Sistemul de oprire rapidă (PVRSE) cerut de NEC utilizează o serie de dispozitive pentru a reduce tensiunea la un nivel sigur (PVRSS). Pentru a îndeplini cerințele NEC, sunt necesare componente precum invertoarele, inițiatorii și dispozitivele de oprire rapidă precum MLPE sau microinvertoarele.

Poti contactați-ne cel mai mare producător de dispozitive cu închidere rapidă dacă sunteți în căutarea unui furnizor pentru afacerea dvs.