Wyłącznik solarny - niezbędny element systemu fotowoltaicznego

Wybór wyłącznika obwodu solarnego jest łatwy do przeoczenia w systemie fotowoltaicznym i należy poświęcić trochę czasu, aby wybrać właściwe rozwiązanie. Nieodpowiednio dobrany wyłącznik automatyczny może powodować częste wyłączanie się urządzeń, przegrzanie, a nawet pożar systemu.

Dlatego w tym poście skupimy się na wyłączniku solarnym, od tego, jak działa, do tego, jak go wybrać. Możesz również poznać różnice między wyłącznikami solarnymi a bezpiecznikami. Przewijaj dalej.

Co to jest wyłącznik solarny?

Wyłącznik solarny chroni użytkownika poprzez zadziałanie i odcięcie zasilania w przypadku wystąpienia błędu. Wyłączniki do systemów solarnych są używane głównie do przełączania różnych typów obciążeń. Izolacja transformatora falowniki wymagają dwubiegunowego wyłącznika obwodu solarnego DC lub izolatora o wartości znamionowej 1,25-krotności prądu zwarciowego (Isc) panelu fotowoltaicznego i 1,2-krotności napięcia obwodu otwartego (Voc).

Wyłączniki solarne są ważną częścią systemu fotowoltaicznego. Pomiędzy prądem stałym a prądem przemiennym działa jako bariera. Bariera między panelem a zasilaniem prądem przemiennym jest niezbędna do instalacji i rutynowej konserwacji. Ochrona elektryczna wymaga zastosowania wyłączników solarnych.

Ponieważ alternatory mogą nadal działać, nawet jeśli ulegną awarii, wyłączniki solarne mają kluczowe znaczenie. Gdy są używane, mogą wymagać mniej konserwacji, są bardziej niezawodne i mają niższy wskaźnik awaryjności. Aby lepiej zrozumieć, dlaczego wyłączniki solarne są tak ważne dla systemów solarnych, na tym blogu postaramy się to zrobić. Wyłączniki automatyczne dla systemów solarnych są niezbędne do zagwarantowania jakości i trwałości paneli fotowoltaicznych.

Jak działa wyłącznik solarny?

Mechanizm ochrony termicznej

Podstawowe pytanie brzmi: jak właściwie działa wyłącznik solarny DC? Wyłączniki solarne DC wykorzystują zarówno termiczne, jak i magnetyczne metody ochrony.

Dzięki zabezpieczeniu termicznemu wyłącznik solarny wyłącza się w przypadku przekroczenia prądu znamionowego. Gdy generowane jest więcej ciepła, styki bimetaliczne nagrzewają się i rozszerzają. Zabezpieczenie termiczne pomaga, gdy prąd jest przeciążony.

Ochrona magnetyczna w wyłącznikach solarnych DC

W obecności zabezpieczenia magnetycznego w wyłączniku solarnym DC, wyłączy on wyłącznik solarny DC, gdy prąd zwarciowy jest obecny w dużych ilościach. Wyłączniki solarne DC mają zdolność do przerywania prądów zwarciowych nawet w ich najwyższym stadium. Zabezpieczenia magnetyczne w wyłącznikach solarnych DC są ważne, ponieważ zapobiegają zwarciom i innym usterkom.

Znaczenie paneli słonecznych i systemów pojazdów elektrycznych

Szczególnie w przypadku systemów z zainstalowanymi panelami fotowoltaicznymi, wyłączniki solarne mają kluczowe znaczenie. Obwód panelu słonecznego jest kosztowną częścią systemu. Dlatego bardzo ważne jest, aby chronić go za pomocą wyłącznika solarnego. Wszystkie obwody panelu fotowoltaicznego są podłączone do skrzynki łączącej. Dodatkowo wyłącznik solarny chroni obwody i panele.

Promieniowanie słoneczne odbierane przez fotowoltaiczne panele słoneczne może być przekształcane w prąd stały. Wyłączniki solarne DC są niezbędne w instalacjach fotowoltaicznych. Nawet niewielkie niedopasowanie może kosztować fortunę. W przypadku pojazdów elektrycznych ich akumulatory są ładowane za pomocą stacji ładowania pojazdów elektrycznych. System jest tu zgodny z prądem stałym. Dlatego w tych systemach należy zainstalować wyłączniki solarne DC, aby uniknąć wypadków.

Fotowoltaiczne panele słoneczne i pojazdy elektryczne dobrze ze sobą współpracują, ponieważ wykorzystują głównie prąd stały. Co więcej, konwersja prądu stałego na prąd przemienny nie jest obowiązkowa. Wyłączniki solarne DC ułatwiają sterowanie systemami automatyki. Ma to na celu zapewnienie szybkiej reakcji.

Jak zastosować wyłącznik solarny? 

Właściciele paneli słonecznych mogą wykorzystywać prąd stały w swoich domach do różnych celów. W takich przypadkach do ekranowania wymagany jest wyłącznik solarny DC. Konieczne jest opracowanie wielu różnych rozwiązań. Ponadto należy skonfigurować oddzielną skrzynkę bezpieczników, która zawiera wiele wyłączników zasilania słonecznego dla prądu przemiennego i stałego. Wyłącznik solarny ma możliwość sterowania kierunkiem prądu.
Dlatego też przypadkowe lub celowe zmiany kierunku mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa i uszkodzić ogniwa słoneczne. W przypadku świateł LED można je zasilać za pomocą diod elektroluminescencyjnych. Jednak funkcja ta może być wykonywana tylko w obecności prądu stałego.

Wyłącznik solarny VS bezpiecznik

Główna różnica między wyłącznikiem solarnym a bezpiecznikiem polega na tym, że wyłącznik solarny mechanicznie odcina połączenie, gdy obciążenie elektryczne przekroczy źródło zasilania. W ten sposób zapobiega się pożarom i innym problemom z podłączonym sprzętem. Z drugiej strony, jeśli prąd wejściowy jest większy niż wymagany, bezpiecznik zapobiega uszkodzeniu konkretnego urządzenia.

Możliwość ponownego użycia 

Jeśli prąd wejściowy jest większy niż prąd wymagany przez urządzenie, bezpiecznik przepali się, ale po tym nie będzie można go użyć. Z drugiej strony wyłączniki solarne działają poprzez mechaniczne wyzwalanie i odcinanie połączeń. Można je łatwo ponownie otworzyć, umożliwiając wielokrotne użycie. 

Zasady działania 

Bezpieczniki wykorzystują materiały przewodzące, a gdy prąd przekracza wymagany poziom, ich właściwości elektryczne i termiczne są zagrożone, podczas gdy wyłączniki solarne przerywają połączenie elektromagnetycznie. 

Czas reakcji 

Czas reakcji bezpiecznika wynosi 0,002 sekundy, podczas gdy czas reakcji wyłącznika solarnego wynosi od 0,02 do 0,05 sekundy. Ze względu na szybkość, z jaką topią się metalowe bezpieczniki, bezpieczniki mają przewagę nad wyłącznikami solarnymi, ponieważ szybciej przerywają przepływ prądu. Jednak ze względu na proces topnienia, bezpiecznik w końcu musi zostać wymieniony. Po odłączeniu obwodu wystarczy zresetować wyłącznik solarny.

Koszt

Koszty instalacji i konserwacji to główne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze systemu elektrycznego do domu. Instalacja wyłącznika solarnego w domu może być kosztowna. Wynika to z faktu, że komponenty wyłącznika solarnego są drogie, a system jest złożony. Kolejnym ważnym czynnikiem jest czas reakcji wyłącznika solarnego na wzrost zużycia energii elektrycznej w domu. Podczas przepięć sprzęt elektryczny może zostać uszkodzony, ponieważ wyłączniki solarne nie reagują na przepięcia przez kilka minut. Ponadto bezpieczniki mogą zapewnić wyższy poziom ochrony, ponieważ mogą niemal natychmiast zatrzymać przepływ energii. Wyłącznik automatyczny do instalacji solarnej może jednak nadal zapewniać dobrą ochronę, a wyłącznik automatyczny do instalacji solarnej został zaprojektowany z myślą o specyficznych potrzebach systemów zasilanych energią słoneczną.

Zastosowanie

Innym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, są różne zastosowania wyłączników i bezpieczników solarnych. Na przykład, bezpieczniki są zwykle używane w domach o umiarkowanym obciążeniu elektrycznym i urządzeniach elektronicznych o niskim poborze prądu. Wyłączniki solarne są natomiast stosowane w silnikach i innych ciężkich maszynach, które zużywają dużo energii elektrycznej. Jest to ważny czynnik, który należy wziąć pod uwagę w przypadku budynków, w których zwiększone obciążenie elektryczne może przewyższać tradycyjny system bezpieczników. Wyłącznik solarny chroni cały dom, a nie tylko jeden lub dwa urządzenia elektroniczne. Bezpieczniki obejmują tylko niektóre gadżety, a nie cały dom lub mieszkanie. Ma to kluczowe znaczenie przy wyborze skrzynki bezpiecznikowej i wyłącznika solarnego do instalacji solarnej lub wyłącznika solarnego.

Wyłącznik solarny pokaże swój stan pracy i czy wymaga serwisowania. Z drugiej strony bezpieczniki nie pokazują swojego stanu pracy.

Ochrona 

Wyłączniki solarne chronią domy i urządzenia przed przeciążeniami i zwarciami, podczas gdy bezpieczniki mogą obsługiwać tylko przeciążenia. Jest to ważna różnica, o której należy pamiętać przy wyborze.

Jak obliczyć wyłączniki solarne w Solar PV System?

Maksymalny ciągły prąd wyjściowy falownika jest mnożony przez ten współczynnik.

Na przykład 30A x 1,25 = 37,5A

Zaokrąglij rozmiar znamionowy określony w kroku 1 do najbliższego wspólnego rozmiaru wyłącznika solarnego.

Tak więc wzór to po prostu maksymalny prąd wyjściowy falownika pomnożony przez współczynnik bezpieczeństwa 125%, zaokrąglony do najbliższego rozmiaru wyłącznika.

Jak wybrać odpowiedni wyłącznik solarny?

Temperatura otoczenia wokół kabla

W przypadku systemów fotowoltaicznych kable są zwykle układane na zewnątrz (systemy na wolnym powietrzu, systemy na płaskim dachu itp.). Ogólnie zakłada się, że temperatura otoczenia na zewnątrz będzie wyższa niż temperatura instalacji w budynku. Ze względu na wzrost temperatury otoczenia zmniejsza się obciążenie prądowe. 

Wzajemne ogrzewanie wyłączników solarnych

W systemach fotowoltaicznych falowniki, które jednocześnie wprowadzają maksymalny prąd (jednoczesność), są również zwykle podłączone do sąsiedniego wyłącznika solarnego. Powoduje to szybsze nagrzewanie się wyłącznika solarnego, co może prowadzić do przedwczesnego wyzwolenia. Aby zapewnić odpowiednie odprowadzanie ciepła i zapobiec przedwczesnemu wyzwoleniu, należy zachować duże odstępy między poszczególnymi wyłącznikami solarnymi.

Aby obliczyć straty ciepła, współczynnik korekcji jest określony w danych technicznych wyłącznika solarnego. Na przykład dla rzędu dziewięciu urządzeń współczynnik korekcji może wynosić 0,77. Wyłącznik solarny o prądzie znamionowym 50 A będzie zachowywał się tak, jakby jego prąd znamionowy wynosił 0,77 x 50 A = 38,5 A.

Jeśli prąd ten jest niewystarczający, można użyć wyłącznika solarnego o wyższym prądzie znamionowym. Należy zawsze pamiętać, że w zależności od sytuacji (bez jednoczesności) bezpiecznik nie zadziała, dopóki nie osiągnie prądu znamionowego. W takim przypadku kabel połączeniowy musi mieć odpowiednią obciążalność prądową lub musi zostać wymieniony na kabel o większym przekroju.

Inną możliwością jest zwiększenie odległości między wyłącznikiem automatycznym a solarnym. Rozprasza to więcej ciepła, co zapobiega przypadkowemu wyzwoleniu.

Temperatura otoczenia przy wyłączniku obwodu solarnego 

Ze względu na opisaną wcześniej jednoczesność, ilość nagrzewania się rozdzielnicy, w której zainstalowany jest wyłącznik solarny, może przekraczać normalną wartość dla instalacji konwencjonalnej. Ponieważ rozdzielnica w systemie fotowoltaicznym jest zwykle instalowana na wolnym powietrzu, temperatura w rozdzielnicy jest wyższa. Dane dotyczące współczynników ekranowania dla tego efektu są określone w danych technicznych wyłącznika solarnego.

Typ podłączonego urządzenia

Odpowiednie charakterystyki danego falownika można znaleźć w instrukcji instalacji. Funkcja rozłączania obciążenia wyłącznika automatycznego do instalacji solarnej może być używana do odłączania falownika od sieci energetycznej pod obciążeniem. Wkładki bezpiecznikowe typu śrubowego, takie jak bezpieczniki DIAZED lub bezpieczniki NEOZED, nie mają właściwości odłączania obciążenia i dlatego mogą być używane jako zabezpieczenie kabli, ale nie mogą być używane jako odłączniki. Po odłączeniu pod obciążeniem element bezpiecznikowy może ulec zniszczeniu lub jego działanie może zostać zakłócone z powodu erozji styków. Nie jest wymagane żadne dodatkowe obciążenie między wyłącznikiem obwodu solarnego a falownikiem.

Liczba ciągów w izolatorze

Jeśli istnieją dwa bieguny, powinien istnieć tylko jeden ciąg. Jeśli są dwa bieguny, powinny istnieć dwa ciągi. Można wybierać spośród wielu paneli łańcuchowych izolatorów do przesyłania zewnętrznych prądów stałych. Pojedynczy tracker punktu maksymalnej mocy może być również używany jako konwerter, kompatybilny z uniwersalnymi falownikami łańcuchowymi z wbudowanymi izolatorami prądu stałego.

Rozmiar napięcia systemu

Izolator przenoszący napięcie robocze powinien mieć napięcie wyższe lub równe napięciu wymaganemu przez system. Najbardziej typowe specyfikacje to 1500V, UL508i 600V i IEC60947-3 1000V, chociaż falowniki jednofazowe podłączony do napięcia systemowego może zwykle działać przy napięciu 600 V. Napięcie systemowe trójfazowy falownik łańcuchowy może wynosić do 1000V i 1500V. To samo dotyczy scentralizowanych falowników.

Wnioski

Wyłączniki solarne DC są ważną częścią systemu fotowoltaicznego. Bez ich ochrony panele fotowoltaiczne mogą zostać łatwiej uszkodzone i może dojść do awarii systemu. Zarówno wyłączniki solarne AC, jak i wyłączniki solarne DC odgrywają odpowiednie role w systemie. Dlatego też oba są bardzo ważne dla prawidłowego działania. Jeśli przestrzegane są odpowiednie techniki okablowania, środki bezpieczeństwa, konserwacja i procedury, wyłącznik DC do paneli słonecznych może służyć jako znacząca ochrona wymagana w wielu systemach, takich jak panele fotowoltaiczne.
W zależności od mocy, panele fotowoltaiczne mogą być wyposażone w jedno lub więcej urządzeń. Do ochrony obwodu podłączonego do łącznika fotowoltaicznego wymagane są wyłączniki prądu stałego. Panele słoneczne mogą być używane z jednokierunkowymi wyjściami prądowymi, dzięki temu, że cała moc przez nie przepływa.
Jeśli istnieje wiele paneli zasilanych prądem stałym, należy zainstalować wiele wyłączników solarnych. Właściciele paneli słonecznych mogą wykorzystywać prąd stały w swoich domach do różnych celów. W takich przypadkach wyłącznik automatyczny dla paneli słonecznych jest niezbędny do ekranowania. Należy opracować wiele różnych rozwiązań. Dlatego mam nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się nieco więcej o wyłączniku zasilania słonecznego.