Швидке відключення - чудова вимога електробезпеки

Якщо ви щойно встановили систему сонячних панелей або розглядаєте її фотографії, ви можете помітити коробку з вимикачем, на якій написано "Швидке вимкнення". Але що означає швидке вимкнення? Чому це важливо для систем сонячних панелей?

Як ми всі знаємо, фотоелектричні (ФЕ) технології швидко розвиваються, і ми бачимо все більше і більше сонячних фотоелектричних панелей, що встановлюються на дахах житлових і комерційних об'єктів. Хоча обладнання для фотоелектричних панелей повинно бути сертифіковане на безпеку від ударів і пожеж, ці сертифікації не враховують усіх специфічних взаємодій з пожежниками, які працюють навколо масивів під час гасіння пожеж.

Багато країн усвідомили важливість заходів безпеки для гарантування безпечної експлуатації сонячних електростанцій та забезпечення безпечного доступу пожежників та інших аварійних служб до дахів. Ось тут і вступає в гру швидке відключення.

Вступ до швидкого вимкнення

Це вимога електробезпеки, встановлена Національним електричним кодексом (NEC) для систем сонячних панелей. Простіше кажучи, це швидкий спосіб вимкнути систему сонячних панелей на даху.

Національна асоціація пожежної охорони (NFPA) включила вимогу швидкого вимкнення в NEC, щоб убезпечити працівників служб швидкого реагування. Сподіваємося, ваш будинок ніколи не загориться, і вам навіть не доведеться турбуватися про функцію швидкого вимкнення - але якщо це станеться, пожежники зможуть використовувати рішення швидкого вимкнення, щоб вимкнути вашу систему сонячних панелей, якщо їм потрібно буде потрапити на ваш дах. Дивно, але це не завжди відбувається при простому вимкненні сонячного інвертора: при деяких налаштуваннях сонячного інвертора дроти і ланцюги можуть зберігати енергію, навіть коли сонячний інвертор вимкнений, що збільшує ризик ураження електричним струмом для пожежників, які працюють на дахах або горищах. Вимикач швидкого вимкнення дозволяє пожежникам фізично висмикнути вимикач менш ніж за хвилину, знизивши напругу системи сонячних панелей до безпечного рівня.

Вимога швидкого вимкнення, найбільш знайома інсталяторам сьогодні, була вперше введена в 2014 році; серед іншого, норма встановлює стандарт для швидкого зниження напруги будь-якого провідника (тобто матеріалу в дроті або кабелі, що протікає через нього), якщо ці провідники розташовані на відстані більше 10 футів за межами масиву або довжиною не менше 5 футів всередині будівлі. Останні правила, NEC 2017, просувають ці стандарти на крок далі: Нові правила зменшують вимоги до замикаючої межі, включаючи будь-який провідник, розташований в межах 1 футу від сонячної батареї або довжиною більше 3 футів у вашому домі.

Фактично, зміни NEC 2017 року передбачають, що швидке відключення повинно відбуватися на одному сонячному модулі, а не на всій сонячній батареї. Важливо, що NEC не є федеральним законом - окремі штати можуть приймати і виконувати його, так само як і окремі міста чи муніципалітети. Це означає, що вимоги до швидкого вимкнення у вашому штаті можуть відрізнятися від вимог сусідніх штатів (ми поговоримо про це пізніше).

Які юридичні вимоги до швидкого закриття?

Це вимога Національного електричного кодексу (NEC). Кожні три роки NEC видає оновлений набір вимог до безпечних електричних систем. NEC не є федеральним документом, і кожен штат приймає кодекс у власний час і на власний розсуд. Деякі штати обирають окремий загальнодержавний електротехнічний кодекс.

Якщо ви живете в штаті, де використовується стандарт NEC 2014 або вище, ваша сонячна система повинна відповідати вимогам NEC щодо швидкого вимкнення, щоб пройти остаточну перевірку вашої системи і підключити її до інженерних мереж та електроживлення.

Нижче наведено огляд різних редакцій Національного електротехнічного кодексу для швидкого вимкнення:

НЕК 2014

У 2014 році, коли був прийнятий перший набір правил, що вимагав, щоб будь-який провідник (тобто матеріал, через який проходить дріт або кабель) знаходився на відстані більше 10 футів за межами масиву або щонайменше 5 футів всередині будівлі, був встановлений вимикач швидкого відключення, який вимагав швидкого зниження напруги в аварійних ситуаціях.

NEC 2017

У 2017 році норма була переглянута і розширена, включивши замикання на рівні окремих сонячних модулів, а не на рівні всієї сонячної батареї. Ця зміна означає, що ви повинні знеструмити будь-який провідник на відстані 1 фута від масиву до 80 вольт за 30 секунд за допомогою вимикача швидкого вимкнення, а не 10 футів, як було передбачено стандартом NEC 2014 року.

NEC 2020

З нещодавнім оновленням нормативної бази мало що змінилося. Найпомітнішою зміною є загальні рекомендації для всієї мережі. Замість системи швидкого вимкнення, зареєстрованої або маркованої UL, тепер потрібна система контролю фотоелектричної небезпеки (PVHCS), зареєстрована або маркована UL.

Три способи виконати вимоги НЕК на 2017 рік

Встановіть систему швидкого вимкнення, що входить до переліку або має відповідне маркування

Слово "перелічені" походить від оригінальної назви програми сертифікації UL століття тому. У Національних електротехнічних правилах використовується слово "перелічені", але не вказується, що продукти та системи повинні бути сертифіковані UL - натомість йдеться про основні характеристики організацій, які надають послуги з сертифікації. Очевидно, що UL вважає, що виробники повинні мати сертифікат UL, щоб їхню продукцію можна було швидко зупинити, але так само вважають і інші національно визнані випробувальні лабораторії.

UL дуже активно співпрацювала з галуззю та іншими зацікавленими сторонами, такими як спільнота реагування на надзвичайні ситуації, щоб розробити ці вимоги, намагаючись надати таку ж впевненість рятувальникам, які взаємодіють з цими системами, коли вони виконують свій життєво важливий обов'язок щодо захисту суспільства, людей та майна, і UL хоче зробити їх максимально безпечними.

На виставці Solar Energy International 2019 багато виробників сонячних інверторів та обладнання для швидкого відключення продемонстрували свої сертифікати SunSpec. SunSpec розробила важливі протоколи для зв'язку між різними пристроями під час швидкого вимкнення, але не є державним органом, як UL. Просто побачити етикетку SunSpec не означає, що інсталятор знає, що продукт сертифікований за стандартом NEC 2017 Rapid shutdown.

Інша частина першого варіанту відповідності, маркування об'єкта, стосується обмеженої інженерної оцінки, яка виконується після встановлення на конкретному об'єкті. Якщо установка відповідає вимогам NEC 2017, вона може бути маркована як система швидкого відключення, якщо це дозволено AHJ.

Встановіть систему, яка може знизити напругу до 80 В за 30 секунд

Мікроінвертори часто вважають, що вони ідеально підходять для швидкого вимкнення, оскільки вони перетворюють високовольтне джерело постійного струму в більш низьковольтне, безпечне джерело змінного струму, напруга якого може знизитися до 80 В за 30 секунд. Однак, за словами Бойса, NEC 2017 року спеціально не обговорювала мікроінвертори як спосіб задовольнити вимоги до швидкого вимкнення.

Деякі мікроінвертори спроектовані таким чином, щоб мати ємність на передньому кінці ланцюга, тому, якщо інспектор фактично не вимірює напругу, немає способу дізнатися, чи не перевищує вона межу 80 В. UL заздалегідь провів ці випробування, щоб переконатися, що деякі мікроінвертори можуть відповідати пороговому значенню 80 В, але тестування після встановлення сонячного інвертора є складним завданням.

Установка BIPV: Уникайте металевих компонентів та заземленого металу

Під час встановлення системи BIPV не встановлюйте металеві компоненти, не встановлюйте відкриті провідники та не встановлюйте ближче 8 футів від заземленого металу.

Сонячна черепиця, плитка або інші вбудовані в будівлі фотоелектричні системи (BIPV), які не містять металевих частин або оголених провідників, а також не знаходяться поблизу заземленого металу, можуть відповідати вимогам NEC 2017. Ці системи ізольовані від заземлення та струмопровідних компонентів.

Що таке система швидкого вимкнення?

У системі швидкого вимкнення є кілька важливих компонентів, задіяних у системі швидкого вимкнення:

По-перше, це пристрій швидкого вимкнення (RSD). Пристрої швидкого відключення - це тип силових електронних модулів (MLPE) або мікроінверторів, які встановлюються на задній панелі сонячних модулів. Вони оснащені технологією, яка може вимикати і знижувати вихідну напругу в усій сонячній системі, щоб відповідати правилам швидкого вимкнення фотоелектричних модулів. Прикладом продукту є Tigo TS4-A-F або 2F, який є нашим MLPE тільки з підтримкою швидкого вимкнення, але Tigo пропонує кілька варіантів MLPE з підтримкою швидкого вимкнення.

Інший компонент - це ініціатор. Ініціатор швидкого вимкнення робить саме те, що випливає з назви. Цей пристрій зазвичай має вигляд кнопки аварійної зупинки (e-stop), яка знаходиться в інверторі. Як правило, швидке вимкнення може бути ініційоване двома способами: вручну (за допомогою кнопки e-stop) або автоматично (втрата живлення від мережі).

Нарешті, в системі швидкого вимкнення вам знадобиться сонячний інвертор. Сонячний інвертор - це пристрій, який перетворює електроенергію, вироблену сонячними модулями, в корисну енергію для вашого будинку (докладніше про цей процес читайте в нашому попередньому блозі). Багато ініціаторів швидкого вимкнення знаходяться всередині сонячного інвертора.

Ці три компоненти називаються фотоелектричним обладнанням швидкого вимкнення (PVRSE). Це обладнання, яке використовується в системі швидкого вимкнення, що знижує напругу до безпечного рівня. Національний електротехнічний кодекс США вимагає, щоб PVRSE і PVRSS були внесені до списку UL для цілей швидкого вимкнення.

Чи всі інвертори мають функцію швидкого вимкнення?

Деякі сонячні інверторні системи сумісні з функцією швидкого вимкнення на рівні модуля (NEC 2017 і пізніші версії), тоді як інші потребують додаткових компонентів для швидкого вимкнення.

Мікроінвертори та системи оптимізації потужності є найпопулярнішими сонячними інверторами для домашніх сонячних панелей у Сполучених Штатах. На щастя, і мікроінвертор, і оптимізатор потужності працюють в польових умовах на платі акумулятора і мають вбудовану функцію швидкого вимкнення.

Якщо ви встановлюєте перетворювач серії самостійно, вам також може знадобитися встановити силову електроніку на рівні модуля (MLPE), щоб відповідати стандартам NEC 2017 або NEC 2020. Для цього достатньо з'єднати оптимізатор потужності зі стрінговим сонячним інвертором. Однак оптимізатори потужності - не єдиний варіант для швидкого вимкнення - оскільки все більше штатів починають приймати NEC 2017, багато виробників стрінгових сонячних інверторів та інших сонячних компаній розробили нові технології MLPE з можливістю швидкого вимкнення. У багатьох випадках ці MLPE, створені спеціально для швидкого вимкнення, можуть бути більш економічним варіантом, ніж встановлення оптимізатора потужності або мікроінвертора.

Навіщо потрібен пристрій швидкого вимкнення?

Це важливо для сонячних систем, встановлених на дахах. Незважаючи на те, що труби від панелі до панелі абсолютно безпечні, існують окремі випадки, коли ці труби можуть бути пошкоджені сонцем. Якщо це станеться, будь-хто, хто знаходиться поруч із системою, може опинитися під напругою, що може призвести до небезпечної ситуації. Але за допомогою функції швидкого відключення аварійний персонал може швидко відключити живлення цих труб, забезпечуючи безпечний доступ до місць навколо сонячної системи.

Провідники системи сонячних панелей заряджаються щоразу, коли світить сонце. Без цього пристрою немає безпечного способу вимкнути струм, що протікає через ці провідники.

Більшість людей може подумати, що вони можуть відключити електроенергію, просто вимкнувши сонячний інвертор, але це не так. Сонячні панелі продовжуватимуть виробляти електроенергію. Кабелі сонячних панелей все одно вироблятимуть електроенергію.

Цей заряджений струм створює ризик ураження електричним струмом для всіх, хто контактує з системою сонячних панелей, включаючи рятувальників, які можуть мати справу з надзвичайними ситуаціями на даху вашого будинку.

Пожежники піддаються особливому ризику, оскільки вони часто вентилюють палаючі будівлі, свердлячи отвори в дахах або стінах, що може призвести до прямого контакту з провідниками або проводами в системах сонячних панелей.

Solar Rapid відключення вирішує цю проблему, вимикаючи систему сонячних панелей протягом хвилини, усуваючи ризик ураження електричним струмом будь-кого на даху.

Висновок

Вимоги щодо швидкого вимкнення приймаються у всьому світі для захисту пожежників, які працюють біля сонячних фотоелектричних установок. NEC вимагає, щоб напруга була знижена до безпечного рівня за допомогою серії пристроїв (PVRSE), які складають систему швидкого відключення (PVRSS). Інвертори, пускачі та пристрої швидкого відключення, такі як MLPE або мікроінвертори, є необхідними компонентами для дотримання вимог NEC.

Це вимога безпеки, накладена Національним електричним кодексом США (NEC), яка вимагає, щоб вимикачі на сонячних панелях могли відключати електроенергію, що протікає через систему. Швидке вимкнення знижує напругу провідників у дротах і кабелях, захищаючи ваш будинок від швидкого загоряння.

Крім того, він захищає тих, хто першим реагує, наприклад, пожежників, дозволяючи їм швидко відключити живлення в провідниках, що дає їм змогу безпечно отримати доступ до ділянок поблизу системи.

Швидке відключення сонячної системи підходить тільки для сонячні системи встановлені на даху. Якщо ви зацікавлені у встановленні сонячної системи у себе вдома, сподіваємося, цей твіт допоміг вам зрозуміти, як швидко вимкнути і підвищити безпеку вашої сонячної системи.