Як правильно з’єднати сонячну систему

Сонячні панелі останнім часом стали набагато більш поширеними, оскільки люди в усьому світі починають переходити до більш екологічного та екологічного способу життя. Відключення від електромережі вимагає, щоб деякі люди могли самостійно виконувати роботу по дому, і за таких обставин важливо знати, як правильно підключити сонячні батареї. 

У більшості випадків потрібен запобіжник сонячної системи між сонячною панеллю та контролером заряду, оскільки запобіжники та автоматичні вимикачі захистити електропроводку від перегріву. Це також запобігає загорянню чи пошкодженню приладів у разі короткого замикання. Однак, якщо сонячні батареї з’єднані послідовно, запобіжник рідко потрібен.

Що таке сонячний запобіжник?

Сонячний запобіжник — це вид запобіжника, спеціально призначений для сонячних енергетичних систем, який служить критичною лінією захисту від електричних збоїв у вашій сонячній системі. Вони призначені для захисту сонячного обладнання від перегріву, перевантаження або короткого замикання, які можуть виникнути. Коли виникає електрична несправність, запобіжник діє як слабка ланка в ланцюзі, розплавляючи та розриваючи з’єднання, щоб запобігти протіканню надмірного струму. Сонячний запобіжник можна вибрати на основі кількох факторів, таких як фізичний розмір і форма, номінальна сила струму, відключаюча здатність і багато іншого.

Без належного використання запобіжників коротке замикання або перевантаження можуть призвести до перегріву проводів, плавлення ізоляції та навіть до пожежі. Запобіжники допомагають зменшити ці ризики, швидко перериваючи потік електроенергії до того, як може виникнути пошкодження. Вони також захищають ваші сонячні батареї від зворотного струму, який може виникнути, коли панель стає затемненою або несправною, потенційно змушуючи її споживати струм від інших панелей у ланцюзі.

Коли спалювати сонячні панелі

NEC надає вказівки щодо запобіжника сонячних панелей на основі струму короткого замикання (Isc) панелей. Кодекс вимагає, щоб номінал запобіжника становив принаймні 156% Isc панелі. Наприклад, якщо сонячна панель має Isc 10 A, мінімальний номінал запобіжника становитиме 15.6 A, округлений до наступного стандартного розміру запобіжника 20 A.

Послідовне підключення: ситуації, у яких не потрібно використовувати запобіжник

Коли сонячні панелі з’єднані послідовно, струм, що протікає через кожну панель, однаковий. У цій конфігурації одного запобіжника на кінці рядка зазвичай достатньо для захисту всього масиву. Сонячна батарея не потребує запобіжника, якщо струм короткого замикання сонячної батареї менший за максимальний номінал послідовного запобіжника сонячної панелі. З огляду на наведене нижче, об’єднання такого масиву не дає додаткового захисту чи переваг:

Послідовно підключаються три панелі по 200 Вт. Кожна сонячна панель має максимальний номінал послідовного запобіжника 15 А та максимальний послідовний струм короткого замикання 10.2 А, 9.8 А та 9.8 А відповідно.

Враховуючи, що максимальний номінал серії запобіжників становить 15 А, можна припустити, що внутрішні дроти, діоди, з’єднання та інші частини справжньої сонячної панелі можуть витримувати максимальний струм 15 А.

Оскільки струм короткого замикання масиву становить 10.2 А, розумно стверджувати, що в разі короткого замикання або іншої несправності в одній із сонячних панелей, панель буде обладнана для врегулювання ситуації, оскільки струм короткого замикання не може перевищити максимальний номінал запобіжника панелі.

Зрештою, це ніколи не дозволить запобіжнику перегоріти. Нехай запобіжник постійно витримує набридливі удари, коли він працює нормально. Через це запобіжник не потрібен для цієї ситуації, згідно з кодом.

Паралельне підключення: коли необхідний запобіжник

Однак, коли сонячні батареї з’єднані паралельно, кожна струна несе власний струм. У цьому випадку необхідні запобіжники для кожної паралельної ланцюга, щоб запобігти короткому замиканню в одній ланці від впливу на інші. NEC вимагає, щоб кожна паралельно з’єднана ланцюжок була індивідуально запобіжником, причому номінал запобіжника не перевищує максимального номіналу послідовного запобіжника панелей.

ДЕ ЗАПОБІЖНИК?

У сонячних батареях можна встановити запобіжник у трьох різних місцях. Перший знаходиться між блоком акумуляторів і контролером заряду. По-друге, його можна розмістити між контролером заряду та сонячними панелями. Нарешті, запобіжник також може бути присутнім між інвертором і акумуляторною батареєю.

Запобіжник або рубильник, встановлений між контролером заряду та акумуляторною батареєю, може захистити від короткого замикання та перевантаження. Цей запобіжник має бути розрахований на максимальний вихідний струм контролера заряду.

Запобіжник між контролером заряду та сонячною панеллю працює ефективно, захищаючи від перегріву проводів і водночас захищаючи прилад від будь-яких пошкоджень.

Запобіжник або рубильник, встановлений між акумуляторною батареєю та інвертором, також може захистити від короткого замикання та перевантаження. Запобіжник має бути розрахований на максимальне споживання струму інвертора.

Який тип/розмір запобіжника нам потрібен?

Для фотоелектричні (PV) системи щоб працювати безпечно, надійно та протягом тривалого часу, запобіжники повинні бути відповідного розміру. На відміну від звичайних застосувань для розподілу електроенергії та керування, запобіжники сонячної системи чутливі до особливих обставин. Довготривалий вплив факторів навколишнього середовища може призвести до аномальних температур навколишнього середовища, що, у свою чергу, впливає на вибір провідника, розмір і роботу запобіжника. 

Зауважимо, що сам PV модулі виробляють безперервні струми, на відміну від традиційних ланцюгів, які зазвичай розраховуються на основі безперервних навантажень, що вимагає додаткових міркувань для визначення розміру запобіжників. Враховуючи ці обставини, спеціальна методика визначення розмірів сонячних запобіжників в PV потрібні системи.

Фьюзінг сонячних панелей 

Комерційні сонячні панелі потужністю понад 50 Вт використовують кабелі 10 калібру, які можуть витримувати потоки струму до 30 ампер. У таких випадках сплавлення не є обов’язковим, якщо панелі з’єднані між собою в ряд. Однак ситуація істотно змінюється при паралельному з'єднанні панелей. Наприклад, якщо є чотири панелі, кожна з яких розрахована на 15 ампер, коротке замикання в одній з них може призвести до того, що всі 60 ампер будуть спрямовані на закорочену панель. Це призведе до того, що дроти, що ведуть до цієї панелі, отримуватимуть значно більший струм, ніж 30 ампер, що потенційно може призвести до займання цієї пари проводів. Тому при паралельному підключенні дуже важливо встановити запобіжники на кожній панелі, щоб запобігти надлишковому струму, який може призвести до перегріву та пожежі.

Запобіжник для паралельної/об'єднувальної коробки

A ящик комбайнера використовується в паралельній системі для розміщення запобіжників і вимикачів для кожної панелі, а також одного або кількох «комбінованих» запобіжників, які підключаються до контролера заряду або мережевого інвертора. Перш ніж визначити розмір цього «комбінованого» запобіжника/вимикача, ми повинні спочатку розрахувати найгірший струм, який буде протікати на основі наших унікальних панелей. Важливо відзначити, що загальна сила струму всіх запобіжників у блоку суматора не повинна перевищувати максимальну вхідну потужність контролера заряду або ток проводів, що йдуть від блоку суматора.

Запобіжник або вимикач від зарядного пристрою до акумулятора

Оскільки в найгіршому випадку підсилювачі, що течуть до та від a Модульований за шириною імпульсу (PWN) контролер заряду однаковий, запобіжник і розмір проводу можуть збігатися. Навпаки, контролери заряду MPPT мають здатність як зменшувати напругу, так і збільшувати струм, що протікає між контролером і акумуляторною батареєю, що вимагає повторного розрахунку точного розміру дроту та запобіжника або звернення до посібника з контролера заряду. Для свого контролера заряду Solar Boost 50 (ампер), наприклад, Blue Sky радить встановити запобіжник/вимикач на 60 ампер між пристроєм і акумуляторною батареєю. Ще раз виберіть дріт з правильним номіналом.

Запобіжник між блоком батарей і інвертором

Розмір останнього запобіжника або вимикача між блоком акумуляторів і інвертором має відповідати номінальній потужності інвертора та максимальному імпульсному струму, який він може витримати. Зверніться до специфікацій виробника інвертора, щоб визначити відповідний розмір запобіжника або вимикача. Як правило, номінал запобіжника повинен бути в 1.25-1.5 рази більший від постійного номінального струму інвертора. Наприклад, якщо ваш інвертор має безперервну потужність 2000 Вт при 24 вольтах, безперервний струм становитиме 2000 Вт ÷ 24 В = 83.3 А. У цьому випадку вам слід вибрати запобіжник або вимикач з номіналом від 105 A до 125 A.

Потрібні інструменти 

• Кутошукач
• Рівень торпеди
• Рибна стрічка
• Крейдяна лінія
• Акумуляторна дриль (14.4 В або більше), кілька батарей
• Монтажні та багаторазові свердла (дерево, метал, кладка)
• Дірка пила
• Дирокол
• Динамометричний ключ з глибокими торцями
• Гайковерти 
• Знімачі дроту
• Кримпери
• Плоскогубці
• Лінійні плоскогубці
• Кусачки для ковзання
• Малі кабельні різаки
• Великі кабельні різаки
• AC/DC мультиметр
• Ножівка
• Рулетка
• Ковдра, картон або чорний пластик 
• Надміцні подовжувачі
• Ущільнювальний пістолет
• Витягувачі запобіжників

Відмінності між запобіжниками та вимикачами

Запобіжники та вимикачі служать для захисту вашої сонячної системи від електричних збоїв, але вони працюють дещо по-різному. Запобіжники — це одноразові пристрої, які розплавляються та розривають ланцюг, коли виникають перевантаження по струму. Як тільки запобіжник перегорить, його необхідно замінити.

З іншого боку, автоматичні вимикачі можна скинути після спрацювання. Вони використовують механічний вимикач, щоб розірвати ланцюг при виявленні перевищення струму. Після усунення несправності вимикач можна скинути, відновивши живлення в ланцюзі.

У сонячних системах запобіжники частіше використовуються для менших струмів, наприклад, у ланцюгах сонячних панелей або між контролером заряду та акумулятором. Вимикачі часто використовуються для додатків із високим струмом, наприклад, між акумуляторною батареєю та інвертором.

Вибір відповідного типу запобіжника

Вибираючи запобіжники для вашої сонячної системи, важливо вибрати правильний тип і розмір. Найпоширеніші типи запобіжників, які використовуються в сонячних установках:

• Запобіжники ANL (лопаті): Ці запобіжники зазвичай використовуються в ланцюгах акумуляторів і інверторів і доступні в розмірах від 20 A до 750 A.
• Маленькі запобіжники (ATC): Ці невеликі пластинчасті запобіжники часто використовуються в ланцюгах сонячних панелей і суматорних блоках з розмірами від 1 A до 30 A.
• Патронні запобіжники: ці циліндричні запобіжники доступні в широкому діапазоні розмірів і часто використовуються в системах з високою напругою.

Вибираючи розмір запобіжника, завжди звертайтеся до вказівок NEC і технічних характеристик сонячних компонентів. Запобіжники повинні бути розраховані на витримку принаймні 156% очікуваного струму, округленого до наступного стандартного розміру запобіжника.

Поширені помилки, яких слід уникати під час термоядерного синтезу Сонячної системи

• Запобіжники заниженого чи завищеного розміру: використання запобіжника замалого розміру може призвести до його передчасного перегорання, а використання запобіжника завеликого розміру може не забезпечити належного захисту. Завжди підбирайте розмір запобіжників відповідно до вказівок NEC і специфікацій компонентів.
• Нехтування запобіжниками паралельно з’єднаних панелей: кожна паралельно з’єднана ланцюг має бути окремо запобіжником, щоб запобігти короткому замиканню в одній ланці від впливу на інші. Якщо паралельні струни не сплавити, це може призвести до пошкодження та пожежі.
• Неправильне розміщення або встановлення запобіжника: запобіжники слід встановлювати якомога ближче до джерела живлення і завжди на плюсовому дроті. Неправильне розміщення або встановлення може знизити ефективність запобіжника та потенційно пошкодити вашу систему.

Належна техніка встановлення запобіжника

Встановлюючи запобіжники у вашій геліосистемі, дотримуйтеся таких рекомендацій:

• Використовуйте правильну тримач запобіжника або коробку автоматичного вимикача для типу та розміру запобіжника. Щоб докладніше ознайомитися з корпусами компонентів, будь ласка, прочитайте Тримачі запобіжників: усе, що вам потрібно знати.
• Встановіть запобіжники на плюсовий провід якомога ближче до джерела живлення.
• Використовуйте дроти та з’єднувачі відповідних розмірів, щоб забезпечити міцне та надійне з’єднання.
• Чітко позначте кожен запобіжник або рубильник із зазначенням його призначення та номіналу.
• Тримайте запобіжники та вимикачі чистими та вільними від корозії, замінюючи їх у разі необхідності.

Технічне обслуговування та усунення несправностей

Регулярне технічне обслуговування та перевірка ваших сонячних запобіжників і вимикачів може допомогти запобігти проблемам і забезпечити довговічність вашої системи. Періодично:

• Візуально перевірте запобіжники та рубильники на ознаки корозії, пошкоджень або перегріву.
• Перевірте з'єднання на герметичність і чистоту.
• Перевірте безперервність запобіжників за допомогою мультиметра, щоб переконатися, що вони все ще працюють.
• Замініть будь-які перегорілі запобіжники або спрацьовані вимикачі, з’ясувавши причину несправності перед відновленням живлення.

Якщо ви неодноразово стикаєтеся з перебоями запобіжника або вимикача, це може вказувати на більш серйозну проблему з вашою сонячною системою. Зверніться до професійного монтажника сонячних батарей або електрика, щоб діагностувати та вирішити проблему.

Висновок

будь-який система сонячних батарей який містить запобіжник між панелями та контролером заряду, настійно рекомендується, оскільки він захистить електроприлади та гаджети від стрибків напруги та захистить дроти від перегріву чи займання в результаті перевантаження по струму. Хоч і менший PV системі з панелями, з’єднаними послідовно, може не потрібен запобіжник, завжди бажано перестрахуватися, ніж шкодувати. Найбезпечнішим варіантом для системи є швидкозапобіжник. Звертатися до Beny кращих рішень для сонячних енергосистем.