Схема подключения распределительной коробки для солнечных батарей: конфигурации постоянного тока, пошаговое руководство и распространенные ошибки.

Для чего нужен распределительный щит для солнечных батарей? PV Система

Распределительная коробка для солнечных батарей объединяет несколько цепочек постоянного тока от вашей солнечной батареи. PV В один выходной каскад, который подается на инвертор, поступает ток от каждой цепочки проводов. Это контролируемая точка слияния: ток от каждой цепочки поступает, проходит через собственное защитное устройство и соединяется с общей шиной, которая подает на инвертор один чистый постоянный ток.

Физически, распределительная коробка располагается между массивом солнечных панелей и инвертором, обычно крепится на стене рядом с панелями. Если ваша система имеет три или более цепочек постоянного тока, настоятельно рекомендуется использовать распределительную коробку. Без нее вам пришлось бы прокладывать отдельные кабели от каждой цепочки до инвертора. Это многократно увеличивает затраты, создает беспорядок в кабельных каналах и увеличивает количество потенциальных точек отказа. Распределительная коробка решает эту проблему, объединяя все компоненты в одном доступном и защищенном корпусе.

Стандарты, регулирующие использование данного оборудования, — Статья 690 НИК в Северной Америке и IEC 60364-7-712 На международном уровне — определить, как каждое внутреннее соединение должно быть рассчитано, защищено и заземлено. Надлежащим образом pv Схема подключения распределительной коробки отображает весь внутренний поток сигналов, чтобы вы могли правильно подключить все с первого раза.

Основные компоненты внутри распределительной коробки

Прежде чем читать любую схему электропроводки, необходимо понять, что означает каждый символ. Каждый Схема распределительной коробки солнечных панелей Содержит те же пять основных компонентов. Как только вы их освоите, любая принципиальная схема производителя станет понятной.

Предохранители и автоматические выключатели постоянного тока — защита от перегрузки по току для каждой цепочки.

Каждый PV Сигнал, поступающий в коробку, проходит через собственное устройство защиты от перегрузки по току. Это первая станция в сигнальном потоке.

Предохранители постоянного тока (g)PV тип, IEC 60269-6) Это наиболее распространенный выбор. Они одноразового использования: когда в результате неисправности ток превышает номинальный порог, внутренняя нить плавится и размыкает цепь. На электрической схеме предохранители располагаются на каждой положительной входной линии, перед шиной. Их главное преимущество — простота и низкая стоимость, но они требуют наличия запасных предохранителей на месте.

Автоматические выключатели постоянного тока Они обеспечивают восстанавливаемую защиту и могут также использоваться в качестве разъединителей для каждой гирлянды. На схеме они заменяют как предохранитель, так и отдельный разъединитель для этой гирлянды. Компромисс заключается в более высокой первоначальной стоимости и обязательной маркировке полярности. Автоматические выключатели постоянного тока должны быть подключены с правильной положительной и отрицательной ориентацией, иначе дугогаситель не погасит короткое замыкание.

Правило выбора размера универсально: номинал предохранителя или автоматического выключателя должен быть не менее... 1.56 × Isc PV Строка (согласно NEC 690.8), округленная до следующего стандартного значения. Для цепочки с Isc = 10 А это означает устройство на 15 А или 16 А. Никогда не заменяйте автоматический выключатель с номинальным током переменного тока на выключатель постоянного тока. Дуги постоянного тока не гаснут сами по себе при переходе через ноль, и неправильное устройство приведет к катастрофическому отказу.

Шины и клеммные колодки — места соединения токов.

Через каждую распределительную коробку проходят три отдельных провода, и их путаница — одна из самых распространенных ошибок при монтаже:

• Положительная шина: Здесь сходятся все положительные выходы с предохранителями. От шины один положительный проводник идет к входу постоянного тока + инвертора, часто через главный выключатель постоянного тока.
• Отрицательная шина (или клеммная колодка): Все отрицательные проводники цепи подключаются сюда напрямую, без предохранителей в типичной конфигурации. Отсюда один отрицательный проводник подается на вход постоянного тока инвертора.
• Шина защитного заземления (PE): Это предназначено исключительно для заземления. Сюда подключаются рамы модулей, заземляющие провода SPD и пайка корпуса. Шина PE пропускает нулевой рабочий ток. Подключение отрицательного проводника к защитной шине в бестрансформаторной инверторной системе приведет к срабатыванию сигнализации о высоком сопротивлении изоляции или, что еще хуже, создаст угрозу безопасности.

Здесь важен крутящий момент: клеммы шин обычно требуют... 3.0 Н · мВ соединениях с недостаточным крутящим моментом со временем образуются зоны перегрева.

Устройство защиты от утечки тока (SPD), корпус и кабельные вводы — защитный слой.

Устройство защиты от перенапряжения (УЗИП) Подключается параллельно к шине постоянного тока и заземлению. На схеме это показано как боковая ветвь: один провод от положительной шины к устройству защиты от перенапряжения (SPD), один от отрицательной шины и заземляющий провод к шине PE. Устройства защиты от перенапряжения соответствуют стандарту IEC 61643-11 (тип 2 для распределительных коробок).

ограждение необходимо оценить IP65 минимум Для наружной установки. Это сама коробка, и каждый кабельный ввод должен проходить через герметичный сальник для поддержания заданных характеристик. Кабельные сальники на схеме обозначены кружками в местах входа проводников в корпус.

Как читать схему подключения распределительной коробки

Схемы электропроводки выпускаются в двух форматах. Иллюстрированные диаграммы Используйте реалистичные изображения компонентов. Вы видите то, что выглядит как держатель предохранителя, автоматический выключатель с переключателем, металлическая шина. Они созданы для монтажника, который хочет, чтобы чертеж соответствовал реальному корпусу перед ним. Принципиальные схемы Используются стандартизированные электрические символы (IEC или NEC), при этом визуальная привычность приносится в жертву точности. Предполагается, что вы знаете, что прямоугольник с диагональной линией — это предохранитель, а открытый круг — это клемма.

Техника чтения обоих типов одинакова: Следуйте течению. Начните с PV Клеммы входа струны. Проследите положительный провод через предохранитель или автоматический выключатель. Проследите его до положительной шины. Оттуда проследите объединенный выход через главный разъединитель постоянного тока к инвертору. Затем вернитесь и проследите отрицательный путь, прямо от входов струны к отрицательной шине и дальше. Наконец, найдите ответвление SPD и заземляющие соединения. Каждый Схема подключения распределительной коробки постоянного тока Правильный выбор устройства должен обеспечить мгновенную идентификацию всех шести элементов: входов, предохранителей/автоматических выключателей, шин, устройств защиты от перенапряжения, точек заземления и основного выхода.

Стандартные схемы подключения распределительных коробок постоянного тока

Основная логика подключения одинакова для всех конфигураций: PV+ → устройство защиты → положительная шина → разъединитель выхода → инвертор PV+; PV- → отрицательная шина → инвертор PV-; устройство защиты от перенапряжения (SPD) подключено параллельно шинам и заземлению. Изменяется тип устройства защиты и то, сгруппированы ли цепочки для отдельных каналов MPPT.

Схема подключения на основе предохранителей

Это основная конфигурация для большинства бытовых и небольших коммерческих акустических систем, состоящих из 3-6 струн.

Последовательность подключения: положительный проводник каждой струны подключается к линейной стороне специального разъема.PV Держатель предохранителя. Нагрузочная сторона каждого держателя предохранителя подключается к положительной шине. Все отрицательные проводники цепи подключаются непосредственно к отрицательной шине. От положительной шины один проводник проходит через главный выключатель постоянного тока и выходит к клемме DC+ инвертора. Отрицательная шина напрямую питает клемму DC- инвертора. Устройство защиты от перенапряжения (SPD) соединяет положительную шину с клеммой PE и отрицательную шину с клеммой PE — два параллельных пути защиты.

В качестве конкретного примера: четыре цепочки по 10 А Isc каждая → каждая защищена 15 А гPV предохранитель (10 × 1.56 = 15.6, округлить до ближайшего стандарта) → суммарный ток 40 А на положительной шине → выход через изолятор постоянного тока на 63 А → инвертор. Все отрицательные выводы подключены к общей отрицательной шине без предохранителей. Такая конфигурация встречается в большинстве случаев. Схема подключения распределительной коробки солнечных батарей (pdf) загрузок.

Схема подключения на основе автоматических выключателей

Замена предохранителей на автоматические выключатели постоянного тока меняет подход к техническому обслуживанию без изменения схемы проводки. Положительный полюс каждой цепи подключается к линейному клеммному разъему выключателя; клеммный разъем выключателя подключается к положительной шине.

Практическое преимущество заключается в изоляции каждой цепочки: один выключатель может безопасно работать с этой цепочкой, в то время как остальные продолжают вырабатывать ток. Необходимость наличия главного разъединителя постоянного тока на выходе зависит от номинальных характеристик выключателя и местных норм. Стандарт NEC 690.13 требует наличия легкодоступного разъединителя, и группировка выключателей постоянного тока может удовлетворять или не удовлетворять этому требованию в зависимости от требований инспектора.

Автоматические выключатели стоят дороже в расчете на одну позицию, чем предохранители. Расчет: если на вашем объекте часто требуется перенастройка проводки или техническое обслуживание, удобство автоматического выключателя, позволяющее быстро установить его и снова включить, быстро окупается. Для системы, работающей на крыше по принципу «установил и забыл», предохранители вполне подходят и более экономичны.

Схема подключения многоканального MPPT-распределительного блока

Когда PV Солнечная батарея охватывает несколько ориентаций крыши — например, восточную и западную — при этом максимальная мощность достигается при разных ориентациях в разное время суток. Объединение их в один вход MPPT заставляет инвертор отслеживать компромиссный промежуточный вариант, не соответствующий ни одной из ориентаций, в результате чего теряется 5–15% потенциальной мощности.

Многоканальный распределительный щит MPPT решает эту проблему за счет электрического разделения групп проводников внутри корпуса. Проводники 1 и 2 (обращенные на восток) питают канал MPPT 1; проводники 3 и 4 (обращенные на запад) питают канал MPPT 2. Каждая группа имеет свою собственную положительную шину, свою собственную отрицательную шину и свои собственные выходные клеммы. Две группы полностью изолированы: нет перемычек, нет общей шины, нет случайного соединения. Для каждой группы также может потребоваться собственное устройство защиты от перенапряжения (SPD) или многополюсное устройство защиты от перенапряжения, рассчитанное на защиту обоих каналов.

Основные сведения о проводке для устройств защиты от перенапряжения и заземления.

Ошибки SPD и заземления — наиболее обсуждаемые темы на форумах установщиков, и они хуже всего описаны в документации производителя. В таблице ниже приведены ответы на пять наиболее часто задаваемых вопросов.

Главный принцип, который следует запомнить: Устройство SPD работает в параллельном режиме, его заземляющий путь короткий и прямой, и все заземляющие контакты в корпусе сходятся в одной точке. Соответствующие стандарты: IEC 61643-11 для выбора SPD и NEC 690.47 для PV Требования к заземлению системы.

Пошаговая инструкция по подключению распределительной коробки

Как только вы разберетесь со схемой, физическая проводка будет выполняться в строгой последовательности. Воспринимайте это как контрольный список. Даже опытные монтажники выполняют все шаги по порядку.

1. Выключите питание и убедитесь, что уровень энергии равен нулю. Покрыть все PV Модули с непрозрачным материалом. Панели при дневном свете генерируют смертельно опасное постоянное напряжение даже в пасмурную погоду. Откройте все автоматические выключатели, выньте все предохранители. Перед тем как прикасаться к проводнику, убедитесь в нулевом напряжении на всех входных клеммах с помощью мультиметра.

2. Установите коробку и проложите кабели. Установите кожух вертикально на высоте 1.5–2.0 м с боковым зазором ≥ 0.3 м. Никогда не устанавливайте его горизонтально — ориентация влияет на рассеивание тепла и отвод воды. Принесите все PV Пропустите кабели и выходной кабель инвертора через герметичные кабельные сальники. Затяните каждый сальник вручную, затем слегка потяните за каждый кабель. Если он сдвинется, герметичность не обеспечена.

Перед подключением любого провода обязательно ознакомьтесь со схемой подключения, прилагаемой к коробке. Разные производители используют разные схемы расположения клемм и обозначения. Сопоставление схемы на коробке с правильной схемой перед началом работы сэкономит вам больше времени, чем любой другой шаг в этом процессе.

3. Подключите положительные проводники. Положительный провод каждой цепи подключается к соответствующему держателю предохранителя или клемме автоматического выключателя со стороны линии. Используйте наконечники типа «шнурок» на многожильных проводниках. Голые жилы могут расходиться под винтом клеммы и создавать частичный контакт, который нагревается под нагрузкой. Затяните с требуемым моментом. 2.5 Н · м для держателей предохранителей, 2.8 Н · м для клемм выключателя постоянного тока.

4. Подключите отрицательные проводники. Все отрицательные провода в цепи подключаются к отрицательной шине или клеммной колодке. Не используйте предохранители для отрицательных проводов в стандартной конфигурации. Убедитесь, что каждый отрицательный проводник соответствует своему положительному проводнику в той же цепи. Перекрещенная пара создаст короткое замыкание при подаче питания.

5. Подключите устройство защиты от перенапряжения (SPD). Подключите модуль SPD с помощью максимально коротких проводов: положительная шина → клемма SPD L+, отрицательная шина → клемма SPD L-, клемма SPD PE → шина PE. Модуль SPD должен быть подключен к... PV сторона главного разъединителя постоянного тока. Проследите цепь, чтобы подтвердить это.

6. Подключите выход. От положительной шины (после главного разъединителя, если он отдельный) проложите положительный выходной кабель к входу постоянного тока + инвертора. От отрицательной шины проложите отрицательный выходной кабель к входу постоянного тока - инвертора. Сечение выходного кабеля должно быть рассчитано на суммарный ток всех цепей × 1.25, как того требует NEC 690.8(B).

7. Подключите систему заземления. Каждый заземляющий проводник оборудования — рамы модулей, корпуса, заземляющий провод SPD — подключается к шине PE. Проложите заземляющий проводник от шины PE к главному заземляющему электроду объекта. Используйте шайбы с зубчатым наконечником в точке соединения корпуса, чтобы обеспечить надежное сцепление с краской или покрытием.

8. Осмотреть, промаркировать и включить. Сравните каждый подключенный провод со схемой подключения, клемма за клеммой. Наклейте маркировку на каждый проводник, положение предохранителя и автоматический выключатель. Закройте корпус и затяните все винты крышки. Последовательно включайте питание: сначала вставьте предохранители или закройте автоматические выключатели, затем закройте главный выключатель постоянного тока, затем следите за показаниями дисплея инвертора, чтобы убедиться в нормальном напряжении и токе от каждой цепочки. Окно состояния SPD должно отображать зеленый цвет.

Распространенные ошибки при электромонтаже и как их избежать

Даже опытные монтажники допускают подобные ошибки, особенно в условиях нехватки времени на раскалённой крыше. Ошибки делятся на две категории: физическая неправильная проводка (немедленные последствия) и логическая неправильная конфигурация (отложенные неисправности, которые сложнее диагностировать).

Перепутывание полярности и ошибки заземления

Эти ошибки проявляются немедленно. Обычно это сопровождается кодом неисправности. Иногда — появлением дыма.

Положительная и отрицательная реверсия Это самая распространенная ошибка проводки. Симптом: инвертор отображает PV Неисправность, связанная с обратной полярностью, и при недостаточной защите могут быть повреждены входные конденсаторы. Профилактика: перед подключением проводников измерьте напряжение каждой гирлянды мультиметром. Красный щуп к плюсу, черный к минусу. Убедитесь, что показание соответствует положительному постоянному напряжению, соответствующему ожидаемому напряжению холостого хода (Voc).

Отрицательный проводник попал на шину PE. Это типичная ошибка в бестрансформаторных инверторных системах, которые сейчас занимают более 70% мирового рынка. Эти инверторы постоянно контролируют сопротивление изоляции между проводниками постоянного тока и землей. Соединение отрицательного полюса с шиной PE воспринимается как короткое замыкание на землю, и инвертор отказывается запускаться. Решение простое, но диагностика часто занимает часы, потому что монтажники не догадываются проверить заземляющую шину на наличие проводников, не являющихся заземлением. Помните: если провод на шине PE не желто-зеленого цвета, он находится не в том месте.

Слишком длинные провода SPD Это создаёт скрытую уязвимость. Устройство защиты от перенапряжения (SPD) может показывать нормальные результаты при тестировании, но во время реального скачка напряжения индуктивность длинного или свернутого провода добавляет достаточное количество проходящего напряжения, чтобы инвертор вышел из строя до того, как сработает ограничитель напряжения SPD. Держите провода SPD-PE под контролем напряжения. 0.5 мПроводите их прямо и никогда не сматывайте лишнюю длину.

Негерметичные кабельные сальники Это приводит к проблемам, которые проявляются только после первого сильного дождя: конденсация внутри корпуса, коррозия на клеммах шин и, в конечном итоге, распространение катушек по изолированным поверхностям. После затяжки каждого сальника проверка на растяжение занимает две секунды и выявляет тот сальник, который вы пропустили.

Ошибки при заказе и подборе размеров компонентов.

Эти ошибки более незаметны. Система включается и, кажется, работает, но на самом деле она показывает низкую производительность или выходит из строя в условиях, которые должны были быть предусмотрены конструкцией.

Устройство защиты от перенапряжения подключено после отключения постоянного тока. Это ошибка конфигурации, вызванная интуицией, что «защита должна быть на конце». В действительности, когда разъединитель открыт для обслуживания, устройство защиты от перенапряжения (SPD), расположенное после него, изолировано от цепи и не обеспечивает никакой защиты. Именно в этот момент защита от перенапряжения в системе должна оставаться активной. Всегда подключайте SPD к... PV сторона разъединителя, где он остается подключенным независимо от положения разъединителя.

Предохранители недостаточного размера Это может вызывать ложные срабатывания предохранителей в ясные, холодные дни, когда интенсивность солнечного излучения превышает стандартные условия и ток в цепи превышает номинальный ток предохранителя. Коэффициент 1.56 в NEC 690.8 существует именно потому, что реальные условия превышают номинальные значения, указанные на паспортной табличке. Цепь предохранителей на 10 А с током срабатывания Isc на 12 А будет перегорать с перебоями всю зиму. Выбирайте предохранитель на 15 А или 16 А. Запас по току не является необязательным.

Многоканальные группы MPPT случайно переключились. Внутри распределительной коробки это сводит на нет смысл отдельных каналов MPPT. Это происходит, когда монтажник видит две положительные шины и предполагает, что их следует соединить перемычкой «для резервирования». Этого делать не следует. Перед закрытием коробки проверьте целостность цепи между группами MPPT с помощью теста. Показания должны быть «разомкнутая цепь».

Выбор распределительной коробки, на схеме которой используются понятные, готовые к установке символы, а не общие электрические обозначения, требующие перевода на месте, устраняет основную причину многих из этих ошибок. Производители, которые предварительно маркируют клеммы и предоставляют схемы, соответствующие двойному стандарту IEC/NEC, значительно ускоряют работу монтажника и снижают вероятность ошибок. Для получения технических характеристик или сравнения конфигураций распределительных коробок вы можете обратиться по адресу [ссылка]. BENY через их контактная страница.

Референсы

1. Национальная ассоциация противопожарной защиты. «NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс, статья 690 — Солнечные фотоэлектрические системы». 2023. https://www.nfpa.org/codes-and-standards/70
2. Международная электротехническая комиссия. «IEC 60364-7-712: Низковольтные электрические установки — Солнечные фотоэлектрические системы электроснабжения». https://webstore.iec.ch/publication/18753
3. Международная электротехническая комиссия. «IEC 60269-6: Низковольтные предохранители — Дополнительные требования к плавким предохранителям для защиты солнечных фотоэлектрических энергетических систем». https://webstore.iec.ch/publication/1214
4. Международная электротехническая комиссия. «IEC 61643-11: Устройства защиты от перенапряжений низкого напряжения — Устройства защиты от перенапряжений, подключенные к низковольтным системам электропитания». https://webstore.iec.ch/publication/5702
5. Международная электротехническая комиссия. «IEC 62305-4: Защита от молнии — Электрические и электронные системы внутри зданий». https://webstore.iec.ch/publication/6785
6. BENY Новая энергия. «Как правильно установить распределительную коробку для солнечных батарей». 2022. https://www.beny.com/how-to-install-a-solar-combiner-box-properly/
7. BENY Новая энергия. «Свяжитесь с нами». https://www.beny.com/contact-us/
8. BENY Новая энергия. Главная страница. https://www.beny.com/