Пояснення відключення сонячних батарей: типи, вибір та поради щодо встановлення

Що таке відключення сонячної енергії та чому це критично важливо

Сонячний вимикач – це вимикач на найпростішому рівні. Ручний, простий вимикач. Він не працює тонко: він буквально перериває потік енергії між двома точками. Це не так складно, скоріше де він розташований і чому він потрібен. «Чому» – це питання глибокої безпеки. Постійний струм (DC) виробляється, як тільки сонячні панелі піддаються впливу світла. Сонце не має кнопки «вимикання». Це безперервне виробництво становить велику та тривалу загрозу.

Уявіть собі пожежника з місцевої пожежної служби на даху, який намагається провітрити палаючу будівлю. Уявіть собі техніка, який ремонтує інвертор. Уявіть собі електромеханіка на трансформаторі на вулиці. Усім цим людям потрібен надійний, перевірений та доступний спосіб знеструмлення кіл, до яких вони збираються торкнутися. Сонячний вимикач пропонує саме це. Це безкомпромісний елемент технічного обслуговування, перша лінія захисту у разі надзвичайної ситуації, такої як пожежа, та обов'язковий елемент будь-якої системи, яку необхідно вважати відповідною органом, що має юрисдикцію (AHJ), та місцевим нормам.

Це не питання зручності, а питання повного контролю. Ці пристрої вимагаються Національним електротехнічним кодексом (NEC), особливо в таких статтях, як 690.13 та 690.15, які є дуже конкретними. Головною силою є принцип електричної ізоляції. Технік повинен бути здатним вручну розімкнути вимикач, заблокувати його у положенні «вимкнено» (процедура, яка називається Lockout/Tagout або LOTO) та продовжувати роботу, знаючи, що ланцюг не працює. За відсутності цього кожна сонячна батарея постійно є джерелом високої напруги. Це не промах конструкції; це найвищий рівень провалу конструкції.

Розуміння двох основних типів: відключення змінного струму проти відключення постійного струму

«Сонячний відключення» – це термін, який може заплутати, оскільки це не єдиний пристрій. Він визначається як два або більше, по суті різних елементів, які не можна використовувати як взаємозамінні. Неможливість розрізнити їх є поширеною та небезпечною помилкою. Інвертор – це розділова лінія, пристрій, який перетворює постійний струм панелей на змінний струм для вашого будинку або мережі. Є відключення на стороні постійного струму (перед інвертором), і є відключення на стороні змінного струму (після інвертора). Вони не можуть використовуватися як взаємозамінні.

Відключення змінного струму: захисний вимикач з боку мережі

Роз'єднувач змінного струму встановлюється після інвертора, між інвертором та головним розподільчим щитом будівлі або, що частіше, лічильником комунальних послуг. Він вигідний не вам, а комунальній компанії, як її головному бенефіціару. Коли лінійний майстер має ремонтувати мережу, він повинен бути впевнений поза всяким сумнівом, що ваша сонячна система, яка технічно є мініатюрною електростанцією, не подає електроенергію назад на лінії, на яких він працює. Це неймовірно небезпечний ефект, відомий як острівкування, при якому ваша система все ще живить так звану «мертву» мережу. Їхнім запобіжним вимикачем є роз'єднувач змінного струму. Це майже завжди потужний, замикається вимикач у всепогодному корпусі. Нормативні акти комунальних служб зазвичай вимагають, щоб його встановлювали в місці, яке завжди доступне для їхнього персоналу, зазвичай на зовнішній стіні поруч з вашим головним лічильником електроенергії. Його технічні характеристики залежать від вихідної змінної напруги вашого інвертора, і він є досить простим пристроєм, як і інші вимикачі змінного струму, розраховані на обслуговування змінного струму.

Відключення постійного струму (PV Ізолятор): Запобіжний вимикач на стороні масиву

Відключення постійного струму, також відоме як PV Ізолятор або роз'єднувач масиву знаходиться на протилежному боці інвертора. Він розміщений між самими сонячними панелями (масивом) та входом постійного струму інвертора. Він служить зовсім іншій меті: захищати обладнання та техніка, який з ним працює. Для обслуговування, ремонту або заміни центрального інвертора необхідно мати можливість ізолювати його за допомогою високовольтного постійного струму, що постачається з даху. Це складне завдання з технічної точки зору, оскільки переривати високовольтний постійний струм набагато складніше та небезпечніше, ніж переривати змінний струм. Постійний струм, особливо при напрузі від 600 В до 1500 В, типовій для сучасних масивів, не бажає перериватися. На відміну від синусоїди змінного струму, яка перетинає нуль вольт 120 разів на секунду (що, звичайно, гасить дугу), постійний струм - це безперервний, невблаганний потік енергії без точки «перетину нуля», яка б сприяла цьому перериванню. Розрив живого високовольтного кола постійного струму, таким чином, утворює стійку високотемпературну плазмову дугу. Ось чому значення високоякісних, спеціально розроблених вимикачів постійного струму неможливо переоцінити. Це має бути дуже спеціалізований інженерний виріб, ретельно розроблений для безперервного високовольтного постійного струму та оснащений внутрішніми пристроями дугогасіння, щоб безпечно та швидко загасити цю небезпечну дугу. Розміщення вимикача змінного струму в цьому місці є гарантією катастрофічної поломки; вимикач, що працює на змінний струм, має тенденцію до зварювання, плавлення або навіть вибуху під навантаженням.

Як вибрати правильний сонячний відключач для вашої системи

Вибір відключення не є наближеним. Це точна оцінка невід'ємних вимог до вашого масиву та потреб вашого середовища. Прийняття неправильного рішення — це не незначна помилка; це проектування системи, яка не працює або яка виходить з ладу вражаючим чином під час випробування. Це систематичний контрольний список, а не гра в здогадки.

Розрахунок номінальної напруги (Voc)

По-перше, напруга. Перемикач має бути розрахований на максимальну напругу, яку може видавати ваша батарея. Це не робоча напруга (Vmp), а напруга холостого ходу (Voc), яка вказана в технічному паспорті вашої сонячної панелі. Щоб отримати Voc для вашого ланцюга, вам потрібно додати Voc усіх панелей в одному послідовному ланцюгу. Але це ще не все. Напруга фотоелектричних панелей зростає зі зниженням температури. NEC вимагає розрахунку температурної корекції (таблиця NEC 690.7) залежно від найнижчої очікуваної температури навколишнього середовища в місці встановлення. Це скориговане для холодної погоди Voc є вашою найнижчою можливою вимогою до напруги. Номінальна батарея 600 В у холодному кліматі може легко перевищувати 700 В, і тому потрібен перемикач на 1000 В, а не на 600 В. Тут неможливі жодні компроміси, заниження напруги є серйозною загрозою пожежі.

Визначення номінальної сили струму (Isc)

По-друге, сила струму. Номінальний струм вимикача має бути розрахований на максимальну силу струму, якій він може піддаватися. Це базується на струмі короткого замикання (Isc) ваших сонячних ланцюгів. Якщо у вас є кілька ланцюгів, з'єднаних паралельно (наприклад, у об'єднувальному коробці), вам потрібно додати значення Isc. Оскільки сонячні ланцюги вважаються джерелом живлення, яке працює безперервно (тобто може використовуватися на повній потужності щонайменше три години або довше), NEC вимагає, щоб до максимального струму ланцюга застосовувався коефіцієнт безпеки 1.25 (125%). Номінальна сила струму вашого роз'єднувача повинна бути не менше 125 відсотків від розрахованого максимального струму. Це не «пропозиція». Запобігання перегріву, деградації компонентів та пожежі є основною вимогою. Для більш повного ознайомлення з варіантами обладнання, будь ласка, ознайомтеся з нашим посібником з Вимикач постійного струму.

Зплавлений проти незплавленого: що вам потрібно?

Цей варіант визначається конструкцією системи та розташуванням захисту від перевантаження по струму (OCPD).

• Роз'єднання без запобіжника: Це простий вимикач. Він не забезпечує захисту від перевантаження по струму. Його використовується виключно для ізоляції. Це підходить у випадку, якщо OCPD пропонується деінде. Наприклад, вимикач постійного струму одноланцюгового інвертора часто не має запобіжника, оскільки сам інвертор забезпечує необхідний захист.
• Роз'єднання за допомогою запобіжника: Це тип із вбудованими в корпус вимикача запобіжниками. Він забезпечує захист від перевантаження по струму та ізоляцію. Це необхідно в системах, які мають три або більше паралельних ланцюгів, що живляться в об'єднувальну коробку. Лінії слід захищати окремими запобіжниками, щоб у разі несправності вони не піддавалися зворотному струму від інших ланцюгів. Між акумуляторною батареєю та інвертором також може знадобитися головний запобіжник.

Не думайте, що один завжди кращий; вони використовуються в різних дизайнерських цілях.

Вибір правильного корпусу (клас захисту NEMA/IP)

Внутрішні частини вимикача стають непридатними для використання, якщо корпус, у якому вони розміщені, руйнується. У Північній Америці корпус оцінюється за стандартом NEMA (Національна асоціація виробників електротехніки) або на міжнародному рівні за стандартом IP (захист від проникнення).

• NEMA 3R: Це мінімум для більшості зовнішніх установок. Він стійкий до погодних умов та захищає від дощу та снігу.
• NEMA 4 / 4X: Це значне покращення. NEMA 4 водонепроникний, тобто стійкий до води, спрямованої зі шланга. Це важливо в регіонах, де дощ зноситься вітром або де обладнання може бути обприскане. 4X забезпечує стійкість до корозії і тому необхідний у прибережних, промислових або сільськогосподарських умовах.
• Рейтинг IP: IP65 — пилонепроникний та стійкий до струменів води. IP66 — стійкий до потужних струменів води. Це типові міжнародні еквіваленти захисту за стандартом NEMA 4.

Корпус визначається навколишнім середовищем. Якщо вибрати корпус для використання всередині приміщень (NEMA 1) для зовнішнього використання, він швидко вийде з ладу через проникнення води.

Відповідність вимогам кодексу та сертифікації (NEC, UL, IEC)

Зрештою, немає жодної важливої ​​специфікації, якщо пристрій не сертифікований Національно визнаною випробувальною лабораторією (NRTL). Ця сертифікація є вашою єдиною незалежною гарантією того, що комутатор дійсно працюватиме за номінальних умов несправності. У США це передбачає отримання маркування UL (наприклад, UL 98 або UL 508). У Європі це означає відповідність IEC та маркування CE. Величезною відповідальністю є несертифікований компонент, який не входить до переліку. Він не пройде вашу електротехнічну перевірку, ймовірно, анулює вашу страховку майна та є глибокою та неприйнятною спекуляцією щодо безпеки вашої системи. Це одне з найневідповідніших місць для спроб заощадити гроші.

Як ви помітите, вибір відповідного роз'єднувача не обмежується лише базовими характеристиками. Зокрема, не обговорюються сертифікація та функції безпеки. Правильно розроблений ізолятор постійного струму повинен бути здатним швидко гасити дугу та бути абсолютно надійним під навантаженням. Тут професійні виробники захисту від постійного струму, такі як BENY застосовувати свої спеціалізовані знання на практиці.

Для кращого розуміння основ, ознайомтеся з нашими 101 посібник з відключення сонячних панелей для подальшої інформації.

Поширені помилки під час встановлення сонячних відключень, яких слід уникати

Теорія елегантна. Практика — це складно. Вдало підібраний відключення може стати марним або навіть небезпечним через бездумне встановлення. Критерії є вимогливими з певної причини. Нижче наведено найпоширеніші та запобіжні невдачі.

• Зворотна полярність (відключення постійного струму): Це, мабуть, найгірша та найнебезпечніша помилка. Клеми «Лінія» та «Навантаження» не рекомендуються для вимикача постійного струму. Джерело живлення (сонячні панелі) слід підключати до сторони «Лінія». Пристрій (інвертор) слід підключати до сторони «Навантаження». Це пов'язано з тим, що механізм гасіння дуги вимикача є спрямованим. Інвертування полярності анулює цей важливий запобіжний захід, практично гарантуючи, що вимикач сам себе замкне або вийде з ладу під навантаженням.
• Невідповідне розташування та доступність: NEC вимагає, щоб вимикачі були «легкодоступними». Це не означає, що вони мають бути доступні за допомогою 20-метрової драбини та карти. Вони мають бути легкодоступними, не загородженими обладнанням та видимими для рятувальників або техніків. Не ховайте вимикачі на горищі, у підвалі або за прикріпленою панеллю. У випадку вимикачів змінного струму комунальних служб, зверніться до місцевих норм комунальних служб, які майже завжди вимагають спеціально відведеного місця на відкритому повітрі поблизу лічильника.
• Неправильний крутний момент провідника: На боковій стороні клемних наконечників у вимикачі або в інструкції з встановлення написано певний крутний момент у дюймах-фунтах. «Добре та щільно затягнуто» – це не технічна характеристика. Занадто слабо затягнуто, і ви створите точку з високим опором; ця точка вироблятиме багато тепла, розплавить ізоляцію та спричинить пожежу. Надмірно затягнуто, і ви поріжете жили провідника та сам наконечник, що також призведе до високоомного виходу з ладу. Використовуйте калібрований динамометричний ключ. Щоразу.
• Застосування компонентів змінного струму в системах постійного струму: Це потрібно повторити, оскільки це найфатальніша помилка аматора. Автоматичний вимикач або перемикач постійного струму, особливо високовольтний фотоелектричний, не може працювати з автоматичним вимикачем або перемикачем змінного струму, який можна придбати в магазині товарів для дому. Він не має засобів для гасіння дуги постійного струму. Він не працюватиме. Він не працюватиме і, ймовірно, спричинить пожежу. Слід використовувати лише компоненти з номінальною напругою та струмом постійного струму, а також з сертифікатами.
• Слабке управління корпусом: Корпус NEMA 4X буде марним, якщо ви просверлите отвори для входу кабелепроводів зверху та направите воду безпосередньо на клеми. Входи для кабелепроводів завжди слід планувати з боків або, ще краще, знизу. Переконайтеся, що всі вузли та фітинги відповідають стандартам NEMA та добре герметичні. Щоб забезпечити бездоганне встановлення, ознайомтеся з нашими Пояснення відключення сонячних батарей: типи, вибір та поради щодо встановлення.

Висновок

Зрештою, сонячний відключач – це складний пристрій з простими правилами. Це не додаток і не частина, де можна робити збої. Це головний захисник безпеки вашої системи, вашого майна та персоналу, який має з нею справу. Оскільки різниця між типами змінного та постійного струму очевидна, а розрахунок напруги та сили струму вимагає суворості, єдиним прийнятним способом є ретельність. Вимоги NEC та UL – це не бюрократія; це стиснутий досвід, який був засвоєний, занадто часто дуже дорогою ціною. Ставтеся до них відповідно.

Поширені запитання