Kodėl saulės energijos gamybos sistemose būtinas nuolatinės srovės (PV) jungiklis?

Nuolatinės srovės lankinės rizikos ir kodėl standartiniai kintamosios srovės pertraukikliai nepavyksta fotovoltinėse sistemose

Tęstinis nuolatinės srovės lankavimas: kaip fotovoltinės modulių sistemos veikia kaip pastovūs energijos šaltiniai

Saulės baterijos generuoja nuolatinę nuolatinės srovės (DC) srovę, kuri sukuria unikalius elektros pavojus. Skirtingai nuo kintamosios srovės (AC), nuolatinė srovė neturi natūralių nulio perėjimo taškų – todėl, kartą susidarius lankui, jis gali tęstis begalbės. Fotovoltinės (PV) modulinės sistemos veikia kaip pastovūs energijos šaltiniai ir gali palaikyti lankus įtampomis, viršijančiomis 600 V DC. Šie ilgalaikiai lankai pasiekia temperatūrą virš 6000 °F – pakankamai aukštą, kad ištopytų varinius laidus ir uždegtų aplinkinius medžiagų. Pag according to JAV Vartotojų prekių saugos komisijos (CPSC) duomenims, nuolatinės srovės lanko gedimai sukelia 40 % visų saulės energijos sistemoms priskiriamų gaisrų kasmet. Šio rizikos sumažinimui reikia nuolatinės srovės reitinguotų komponentų, įskaitant fotovoltines grandinės pertraukiklius, aprūpintus magnetiniais išpučiamaisiais ritiniais ir padidintu kontaktų atstumu – specialiai sukurtus fotovoltinėms sistemoms apsaugoti.

Nulio perėjimo taškų nebuvimas: pagrindinis kintamosios srovės pertraukiklių apribojimas nuolatinės srovės grandinėse

Standartiniai kintamosios srovės (AC) grandinės pertraukikliai remiasi natūraliais srovės nulio taškais, kad užgesintų lanką – reiškinys, kuris DC sistemose neegzistuoja. Naudojami nuolatinės srovės (DC) grandinėse, jie dažnai žūva katastrofiškai:

Būtent šis įtaiso konstrukcijos neatitikimas yra priežastis, kodėl NEC 690.15 nustato būtinybę naudoti nuolatinės srovės (DC) reitinguotus perkratymo apsaugos įrenginius. Fotovoltinės energijos grandinės jungikliai integruoja lankų užtvaras su dezionizuojančiomis plokštėmis ir magnetinio lauko generatoriais, kurie priverstinai ištempta ir atvėsina nuolatinės srovės lankus – taip pasiekiamas nutraukimas per 15 ms, ką įprasti kintamosios srovės (AC) jungikliai negali pakartoti.

Fotovoltinės energijos grandinės jungiklio pagrindinės apsauginės funkcijos

Perkratymo apsauga ir saugi izoliacija pagal NEC 690.15 ir IEC 60947-2

Fotovoltinės energijos grandinės pertraukikliai užtikrina dvigubą funkcionalumą: viršįtampės apsaugą ir saugų izoliavimą – tai ypač svarbu techninės priežiūros ir avarinės reakcijos metu. NEC 690.15 aiškiai nustato reikalavimą, kad būtų įmanoma izoliuoti fotovoltinę sistemą nuo keitiklio, o IEC 60947-2 nustato žemosios įtampos pertraukiklių naudojimui saulės energijos sistemose naudojamos charakteristikas, įskaitant patikimą aukštų nuolatinės srovės avarijų srovių nutraukimą ir stiprią trumpojo jungimo atlaikymo galimybę. Kadangi nuolatinės srovės (DC) srovė neprisiliečia prie nulio taško ir todėl neturi savaiminio gesimo, tik sertifikuoti fotovoltiniai pertraukikliai užtikrina kontroliuojamą lankų slopinimą, kuris prevencija ilgalaikiam lankui ir šiluminiam išbėgimui.

Įtampa ir apkrova: 1000 V / 1500 V DC įtampų reitingai ir 125 % nuolatinės apkrovos taisyklė

Fotovoltinės (PV) grandinės pertraukikliai turi atitikti šiuolaikinių saulės elektrinės sistemų reikalavimus dėl įtampos ir apkrovos charakteristikų. Jie yra įvertinti naudojimui aukštos nuolatinės srovės (DC) sistemos įtampoms – paprastai 1000 V arba 1500 V – kad būtų galima naudoti eilutes komercinėse ir energijos tiekimo masto saulės elektrinėse. Taip pat labai svarbu laikytis Nacionalinės elektros taisyklių (NEC) nuostatos dėl 125 % nuolatinės apkrovos: pertraukiklio srovės pajėgumas turi būti ne mažesnis kaip 1,25 × saulės modulių eilutės trumpojo jungimo srovė (Isc). Pavyzdžiui, jei eilutės Isc yra 10 A, reikalingas mažiausiai 12,5 A pertraukiklis. Pagrindiniai gamintojai taip pat rekomenduoja atsižvelgti į atviros grandinės įtampą (Voc), nurodydami veikimą iki 1,2 × Voc, kad būtų užtikrinta patikimumas esant padidėjusiai aplinkos temperatūrai – tai neleidžia netikėtai aktyvuotis pertraukikliui ir tuo pačiu užtikrina patikimą perapkrovos apsaugą.

Reguliavimo reikalavimai: UL 489B sertifikavimas ir vietos techninės priežiūros tarnybos (AHJ) priėmimas

UL 489B – pramonės standartas fotovoltinės (PV) grandinės pertraukiklių saugos ir našumo vertinimui

UL 489B yra galutinis saugos standartas fotovoltinėms (PV) grandinėms skirtiems pertraukikliams, kuris sprendžia nuolatinės srovės (DC) fotovoltinių sistemų specifines problemas. Jame nustatytos griežtos reikalavimai DC perkrūvio nutraukimui, lankų gedimų slopinimui ir ištvermės ilgalaikiam aukšto įtampos poveikiui – taip pat patvirtinama, kad įrenginys geba nutraukti gedimo srovę be pavojingų lankų susidarymo. Visos kompetentingos institucijos (AHJ) visuotinai reikalauja UL 489B sertifikavimo kaip pradinio patvirtinimo sąlygos. Projektuotojams, inspektoriams ir montuotojams UL 489B sertifikuotų pertraukiklių nurodymas pašalina neaiškumus, neleidžia atmesti projektų ir išvengia brangios pakartotinės darbo atlikimo. Trečiosios šalies patvirtinimas pagal UL 489B suteikia autoritetinį įsitikinimą, kad įrenginys veiks taip, kaip numatyta projektuojant, realiomis gedimo sąlygomis.

Fotovoltinės grandinės pertraukiklio nebuvimo ar netinkamo naudojimo realaus pasaulio padėtys

Gaisro rizika, sistemos sustojimas ir techninės taisyklės pažeidimai: CPSC ir NREL duomenų analizė

Fotovoltinės grandinės (PV) pertraukiklio praleidimas ar neteisingas taikymas turi rimtų veiklos ir teisinių padarinių. CPSC duomenys rodo, kad JAV kasmet įvyksta apytiksliai 3000 saulės energijos sistemų gaisrų gyvenamuosiuose pastatuose, o nepakankama viršsrovės apsauga nurodoma kaip viena iš pagrindinių prisidedančių priežasčių. NREL tyrimai patvirtina, kad neteisingas pertraukiklių pasirinkimas sukelia įrangos pažeidimą, ilgesnį sistemos neveikimą ir remonto išlaidas, kurios kiekviename atveju vidutiniškai siekia keletą tūkstančių dolerių. NEC 690 straipsnio pažeidimai padaro montuotojus atsakingus už baudas, teisminius ieškinius ir privalomą sistemos taisymą. Šie rezultatai dar kartą patvirtina, kad tinkamas UL 489B sertifikuotų, nuolatinės srovės (DC) reitingo pertraukiklių pasirinkimas ir taikymas yra ne tik atitinkantis technines normas – tai yra pagrindas žmogaus gyvybės saugai, turto apsaugai ir ilgalaikės sistemos patikimumui.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kodėl nuolatinės srovės (DC) lankai yra pavojingesni nei kintamosios srovės (AC) lankai?

Skirtingai nuo kintamosios srovės (AC), nuolatinės srovės (DC) neturi natūralių nulio perėjimo taškų, todėl DC lankai, kartą susidarius, gali trukti begalbės. Šis nuolatinis srovės tekėjimas padidina aukštų temperatūrų ir ilgalaikių gaisrų riziką.

Kodėl standartiniai AC automatiniai jungikliai nepavyksta DC grandinėse?

AC automatiniai jungikliai remiasi nulio perėjimais lankų užgesinimui, kurie DC sistemose neegzistuoja. Jų konstrukciniai apribojimai sukelia padidėjusią gaisrų riziką ir katastrofiškus gedimus.

Kas yra UL 489B ir kodėl tai svarbu?

UL 489B – tai saugos ir našumo sertifikavimo standartas fotovoltinių (PV) grandinės automatiniams jungikliams. Jis užtikrina, kad automatinis jungiklis gebėtų išlaikyti specifines saulės energijos taikymo sąlygas, įskaitant ilgalaikes aukštas DC įtampas ir lankų slopinimą.

Kaip NEC 690.15 paveikia fotovoltinių (PV) grandinės automatinių jungiklių reikalavimus?

NEC 690.15 privaloma naudoti DC reitinguotus automatinius jungiklius virštėmės apsaugai ir izoliacijai fotovoltinėse (PV) sistemose. Tai užtikrina elektros saugą ir neleidžia ilgalaikiam lankų susidarymui.

Ką sukelia fotovoltinių (PV) grandinės automatinių jungiklių praleidimas ar netinkamas taikymas?

Praleidimas ar neteisingas naudojimas padidina gaisro riziką, sistemos pažeidimą, prastovas ir taisyklių pažeidimus, dėl kurių gali būti taikomos baudos ir reikėti brangios remonto darbų.