Zabezpieczenia bezpiecznikowe łańcuchów i paneli fotowoltaicznych: kontekst zastosowania i weryfikacja

W niniejszym przewodniku aplikacyjnym wyjaśniono, co należy sprawdzić w punktach podłączenia przewodów i tablic. Nie określa on wartości znamionowej bezpiecznika ani nie sugeruje, że każda instalacja fotowoltaiczna wymaga takiego samego schematu zabezpieczeń. Ostateczny projekt zależy od dokładnych danych modułów, instrukcji falownika, warunków panujących w miejscu instalacji oraz obowiązujących przepisów elektrycznych.

Przedstaw schemat architektury źródła energii fotowoltaicznej

Należy narysować każdy ciąg, łącznik, wyjście z paneli słonecznych oraz podłączony za nimi falownik lub urządzenie prądu stałego. Należy zaznaczyć liczbę ciągów połączonych równolegle oraz wszelkie alternatywne ścieżki, którymi może przepływać prąd zwrotny do uszkodzonego ciągu. Konieczność zastosowania zabezpieczenia przed nadprądem w ciągu zależy od dostępnego prądu zwrotnego oraz ograniczeń urządzeń, a nie wyłącznie od tego, że obwód jest obwodem fotowoltaicznym.

Należy podać dane modułu, w tym prąd zwarciowy, napięcie w obwodzie otwartym oraz maksymalną wartość znamionową bezpiecznika szeregowego lub inne ograniczenia podane przez producenta, jeśli zostały określone. Wersję dokumentacji modułu należy zachować w pliku projektowym. Układ składający się z jednego ciągu zachowuje się inaczej niż łącznik zawierający wiele ciągów, ponieważ inne ciągi mogą przyczyniać się do wystąpienia usterki.

Należy odnotować sposób podłączenia ciągów do skrzynek łączących, określić, czy zgodnie z projektem obiektu obie polaryzacje wymagają zabezpieczenia, oraz zapisać schemat uziemienia. Nie należy kopiować rozmieszczenia bezpieczników z innego projektu bez sprawdzenia jego topologii źródłowej. Zmiana liczby równoległych ciągów może wpłynąć na wielkość dostępnego prądu wstecznego i wymagać ponownej analizy.

Rozróżnij pozycje w ciągu znaków i tablicy

Pozycja bezpiecznika łańcuchowego zabezpiecza odgałęzienie w sieci równoległej zgodnie z projektem systemu. Pozycja bezpiecznika na wyjściu zespołu znajduje się bliżej łącznego wyjścia i może charakteryzować się innym prądem znamionowym oraz obciążeniem awaryjnym. Nie należy zakładać, że ten sam typ korpusu wkładki bezpiecznika jest odpowiedni dla obu lokalizacji bez sprawdzenia zgodności danych dotyczących prądu, napięcia i zdolności wyłączania.

Należy skorzystać z tabeli dostosowanej do konkretnej lokalizacji: identyfikator obwodu, prąd znamionowy, napięcie maksymalne, przewidywany prąd zwarciowy, przekrój przewodu, uchwyt oraz warunki eksploatacji. Tabela jasno wskazuje, czy proponowane połączenie należy do jednego ciągu, do wyjścia łączonego, czy do pomocniczego obwodu prądu stałego. Strony dostawców można wówczas ocenić pod kątem właściwej pozycji.

Norma IEC 60269-6 dotyczy wkładów topikowych przeznaczonych do zabezpieczania ciągów i paneli fotowoltaicznych. Jej zakres potwierdza, że zabezpieczenia fotowoltaiczne podlegają dodatkowym wymaganiom, nie określa jednak, czy konkretny kod zamówieniowy firmy RITOKS odpowiada określonej wartości znamionowej lub certyfikacji. Należy zażądać dokładnej karty katalogowej wkładu topikowego.

Sprawdź maksymalne napięcie stałe w danym miejscu

Napięcie w obwodzie otwartym łańcucha fotowoltaicznego zmienia się w zależności od temperatury i konfiguracji. Projektant powinien obliczyć maksymalne napięcie systemowe odpowiednie dla danej lokalizacji i porównać je z dokładnymi wartościami znamionowymi wkładów topikowych i uchwytów prądu stałego. Nie wystarczy uwzględnić napięcia nominalnego modułu ani napięcia roboczego falownika.

Należy sprawdzić, czy cały zestaw jest dostosowany do parametrów systemu: wkładka bezpiecznikowa, uchwyt, zaciski, izolacja przewodu oraz obudowa. Wkładka bezpiecznikowa o wysokim napięciu znamionowym prądu stałego nie zwiększa parametrów uchwytu o niewystarczających parametrach znamionowych. Nie należy łączyć elementów wyłącznie na podstawie wymiarów wkładek.

Należy sprawdzić, czy parametry znamionowe produktu są zgodne z przewidywaną polaryzacją i warunkami instalacji. Dokładną kombinację łącza i uchwytu należy dobrać zgodnie z instrukcjami producenta. Ogólnego przeznaczenia bezpiecznik prądu przemiennego o tym samym rozmiarze nie można zastąpić łączem prądu stałego przystosowanym do instalacji fotowoltaicznej bez odpowiednich dowodów.

Należy osobno przeanalizować tryb pracy normalnej i tryb pracy awaryjnej

Należy podać maksymalny prąd ciągły, jaki bezpiecznik może przepuszczać w zainstalowanej obudowie, oraz przewidywany prąd zwarciowy, który musi przerwać. Przy doborze bezpiecznika należy również uwzględnić ograniczenia chronionego modułu lub przewodu. Ograniczenia te mogą być sprzeczne; wyższa wartość znamionowa prądu pozwala uniknąć fałszywych wyzwaleń, ale jednocześnie zmniejsza poziom ochrony sprzętu.

Źródła energii fotowoltaicznej mogą generować prądy zwarciowe o innych charakterystykach niż konwencjonalne źródła prądu przemiennego. Należy poprosić o dokumentację dotyczącą zastosowań gPV oraz dane dotyczące przerywania prądu, odnoszące się do danego systemu. Informacja o wysokiej zdolności wyłączania podana w nagłówku nie mówi nic o zachowaniu bezpiecznika przy niższych prądach zwarciowych ani w konkretnych warunkach napięcia stałego i temperatury.

Należy uwzględnić temperaturę wewnątrz skrzynki łączącej oraz wszelkie ograniczenia mocy wynikające z grupowania urządzeń lub ich sąsiedztwa. Na zdolność do przewodzenia prądu ciągłego mogą mieć wpływ temperatura otoczenia oraz jakość styków uchwytu. W ostatecznym projekcie należy kierować się instrukcjami dotyczącymi łączników i uchwytów, zamiast zakładać, że parametry laboratoryjne mają bezpośrednie zastosowanie w zatłoczonej obudowie zewnętrznej.

Traktuj wkładkę bezpiecznikową i uchwyt jako jeden zespół

Należy dopasować wymiary fizyczne, zakres prądu, napięcie stałe, zaciski oraz wymagania termiczne, aby dobrać odpowiedni wkład bezpiecznika i uchwyt. Wkład, który pasuje pod względem mechanicznym, może nadal stanowić niedozwoloną kombinację. Należy poprosić producenta o potwierdzenie zgodności tej kombinacji oraz o informacje dotyczące wszelkich ograniczeń związanych z montażem lub wymianą.

Należy rozważyć, w jaki sposób personel techniczny będzie rozpoznawał i wymieniał przepalony bezpiecznik. Należy oznaczyć położenia przewodów, zapisać kody zamówieniowe części zamiennych w dokumentacji rozdzielnicy oraz zapewnić procedurę bezpiecznego odłączenia zasilania. Uchwyt bezpiecznika nie pełni automatycznie funkcji odłącznika obciążeniowego; należy oddzielnie sprawdzić każdą funkcję przełączającą.

Podczas konserwacji należy sprawdzić stan styków uchwytu, moment dokręcenia przewodów oraz szczelność obudowy. Uszkodzenia termiczne lub korozja mogą wpłynąć na rezystancję stykową. Wymiana samego wkładka bez usunięcia uszkodzeń uchwytu może spowodować, że zespół nie będzie działał niezawodnie.

Rejestr zastosowań bezpieczników fotowoltaicznych

Każdą kontrolę należy powiązać z konkretnym kodem zamówienia. Jeśli dostawca falownika lub modułów określa warunek zabezpieczenia, należy porównać go z propozycją bezpiecznika i zachować dokument źródłowy. Nierozstrzygnięty warunek powinien pozostać w toku przeglądu projektu, a nie być przekształcany w przybliżoną wartość znamionową.

W jaki sposób opcje RITOKS są uwzględniane w przeglądzie

Ten Kategoria wkładów bezpiecznikowych prądu stałego to punkt wyjścia. To Seria łączników gPV 10×38, Seria łączników gPV 10×65 oraz Seria bezpieczników słonecznych MGPV stanowią opcje komercyjne, a nie automatycznie zamienne zespoły łączników i uchwytów.

Prosimy o przesłanie schematu jednożyłowego instalacji fotowoltaicznej, danych dotyczących modułów, maksymalnego napięcia w systemie, analizy usterek i prądów, planu rozmieszczenia uchwytów oraz warunków środowiskowych za pośrednictwem Kontakt z firmą RITOKS. Należy poprosić o dokładne dane i potwierdzenie zgodności. Dzięki temu dostawca będzie mógł zająć się konkretnym ciągiem znaków lub pozycją w tablicy, a nie ogólnym zapytaniem o “bezpiecznik solarny”.

Przegląd zmian w trakcie trwania projektu

Ochronę instalacji fotowoltaicznej należy zweryfikować w przypadku rozbudowy panelu, zmiany podłączenia ciągów lub podłączenia do innego wejścia falownika. Dodanie kolejnego ciągu równoległego zmienia źródła dostępne do zasilania zwrotnego w przypadku awarii. Wymiana modułu na inny o odmiennych charakterystykach prądowych lub napięciowych może unieważnić obliczenia, nawet jeśli pasuje on do tej samej ramy. Należy odnotować założenia, które doprowadziły do pierwotnego harmonogramu bezpieczników, aby zespoły konserwacyjne wiedziały, które zmiany wymagają przeprojektowania.

Należy poprosić instalatora o oznaczenie każdego wejścia łącznika oraz o zachowanie rysunku jednoliniowego zgodnego ze stanem faktycznym. Rysunek powinien zawierać kod kolejności połączeń, kod kolejności uchwytów, układ biegunowości oraz obsługiwany obwód. Jeśli w obiekcie znajduje się kilka układów fotowoltaicznych budowanych etapami, należy je rozróżnić według wersji; ogólna etykieta “bezpiecznik PV” na półce z częściami zamiennymi nie wystarczy, aby zapobiec wymianie na element o tym samym rozmiarze, ale o niewłaściwym parametrze znamionowym.

Po zadziałaniu bezpiecznika należy ustalić przyczynę przed włożeniem nowego wkładu. Należy sprawdzić izolację przewodów, złącza, styki uchwytu oraz dany ciąg. Zadziałanie bezpiecznika może wskazywać na utrzymującą się usterkę lub uszkodzony uchwyt. Personel konserwacyjny musi stosować zatwierdzoną dla danego obiektu procedurę odłączenia i weryfikacji, ponieważ ciąg fotowoltaiczny może pozostawać pod napięciem w świetle dziennym po wyłączeniu falownika.

Pytania dotyczące zamówień publicznych, które pozwalają zachować precyzję przeglądu

Porównując oferty, należy poprosić o pełne, aktualne informacje dotyczące łącza, dowody potwierdzające odporność na przerwy w zasilaniu prądem stałym oraz deklarację zgodności z odpowiednią normą dla konkretnego kodu zamówieniowego. Należy poprosić o instrukcję montażu odpowiedniego uchwytu oraz wykaz dopuszczonych akcesoriów. Jeśli dostawca proponuje korpus o innych wymiarach, należy poprosić o zaktualizowany schemat rozmieszczenia elementów w panelu oraz weryfikację termiczną, zamiast traktować tę zamianę jako zwykłą alternatywę cenową.

Należy poprosić inżyniera o zaznaczenie każdej proponowanej zamiany w schemacie obwodu: położenie, maksymalne napięcie, prąd znamionowy, przewidywana awaria, warunki otoczenia oraz wartości graniczne dla chronionych urządzeń. Bezpiecznik o “wyższej wartości znamionowej” niekoniecznie jest bardziej odpowiedni. Wyższa wytrzymałość napięciowa nie gwarantuje odpowiedniej ochrony przed prądem, a wyższa wytrzymałość prądowa może osłabić ochronę modułów lub przewodów.

W przypadku łącznika przeznaczonego do użytku na zewnątrz należy w zapytaniu uwzględnić warunki ekspozycji obudowy oraz środowisko pracy. Przedostawanie się wody, promieniowanie ultrafioletowe oraz wahania temperatury mogą mieć wpływ na plan montażu i konserwacji, nawet jeśli sam wkład bezpiecznikowy został dobrany pod kątem parametrów elektrycznych. Dane techniczne obudowy i uchwytu powinny odpowiadać rzeczywistej instalacji, a nie jedynie elementowi przetestowanemu w warunkach laboratoryjnych.

Najczęściej zadawane pytania

Czy każdy ciąg fotowoltaiczny wymaga bezpiecznika?

Samo słowo “PV” nie daje jednoznacznej odpowiedzi. Potrzeba ta zależy od zasilania zwrotnego z równoległych źródeł, ograniczeń modułów oraz obowiązujących zasad dotyczących instalacji. Należy zapoznać się z rzeczywistą architekturą instalacji.

Czy napięcie znamionowe połączenia gPV jest wystarczające do zatwierdzenia zestawu?

Nie. Należy sprawdzić uchwyt, okablowanie, obudowę oraz dokładną zgodność połączeń przy maksymalnym napięciu i natężeniu prądu stałego występujących w danym miejscu.

Czy bezpiecznik klimatyzacji o tym samym rozmiarze może zastąpić łącznik fotowoltaiczny?

Nie należy tego zakładać. Należy sprawdzić, czy dane urządzenie posiada zabezpieczenie przed przerwaniem zasilania prądem stałym w instalacji fotowoltaicznej oraz czy istnieją dowody potwierdzające jego zastosowanie.

Podsumowując

Wybór bezpieczników dla ciągów i paneli fotowoltaicznych należy rozpocząć od analizy topologii źródła zasilania oraz zjawiska przepływu prądu wstecznego. Następnie należy sprawdzić napięcie, prąd, czas wyłączenia oraz kompatybilność uchwytów bezpieczników dla każdej konkretnej lokalizacji. Nazwa rodziny produktów jest przydatna przy doborze, jednak to analiza systemu decyduje o architekturze zabezpieczeń.

Bibliografia

• IEC, norma IEC 60269-6 – Wymagania uzupełniające dotyczące wkładek bezpiecznikowych do instalacji fotowoltaicznych.
• IEC, norma IEC 62548-1 – wymagania dotyczące projektowania układów fotowoltaicznych (należy sprawdzić, które wydanie ma zastosowanie oraz jakie są lokalne przepisy).