Как правильно сплавить солнечную систему

Солнечные батареи в последнее время стали гораздо более распространенными, поскольку люди во всем мире начинают переходить к более экологичному и устойчивому образу жизни. Выход из сети требует, чтобы некоторые люди могли выполнять свою работу по дому, и в таких обстоятельствах важно знать, как правильно подключить солнечные панели. 

В большинстве случаев между солнечной панелью и контроллером заряда требуется предохранитель солнечной системы, поскольку предохранители и Автоматические выключатели защитить проводку от перегрева. Это также позволяет избежать возгорания или повреждения каких-либо приборов в случае короткого замыкания. Однако, если солнечные панели соединены последовательно, предохранитель требуется редко.

Что такое солнечный предохранитель?

Солнечный предохранитель — это своего рода предохранитель, специально предназначенный для систем солнечной энергии, который служит критической линией защиты от электрических неисправностей в вашей солнечной системе. Они предназначены для защиты солнечного оборудования от возможного перегрева, перегрузки или короткого замыкания. При возникновении электрической неисправности предохранитель действует как слабое звено в цепи, плавя и разрывая соединение, предотвращая протекание чрезмерного тока. Солнечный предохранитель можно выбрать на основе нескольких факторов, таких как физический размер и форма, номинальная сила тока, отключающая способность и многие другие.

Без надлежащего использования предохранителей короткое замыкание или перегрузка могут привести к перегреву проводов, расплавлению изоляции и даже к возгоранию. Предохранители помогают снизить эти риски, быстро прерывая поток электричества до того, как может произойти повреждение. Они также защищают ваши солнечные панели от обратного тока, который может возникнуть, когда панель затенена или неисправна, что может привести к тому, что она будет потреблять ток от других панелей в цепочке.

Когда использовать солнечные панели

NEC предоставляет рекомендации по предохранителю солнечных панелей на основе тока короткого замыкания (Isc) панелей. Кодекс требует, чтобы номинал предохранителя составлял не менее 156 % от Isc панели. Например, если солнечная панель имеет Isc 10 А, минимальный номинал предохранителя будет 15.6 А, округленный до следующего стандартного размера предохранителя 20 А.

Последовательная проводка: ситуации, в которых не требуется предохранитель

Когда солнечные панели соединены последовательно, ток, протекающий через каждую панель, одинаков. В этой конфигурации одного предохранителя на конце цепочки обычно достаточно для защиты всего массива. Солнечную батарею не нужно защищать предохранителем, если ток короткого замыкания солнечной батареи меньше максимального номинала последовательного предохранителя солнечной панели. По следующим причинам объединение массивов такого типа не дает дополнительной защиты или преимуществ:

Три панели по 200 Вт подключены последовательно. Каждая солнечная панель имеет максимальный номинал последовательного предохранителя 15 А и максимальный последовательный ток короткого замыкания 10.2 А, 9.8 А и 9.8 А соответственно.

Учитывая, что максимальный номинал последовательного предохранителя составляет 15А, можно предположить, что внутренние провода, диоды, соединения и другие части настоящей солнечной панели могут выдержать максимальный ток 15А.

Поскольку ток короткого замыкания массива составляет 10.2 А, разумно предположить, что если короткое замыкание или другая неисправность произойдет внутри одной из солнечных панелей, панель будет оборудована для управления ситуацией, поскольку ток короткого замыкания не может превышать максимальный номинал предохранителя панели.

В конечном итоге это никогда не позволит предохранителю перегореть. Заставьте предохранитель выдерживать неприятные удары на постоянной основе, когда он работает нормально. В связи с этим, согласно коду, в этой ситуации предохранитель не требуется.

Параллельная проводка: когда необходим предохранитель

Однако когда солнечные панели соединены параллельно, каждая цепочка течет свой собственный ток. В этом случае для каждой параллельной цепочки необходимы предохранители, чтобы короткое замыкание в одной цепочке не повлияло на другие. NEC требует, чтобы каждая параллельно соединенная цепочка была индивидуально защищена предохранителем, причем номинал предохранителя не превышал максимальный номинал последовательного предохранителя панелей.

КУДА СПЛАВИТЬ?

Существует три разных места установки предохранителя в солнечных панелях. Первый находится между аккумуляторной батареей и контроллером заряда. Во-вторых, его можно разместить между контроллером заряда и солнечными батареями. Наконец, предохранитель также может находиться между инвертором и аккумуляторной батареей.

Предохранитель или прерыватель, установленный между контроллером заряда и аккумуляторной батареей, может защитить от коротких замыканий и перегрузок. Этот предохранитель должен быть рассчитан на максимальный выходной ток контроллера заряда.

Предохранитель между контроллером заряда и солнечной панелью эффективно защищает от перегрева проводов и в то же время защищает прибор от любых повреждений.

Предохранитель или прерыватель, установленный между аккумуляторной батареей и инвертором, также может защитить от коротких замыканий и перегрузок. Предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток, потребляемый инвертором.

Какой тип/размер предохранителя нам нужен?

До фотоэлектрические (PV) системы для безопасной, надежной и долгосрочной работы предохранители должны быть надлежащего размера. В отличие от обычных приложений распределения и управления электроэнергией, предохранители солнечной системы чувствительны к особым обстоятельствам. Длительное воздействие факторов окружающей среды может привести к аномальным температурам окружающей среды, что, в свою очередь, влияет на выбор проводников, размеры и характеристики предохранителей. 

Помимо вышесказанного, PV модули производят непрерывный ток, в отличие от традиционных цепей, размер которых обычно определяется в зависимости от длительной нагрузки, что требует дополнительных соображений по выбору предохранителей. Учитывая эти обстоятельства, специальная методика определения размеров солнечных предохранителей в PV систем требуется.

Слияние солнечных панелей 

В коммерческих солнечных панелях мощностью более 50 Вт используются кабели 10 калибра, выдерживающие ток силой до 30 ампер. В таких случаях сращивание не является необходимостью, если панели соединены последовательно. Однако ситуация существенно меняется, когда панели соединяются между собой параллельно. Например, если имеется четыре панели, каждая из которых рассчитана на ток 15 ампер, короткое замыкание в одной из них может привести к тому, что все 60 ампер будут направлены на закороченную панель. Это приведет к тому, что провода, ведущие к этой панели, будут получать ток значительно больший, чем 30 А, что может привести к возгоранию этой пары проводов. Поэтому при параллельных соединениях крайне важно устанавливать предохранители на каждой панели, чтобы предотвратить чрезмерный ток, который может привести к перегреву и опасности возгорания.

Предохранитель для параллельной/объединительной коробки

A коробка комбайнера используется в параллельной системе для размещения предохранителей и автоматических выключателей для каждой панели, а также одного или нескольких «комбинированных» предохранителей, которые подключаются к контроллеру заряда или сетевому инвертору. Мы должны сначала рассчитать ток в наихудшем случае, который будет протекать, на основе наших уникальных панелей, прежде чем определять размер этого «комбинированного» предохранителя/прерывателя. Важно отметить, что общая сила тока всех предохранителей в коробке сумматора не должна превышать максимальную входную мощность контроллера заряда или ток проводов, идущих от коробки сумматора.

Зарядное устройство к аккумулятору Предохранитель или выключатель

Поскольку усилители в наихудшем случае, протекающие к и от Широтно-импульсная модуляция (PWN) контроллер заряда такой же, размер предохранителя и провода может совпадать. Напротив, контроллеры заряда MPPT способны как снижать напряжение, так и увеличивать ток, протекающий между контроллером и аккумуляторной батареей, что требует пересчета точного размера провода и предохранителя или обращения к руководству по контроллеру заряда. Например, для своего контроллера заряда Solar Boost 50 (ампер) Blue Sky советует установить 60-амперный предохранитель/выключатель между устройством и аккумуляторной батареей. Еще раз выберите провод с правильным номиналом.

Предохранитель между аккумуляторной батареей и инвертором

Последний предохранитель или прерыватель между аккумуляторной батареей и инвертором должен выбираться в зависимости от номинальной мощности инвертора и максимального импульсного тока, который он может выдержать. Обратитесь к спецификациям производителя инвертора, чтобы определить подходящий размер предохранителя или выключателя. Как правило, номинал предохранителя должен быть в 1.25–1.5 раза больше номинального тока инвертора. Например, если ваш инвертор имеет длительную мощность 2000 Вт при напряжении 24 В, непрерывный ток составит 2000 Вт ÷ 24 В = 83.3 А. В этом случае вам следует выбрать предохранитель или автоматический выключатель с номиналом от 105 до 125 А.

Необходимые инструменты 

• Угловой искатель
• Уровень торпеды
• Рыбная лента
• Меловая линия
• Аккумуляторная дрель (14.4 В или больше), несколько аккумуляторов
• Unibit и многократные сверла (дерево, металл, кирпичная кладка)
• Кольцевая пила
• Дырокол
• Динамометрический ключ с глубокими насадками
• Отвертки для гаек 
• Устройства для зачистки проводов
• обжима
• Игольчатые плоскогубцы
• плоскогубцы
• Клещи для шлицевых соединений
• Маленькие кусачки для кабеля
• Большие кусачки для кабеля
• Мультиметр переменного/постоянного тока
• Ножовка
• Рулетка
• Одеяло, картон или черный пластик 
• Сверхмощные удлинители
• Монтажный пистолет
• Съемники предохранителей

Различия между предохранителями и автоматическими выключателями

Предохранители и автоматические выключатели служат для защиты вашей солнечной системы от электрических неисправностей, но действуют несколько по-разному. Предохранители — это одноразовые устройства, которые плавятся и разрывают цепь при возникновении ситуации перегрузки по току. Если предохранитель перегорел, его необходимо заменить.

С другой стороны, автоматические выключатели можно сбросить после срабатывания. Они используют механический переключатель для разрыва цепи при обнаружении перегрузки по току. После устранения неисправности выключатель можно сбросить, восстановив питание в цепи.

В солнечных системах предохранители чаще используются для меньших токов, например, в цепочках солнечных панелей или между контроллером заряда и аккумулятором. Выключатели часто используются в приложениях с более высоким током, например, между аккумуляторной батареей и инвертором.

Выбор подходящего типа предохранителя

При выборе предохранителей для вашей солнечной системы важно выбрать правильный тип и размер. Наиболее распространенными типами предохранителей, используемых в солнечных установках, являются:

• Предохранители ANL (ножевые): Эти предохранители обычно используются в цепях аккумуляторов и инверторов и доступны в размерах от 20 А до 750 А.
• Предохранители Midget (ATC). Эти небольшие лопастные предохранители часто используются в цепочках солнечных панелей и распределительных коробках, их размеры варьируются от 1 до 30 А.
• Патронные предохранители. Эти цилиндрические предохранители доступны в широком диапазоне размеров и часто используются в устройствах с высоким напряжением.

При выборе размера предохранителя всегда руководствуйтесь рекомендациями NEC и техническими характеристиками ваших солнечных компонентов. Предохранители должны быть рассчитаны на выдерживание не менее 156 % ожидаемого тока, округленного до следующего стандартного размера предохранителя.

Распространенные ошибки, которых следует избегать при синтезе солнечной системы

• Предохранители недостаточного или слишком большого номинала. Использование слишком маленького предохранителя может привести к его преждевременному перегоранию, а использование слишком большого предохранителя может не обеспечить адекватную защиту. Всегда выбирайте размер предохранителей в соответствии с рекомендациями NEC и спецификациями компонентов.
• Пренебрежение предохранителями параллельно соединенных панелей: каждая параллельно соединенная цепочка должна быть защищена предохранителем индивидуально, чтобы короткое замыкание в одной цепочке не повлияло на другие. Если не соединить параллельные струны, это может привести к повреждению и возгоранию.
• Неправильное размещение или установка предохранителя. Предохранители следует устанавливать как можно ближе к источнику питания и всегда на положительном проводе. Неправильное размещение или установка могут снизить эффективность предохранителя и потенциально привести к повреждению вашей системы.

Правильные методы установки предохранителей

При установке предохранителей в вашей солнечной системе следуйте следующим рекомендациям:

• Используйте правильный патрон плавкого предохранителя или в распределительной коробке для выбора типа и размера предохранителя. Для более подробного ознакомления с корпусами компонентов, пожалуйста, прочтите Держатели предохранителей: все, что вам нужно знать.
• Установите предохранители на плюсовой провод как можно ближе к источнику питания.
• Используйте провода и разъемы подходящего сечения, обеспечивая плотное и надежное соединение.
• Четко промаркируйте каждый предохранитель или автоматический выключатель, указав его назначение и номинал.
• Содержите предохранители и прерыватели в чистоте и не допускайте коррозии, заменяя их при необходимости.

Техническое обслуживание и устранение неисправностей

Регулярное техническое обслуживание и проверка предохранителей и автоматических выключателей на солнечных батареях могут помочь предотвратить проблемы и обеспечить долговечность вашей системы. Периодически:

• Визуально проверьте предохранители и прерыватели на наличие признаков коррозии, повреждений или перегрева.
• Проверьте соединения на герметичность и чистоту.
• Проверьте целостность предохранителей с помощью мультиметра, чтобы убедиться, что они все еще работоспособны.
• Замените все перегоревшие предохранители или сработавшие автоматические выключатели, выяснив причину неисправности, прежде чем восстанавливать электропитание.

Если у вас повторяются сбои предохранителей или срабатывания выключателя, это может указывать на более серьезную проблему с вашей солнечной системой. Проконсультируйтесь с профессиональным установщиком солнечных батарей или электриком для диагностики и решения проблемы.

Заключение

Все система солнечных батарей который включает в себя предохранитель между панелями и контроллером заряда, настоятельно рекомендуется, так как он защитит электроприборы и гаджеты от скачков напряжения и предотвратит перегрев или возгорание проводов в результате перегрузки по току. Хоть и меньший PV система с панелями, соединенными последовательно, может не требовать предохранителя, всегда лучше перестраховаться, чем потом сожалеть. Быстродействующий предохранитель является самым безопасным вариантом для системы. Ссылаться на Beny для лучших решений для систем солнечной энергии.