Riešenie problémov so zariadením na rýchle vypnutie 101

Požiarna bezpečnosť je najdôležitejšia vec, ktorú treba mať na pamäti, pokiaľ ide o solárnu energiu. Početné solárne predpisy znižujú riziko požiaru, ale musia sa pravidelne aktualizovať, aby sa znížilo nebezpečenstvo pre hasičov pri vykonávaní svojich úloh na budovách alebo v budovách s PV polia.

Mnohé krajiny uprednostňujú bezpečnostné opatrenia, aby to zaručili funkcie solárnej energie bezpečne a umožňuje hasičom a iným osobám prvej pomoci ísť do oblasti požiarnej bezpečnosti. V tejto situácii je možné použiť rýchle vypnutie. 

Pozrime sa podrobnejšie na kritériá rýchleho vypnutia a zistime, prečo je dôležité, aby ich všetci inštalatéri solárnych zariadení a majitelia systémov poznali.

Ako to funguje? 

Národný elektrický zákon zaviedla požiadavku na rýchle vypnutie ako požiadavku na elektrickú bezpečnosť v Spojených štátoch (NEC). 

Slnečné PV systémy musia mať metódu na odpojenie alebo zníženie napätia solárnych modulov na streche, aby splnili toto kritérium. Vyžaduje si to pridanie prepínača „zapnuté alebo vypnuté“.

Rýchle vypnutie poskytuje inštalatérom solárnych zariadení alebo hasičom bezpečný spôsob, ako zastaviť alebo znížiť napätie a prúd z fotovoltaického poľa, čo im umožňuje pracovať bezpečne a produktívne, pričom sa vyhýbajú nebezpečenstvám spôsobeným elektrickým prúdom.

Invertory majú schopnosť vypnúť, aby sa prerušil tok energie generovanej modulmi cez ne. Solárne panely však budú naďalej generovať elektrickú energiu, kým bude svietiť slnko, a privedú napätie a prúd na vodiče, ktoré spájajú panely s meničom.

Vypnutím alebo znížením napätia na vašej streche na úrovni modulu sa zníži alebo eliminuje možnosť, že hasič dostane šok nadmerným napätím vychádzajúcim zo solárnych modulov.

Menič a zariadenie na rýchle vypnutie na úrovni modulu musia navzájom komunikovať v súlade s americkým národným elektrickým kódexom a spolu tvoria systém.

Prečo by zariadenie na rýchle vypnutie prestalo fungovať? 

Zariadenie na rýchle vypnutie je druh mikroinvertora alebo výkonovej elektroniky na úrovni modulu (MLPE). Sú vybavené nástrojmi, ktoré dokážu vypnúť a znížiť výstup napätia v celom solárnom systéme, aby sa dodržali PV Predpisy pre rýchle vypnutie.

Nakoniec, systém rýchleho vypnutia vyžaduje invertor. Elektrina generovaná solárnymi modulmi sa premieňa na užitočnú energiu pre váš domov prostredníctvom invertora (viac informácií o tomto procese nájdete v našom predchádzajúcom blogu). Vo vnútri meniča je niekoľko iniciátorov rýchleho vypnutia.

Tieto tri komponenty sú známe ako fotovoltaické zariadenia na rýchle vypnutie. Tieto zariadenia umožňujú systém rýchleho vypnutia pri znižovaní napätia na bezpečnú úroveň. Na účely rýchleho vypnutia musia byť PVRSE a PVRSS uvedené v zozname UL. Spínač rýchleho vypnutia môže prestať fungovať, ak tieto časti nefungujú správne.

Kroky na identifikáciu bežných porúch rýchleho vypnutia zariadenia 

Hlbšia zmena svetovej energetickej štruktúry viedla k rozšíreniu nového energetického systému, ktorý využíva novú energiu ako primárne palivo, ak zvýšeniu počtu stavieb so strešnými fotovoltaickými systémami. 

Či už ide o domáci systém alebo priemyselnú a komerčnú elektráreň, predpokladá sa, že inštalovaný výkon fotovoltaiky sa výrazne rozšíri a otázky bezpečnosti s tým spojené vždy priťahovali pozornosť priemyslu.

• Vypnutie zariadenia v prípade núdze

Riešenia musia byť dôveryhodné, pretože bezpečnosť hasičov si vyžaduje vypnutie na úrovni modulu. Pole musí byť úspešne vypnuté a odpojené od napájania, keď je rýchle vypnutie umožnené zariadeniami rýchleho vypnutia. 

Hasiči predpokladajú, že pole je skutočne bez energie, takže ak sa tak nestane, riziko môže byť dokonca väčšie, ako by bolo bez postupu úplného vypnutia.

Ako teda zabezpečíme bezpečné prepínanie? Mechanické odpojovače jednosmerného prúdu, ako sú tie, ktoré sa používajú na invertoroch, musia prejsť testovaním v súlade s UL 98B. Okrem iných bezpečnostných testov táto norma nariaďuje testovanie za podmienok, ktoré sú podobné tým, v ktorých má odpojovač fungovať. 

Dnešné polovodičové prepínače jednosmerného prúdu sú naopak testované iba podľa UL1741 a používajú sa v súlade s vypínaním na úrovni modulu. Na jednosmerný odpojovač alebo bezpečnostný spínač sa nevzťahuje UL 1741. 

Pracovné prostredie pre zariadenia MLPE je v skutočnosti drsnejšie ako pracovné prostredie pre typické odpojenie jednosmerného prúdu na alebo na striedači. Odporúča sa otestovať funkciu rýchleho vypnutia mimo rozsahu normálnych prevádzkových teplôt.

• Detekcia poruchy oblúka a správna reakcia na vypnutie

Elektronické súčiastky môžu vytvárať elektrický šum. Toto zvyčajne nie je problém na DC strane solárneho systému. Hladiny hluku však môžu dramaticky vzrásť a brániť presnej detekcii poruchy oblúka pri použití dnešných zariadení na rýchle vypínanie. 

Prerušovač obvodu pri poruche oblúka (AFCI) Algoritmy sledujú jednosmerný prúd a napätie slnečnej sústavy a hľadajú špecifické črty (ako sú náhle fluktuácie), ktoré pripomínajú oblúky. Svoju detekciu zakladajú na zbierke oblúkových podpisov, ktoré popisujú, ako vyzerá typický oblúk. 

AFCI sa aktivuje na uhasenie oblúka alebo zastavenie potenciálneho oblúka skôr, ako dôjde k akémukoľvek poškodeniu, ak detegované vzory prúdu a napätia pripomínajú podpis oblúka. The AFCI Algoritmus má problém rozlíšiť skutočný oblúk, keď elektrický šum vytvára rýchly vypínacie zariadenia (napríklad z optimalizátorov prepínajúcich frekvencií) poskytuje signály, ktoré pripomínajú skutočné oblúky. 

V dôsledku rozruchu existuje väčšia šanca na nepríjemné zakopnutie alebo, čo je ešte horšie, že si nevšimnete skutočný oblúk. Okrem toho môže byť iróniou, že tento dodatočný hluk interferuje so signálmi vypnutia niektorých systémov, čo sťažuje dôveru, že sa v prípade potreby vypnú.

• Identifikácia počtu pripojení pre menšie riziko oblúka

DC konektory sú hlavným prispievateľom k sériovým oblúkom v a PV pole, podľa výskumu Fraunhoferovho inštitútu v Nemecku a BRE National Solar Center vo Veľkej Británii. Problémy s DC konektorom majú zvyčajne jednu z dvoch hlavných príčin:

1. Chyby pri inštalácii: Najčastejšími chybami pri inštalácii sú nesprávne krimpovanie na mieste a neúplne nainštalované konektory, čo má za následok slabé spojenia, ktoré môžu spôsobiť iskrenie. 

2. Medzi bežné chyby patrí použitie nesprávnych krimpovacích nástrojov, nepresná inštalácia konektorov alebo nedostatočné zaškolenie na inštaláciu.

Jednosmerné konektory od rôznych výrobcov sa označujú ako nezhodné pripojenia. Nekompatibilita spôsobuje uvoľnené spojenia, koróziu, prenikanie vody a premenlivé správanie pri tepelnej rozťažnosti.

Akákoľvek metóda rýchleho vypnutia, ktorá podstatne zvyšuje počet bodov pripojenia, môže spôsobiť, že systém bude nebezpečnejší.

• Objavte životnosť zariadenia

Prijatie solárnej energie je poháňané efektívnosťou nákladov, preto je dôležité, aby technológie rýchleho odstavenia nezvýšili systémové náklady na úrovne, ktoré sú pre spotrebiteľov mimo dosahu. Solárne systémy sú tiež investíciou na viac ako 20 rokov. Systémy s menším počtom častí a tie, ktoré nevystavujú elektroniku drsným podmienkam na streche, by mali byť spoľahlivejšie.

Bezpečnosť by mala byť na prvom mieste pri hodnotení technológií rýchleho odstavenia dostupných na trhu, po ktorých nasledujú dodatočné náklady.

Rýchle vypnutie bolo pôvodne zahrnuté v Národnom elektrickom kódexe (NEC) z roku 2014, aby hasičom poskytol jednoduchý spôsob, ako počas núdzovej situácie odpojiť jednosmerné vodiče solárneho systému a zachovať bezpečné prostredie na streche budovy. 

Je to preto, aby na typickom solárnom systéme so strunovým invertorom zostal DC vodič zo solárneho systému nažive, keď svieti slnko, aj keď je invertor vypnutý.

NEC v roku 2017 zmenil štandardy pre rýchle vypnutie na základe toho, ako blízko PV systémové vodiče sú do PV hranica poľa, čo je teraz oblasť, ktorá siaha 1 stopu (305 mm) vo všetkých smeroch od poľa.

Do 30 sekúnd po iniciácii rýchleho vypnutia, PV obvody vo vnútri budov, ktoré sú mimo hranice viac ako 3 stopy (1 m) od miesta vstupu, musia byť obmedzené na maximálne 30 voltov.

S účinnosťou od 1. januára 2019 je potrebné využiť jednu z troch nasledujúcich alternatív PV obvody, ktoré sú vo vnútri hranice poľa:

PV pole musí byť uvedené alebo pole označené ako a PV pole s rýchlym vypnutím. Taký PV pole musí byť nastavené a používané v súlade s pokynmi uvedenými v označení poľa alebo v zozname pre rýchle vypnutie PV polia.

PV vodiče vo vnútri obvodu alebo menej ako 3 stopy (1 m) od miesta, kde nimi preniká povrch budovy, musia byť obmedzené na maximálne 80 voltov do 30 sekúnd od spustenia rýchleho vypnutia.

PV polia inštalované viac ako 8 stôp od odkrytých uzemnených vodivých prvkov alebo zeme a chýbajúce spôsoby zapojenia a vodivé časti sú vyňaté z pôsobnosti predpisov.

Rozšírenie nového energetického systému, ktorý využíva novú energiu ako hlavné palivo, a nárast počtu budov so strešnými fotovoltaickými systémami sú výsledkom hlbšej transformácie globálnej energetickej štruktúry.

Očakáva sa, že inštalovaný výkon fotovoltaiky sa dramaticky zvýši, bez ohľadu na to, či ide o systém pre domácnosť alebo priemyselnú a komerčnú elektráreň, a obavy o bezpečnosť, ktoré s tým súvisia, vždy priťahovali pozornosť priemyslu.

Interakcia rýchleho vypnutia s invertormi a optimalizátormi výkonu

Zatiaľ čo iné invertorové systémy potrebujú ďalšie komponenty na umožnenie rýchleho vypnutia, iné sú už v zásade v súlade s rýchlym vypnutím na úrovni modulov (NEC 2017 a novšie).

Najpopulárnejšie možnosti invertorov pre rezidenčné solárne panely v Spojených štátoch sú mikroinvertory a systémy na optimalizáciu výkonu. Našťastie optimalizátory napájania a mikroinvertory fungujú na mieste panela a majú zabudované funkcie rýchleho vypnutia.

„Aby ste dosiahli súlad s NEC 2017 alebo NEC 2020, možno budete musieť dodatočne nainštalovať výkonovú elektroniku na úrovni modulov (MLPE), ak inštalujete len reťazový invertor. Malo by to fungovať, ak skombinujete optimalizátory výkonu s reťazovým invertorom, ako to robí SolarEdge.

Keď však NEC 2017 začali implementovať ďalšie štáty, mnohí výrobcovia strunových invertorov a ďalšie solárne spoločnosti vyvinuli nové technológie MLPE s možnosťou rýchleho vypnutia, takže optimalizátory výkonu neboli vašou jedinou voľbou pre rýchle vypnutie. Tieto MLPE navrhnuté výslovne na rýchle vypnutie sú často ekonomickejšou voľbou ako pridávanie optimalizátorov výkonu alebo mikroinvertorov.

Zatiaľ čo niektoré invertorové systémy dokážu spustiť rýchle vypnutie bez potreby ďalších komponentov, iné nie. Optimalizátory výkonu a mikroinvertory oba obsahujú vstavané funkcie vypnutia. Ak máte reťazový invertor, možno budete musieť pridať zariadenia na úrovni modulu, aby ste dosiahli súlad s kódom NEC 2017.

Pred vykonaním akýchkoľvek úprav na vašom systéme solárnych panelov by ste mali skontrolovať, či váš systém vyhovuje kritériám rýchleho vypnutia, pretože to isté budete skontrolovaní. Ak chcete nájsť najlepšie komponenty rýchleho vypnutia pre váš systém, môžete vyhľadať odbornú pomoc.

Optimalizátory výkonu dodávajú jednosmerné napätie s nízkym napätím do centralizovaného meniča na konverziu na striedavé napätie kompatibilné so sieťou a mikroinvertory konvertujú jednosmerné napätie nízkeho napätia na striedavé napätie kompatibilné so sieťou. Striedavá energia sa potom exportuje do elektrickej siete na použitie záťažami na mieste alebo sa exportuje do siete na použitie inými, keď je k dispozícii rozvodná sieť. 

Tieto MLPE prestávajú vyrábať striedavý prúd a už nie sú schopné dodávať striedavé napätie alebo prúd do výstupných obvodov meniča alebo do siete, čím spĺňajú požiadavky článku 690.12, keď sieť zlyhá alebo PV Systémové striedavé obvody sú odpojené od inžinierskych sietí ističom striedavého prúdu, odstránením elektromera alebo iným spôsobom AC odpojenie.

Keď sa preruší napájanie striedavého prúdu do meniča systému, systémy s optimalizátormi napájania dosahujú rýchle vypnutie. 

Invertor doručí signál do optimalizátorov, aby mohli automaticky znížiť výstupné napätie na jeden volt pri strate striedavého signálu. V tomto prípade by sa priemerných 350 voltov radu 18 panelov s optimalizátormi znížilo na 18 voltov.

Vzdialenosť ukončenia 10 stôp pre vodiče jednosmerného prúdu vo vnútri PV pole by sa zredukovalo na hranicu 1 stopy ako súčasť navrhovanej zmeny článku 2017 NEC z roku 690.12. Okrem toho by to zachovalo existujúce obmedzenie 30-voltového vodiča a zároveň by potrebovalo obmedzenie 80-voltov v poli vnútri hranice jednej stopy. 

V dôsledku toho by bolo potrebné na diaľku vypnúť každý jednotlivý panel z hlavného vypínača. Napätie reťazca medzi panelmi a boxom rýchleho vypnutia môže stále existovať až do 600 voltov jednosmerného prúdu, takže systémy rýchleho vypnutia, ktoré sa teraz používajú podľa kritérií NEC z roku 2014, nebudú spĺňať toto nové kritérium. 

Tento nový plán v podstate vyžaduje nejaký druh zariadenia na vypínanie v poli alebo na úrovni modulu pre všetky strechy PV systémy.

Aj keď nie je jasné, ako by nové 80-voltové obmedzenie vo vnútri poľa zlepšilo bezpečnosť hasičov a iných záchranárov, dodatočné pravidlo môže v skutočnosti znížiť bezpečnosť inštalatérov. 

Kde je obava z predĺženého času, ktorý musia inštalatéri stráviť výmenou zlyhaných alebo opotrebovaných zariadení na úrovni modulov, ak je solárny priemysel nútený zaviesť tvrdšie odstavenie na úrovni modulov? 

Musíte vziať do úvahy, že pracovníci v službách budú mať väčšiu pravdepodobnosť pádov, ktoré sú hlavnou príčinou pracovných úmrtí v stavebníctve.

S malým alebo žiadnym zvýšením výkonu sa toto dodatočné pravidlo NEC z roku 2017 k článku 690.12 zvýši PV zložitosť systému, riziko inštalácie a údržby, náklady a problémy so spoľahlivosťou, ktoré budú mať vplyv na budúci potenciál strechy PV zariadení. 

Takéto úpravy musia byť dobre premyslené. Zdá sa, že NEC sa snaží vyriešiť problém, ktorý možno ani neexistuje.

Kritériá NEC 2017 znamenajú pokrok v oblasti bezpečnosti PV systémov. Na trhu existuje niekoľko dizajnov a zariadení, ktoré spĺňajú kontrolné kritériá NEC kódu. Využite systém rýchleho vypnutia na ochranu seba a svojich PV systém bezpečne.

Musíte sa uistiť, že aktualizujete svoj solárny systém v súlade s aktualizovanými požiadavkami zariadenia na rýchle vypnutie vo vašom štáte, ak má váš štát kódy pre bezpečnosť vášho PV Systém.

Elektrina sa vyrába pomocou poľa solárnych panelov na zabezpečenie jednosmerného prúdu (DC). Striedavý prúd (AC), ktorý môžu využívať vaše spotrebiče, vytvárajú striedače. Väčšie invertory môžu byť umiestnené blízko elektromera budovy alebo hlavného distribučného panela, alebo systém môže obsahovať množstvo malých, individuálnych invertorov spojených s jednotlivými solárnymi panelmi.

Väčšina elektrických vedení budovy je vedená cez potrubia pozdĺž exteriéru. Odpojovač striedavého prúdu je zvyčajne inštalovaný v blízkosti hlavného rozvodného panela domu alebo elektromera. Každý odpojovací spínač musí mať štítok označujúci, ku ktorému solárnemu panelu je pripojený.

Vypínačom sa preruší iba pripojenie domu k solárnemu panelu. Panely môžu ľudí šokovať, pretože naďalej vyrábajú jednosmerný prúd. The solárnej energie systém bude pokračovať vo výrobe elektriny, ak má záložnú batériu.

Majte na pamäti, že solárne panely budú fungovať tak dlho, kým bude vonku slnko. Solárne panely môžu byť nebezpečné, rovnako ako akýkoľvek iný elektrický zdroj. 

Majte na pamäti nebezpečenstvá a udržiavajte bezpečnú vzdialenosť od akéhokoľvek elektrického zariadenia, ak máte solárne panely umiestnené na streche alebo na inom mieste na vašom pozemku. Pohotovostný personál by mal byť informovaný o nebezpečenstvách spojených so solárnymi panelmi.

Tipy pre zdravé solárne zariadenie na rýchle vypnutie

Kedykoľvek je slnko vonku, vodiče v systéme solárnych panelov sa elektricky nabijú.

Neexistuje žiadna bezpečná metóda na zastavenie prúdu pretekajúceho týmito vodičmi bez mechanizmu rýchleho vypnutia.

Napájanie nemožno vypnúť jednoduchým vypnutím solárneho meniča, na rozdiel od toho, čo väčšina ľudí verí. Solárne panely by stále vyrábali elektrinu a elektrické spoje spájajúce solárne panely by stále prenášali elektrinu.

Každý, kto príde do kontaktu so systémom solárnych panelov, je vystavený riziku usmrtenia elektrickým prúdom v dôsledku tohto živého prúdu, vrátane prvých zasahujúcich, ktorí môžu byť privolaní k incidentu na vašej streche.

Hasiči sú obzvlášť zraniteľní, pretože často vetrajú horiace budovy vŕtaním otvorov do stien alebo striech, ktoré by ich mohli dostať do priameho kontaktu s vodičmi alebo káblami systému solárnych panelov.

Tento problém rieši solárne zariadenie na rýchle vypnutie, ktoré okamžite vypne systém solárnych panelov a eliminuje riziko úrazu elektrickým prúdom pre každého, kto vylezie na strechu.

Niekoľko tipov pre zdravé solárne zariadenie na rýchle vypnutie sú: 

• Nainštalujte „uvedený“ alebo na mieste označený systém rýchleho vypnutia

Slovo „listed“ pochádza z prvého názvu certifikačného programu UL, ktorý bol vytvorený pred viac ako storočím. 

Národný elektrický kódex obsahuje slovo „uvedené“, ale neuvádza, že systémy a produkty musia mať certifikáciu UL; skôr hovorí o všeobecných kvalitách organizácií, ktoré by takúto certifikačnú službu poskytovali. 

Hoci UL očividne verí, že výrobcovia by mali certifikovať svoje produkty na rýchle vypnutie prostredníctvom UL, môžu vám pomôcť aj iné národné renomované testovacie laboratóriá.

• Nainštalujte systém schopný znížiť svoje napätie na 80 V do 30 sekúnd

Pretože transformujú vysokonapäťové jednosmerné napájanie na nízkonapäťové, bezpečnejšie striedavé napájanie, ktoré môže klesnúť na 80 V za 30 sekúnd, mikroinvertory sa často považujú za vrodene vyhovujúce pv rýchle vypnutie.

Testovanie po inštalácii meničov je ťažké, ale UL proaktívne vykonala tieto testy, aby potvrdila, že špecifické mikroinvertory môžu splniť prahovú hodnotu 80 V.

• Nainštalujte BIPV systém bez kovových komponentov, bez odkrytých vodičov a do vzdialenosti 8 stôp od uzemneného kovu

Kritériá NEC 2017 môžu spĺňať solárne šindle, dlaždice alebo iná integrovaná budova PV (BIPV) systémy, pokiaľ nemajú žiadne odkryté kovové vodiče alebo kovové komponenty, alebo ak nie sú umiestnené vedľa žiadneho uzemneného kovu. Tieto systémy sú oddelené od vodivých a uzemnených komponentov.

Záver

To bolo všetko, čo by ste mali vedieť ako podnik na inštaláciu solárnych zariadení. V celosvetovom meradle sa vyvíjajú nariadenia o rýchlom odstavení na ochranu hasičov, keď pracujú v blízkosti solárnej energie PV vybavenie. Ak chcete podrobnejšie preskúmať tieto bezpečnostné výhody, pozrite si Zariadenia na rýchle vypínanie: Nepostrádateľné bezpečnostné riešenia pre fotovoltaické systémy.

Systém rýchleho vypnutia (PVRSE), ktorý vyžaduje NEC, používa množstvo zariadení na zníženie napätia na bezpečnú úroveň (PVRSS). Na splnenie požiadaviek NEC sú potrebné komponenty, ako sú invertory, iniciátory a zariadenia na rýchle vypnutie, ako sú MLPE alebo mikroinvertory.

Môžete kontakt popredný výrobca zariadení na rýchle vypínanie, ak hľadáte dodávateľa pre svoje podnikanie.