كيفية توصيل صندوق تقاطع الألواح الشمسية

مقدمة

يعتبر توصيل صندوق توصيل الألواح الشمسية هو الأساس الحاسم لموثوقية وسلامة أي نظام كهروضوئي (PV). سواء كنت تقوم بتركيب مجموعة صغيرة سكنية أو نظام تجاري أكبر، فإن فهم كيفية توصيل وتوصيل الألواح الشمسية بشكل صحيح يؤثر بشكل مباشر على كفاءة النظام وطول عمره، والأهم من ذلك، السلامة. تعتبر صناديق التوصيل الموصلة بشكل غير صحيح سببًا رئيسيًا للحرائق المتعلقة بالطاقة الشمسية والأعطال الكهربائية وإلغاء الضمان.

يرشدك هذا الدليل الشامل خلال كل خطوة من العملية، بدءًا من إعداد كابلات PV المقاومة للأشعة فوق البنفسجية وحتى تأمين موصلات MC4 بتقنيات احترافية. ستتعلم نفس معايير السلامة التي يستخدمها المثبتون المعتمدون في جميع أنحاء العالم، جنبًا إلى جنب مع أفضل الممارسات الصناعية التي تلبي NEC 690 و IEC 61010 اللوائح.

ما هو صندوق توصيل الألواح الشمسية؟

صندوق توصيل الألواح الشمسية هو العلبة الكهربائية المحكمة الإغلاق المثبتة في الجزء الخلفي من كل وحدة شمسية. يخدم ثلاث وظائف حاسمة:

1. مركز الاتصال: يدمج صندوق التوصيل الأسلاك الداخلية للوحة مع كابلات PV الخارجية، ويوجه الطاقة إلى العاكس الخاص بك أو صندوق التجميع.
2. مكون السلامة: يضم ثنائيات تجاوز تمنع “النقاط الساخنة” (مناطق الحرارة الزائدة) عندما يتم تظليل لوحة واحدة بينما تكون اللوحات الأخرى في الشمس الكاملة.
3. الحماية من الطقس: يضمن الغلاف المحكم والمصنف IP65/IP67 عدم قدرة الرطوبة والغبار والحشرات على تآكل أو إتلاف المكونات الكهربائية الداخلية.

يعد فهم هذه الوظائف أمرًا ضروريًا لأن الأخطاء في توصيل صندوق التوصيل يمكن أن تؤدي إلى:

• حوادث القوس الكهربائي (قد تكون قاتلة)
• التآكل الناجم عن الرطوبة والدوائر القصيرة
• انخفاض إنتاج النظام بنسبة 15-30٪
• فشل النظام الكامل

الأدوات والمواد التي ستحتاجها

قبل البدء في أي عمل أسلاك، اجمع الأدوات القياسية الصناعية التالية:

أداة/مادة	المواصفات	الغرض	لماذا هذا مهم
سلك PV	10 AWG، مصنف USE-2 أو PV، مقاوم للأشعة فوق البنفسجية	الموصل الرئيسي	يقلل الكابل القياسي من انخفاض الجهد؛ السلك غير المقاوم للأشعة فوق البنفسجية يتحلل في ضوء الشمس
أدوات تعرية الأسلاك	نموذج دقيق، تحمل 1/16 بوصة	كشف النحاس النظيف	يؤدي خدش الموصل إلى إنشاء نقاط ضعف ومناطق تآكل
مفك براغي مسطح الرأس	3/16 بوصة أو 1/4 بوصة	افتح غطاء صندوق التوصيل	يمكن أن يؤدي الحجم الخاطئ إلى تجريد رؤوس البراغي
أداة تجعيد MC4	نمط السقاطة، وليس كماشة	تجعيد المسامير الذكور/الإناث	تضمن أدوات التجعيد ذات السقاطة ضغطًا ثابتًا “محكمًا للغاز”
أنابيب الانكماش الحراري	مبطنة بمادة لاصقة، مقاومة للأشعة فوق البنفسجية	عزل مقاوم للماء	يخلق حاجزًا ثانويًا للرطوبة
مفاتيح ربط MC4	Staubli الأصلي أو ما يعادله	شد صواميل الغدة	يمنع الإفراط في عزم الدوران وتلف الموصل
مقياس متعدد	أوضاع DCV + المقاومة	اختبار القطبية والأعطال	ضروري للتحقق من السلامة
قفازات معزولة	مصنفة 1000 فولت	حماية شخصية	لا يمكن لمس التيار المستمر بأمان بدون قفازات
مفك عزم الدوران	نطاق 0.5-2.5 نيوتن متر	تثبيت الكتلة الطرفية	الوصلات المفكوكة هي السبب الرئيسي للحرائق الشمسية

نصيحة محترف: يستخدم العديد من المتخصصين في الطاقة الشمسية قفازات “العمل البارد” (مطاط مدعوم بالقطن) فوق القفازات المعزولة لتحسين البراعة مع الحفاظ على الحماية.

الخطوة 1: السلامة أولاً - فهم المخاطر

الألواح الشمسية “تعمل دائمًا” في ضوء النهار. حتى في يوم غائم أو عندما تكون مظللة جزئيًا، فإنها تولد جهدًا خطيرًا للتيار المستمر.

تدابير السلامة الحاسمة:

1. قم بتغطية اللوحة: ضع قطعة قماش مشمعة أو من الورق المقوى غير شفافة فوق المجموعة الشمسية لوقف توليد الطاقة. قم بقياس الجهد قبل البدء؛ يجب أن يقرأ صفرًا.
2. افصل عوازل التيار المستمر: إذا كان نظامك يتضمن مفتاح فصل DC (بين الألواح والعاكس)، قم بتبديله إلى “إيقاف التشغيل” وتحقق عبر مقياس متعدد.
3. استخدم أدوات معزولة: مفكات البراغي المعدنية القياسية توصل الكهرباء. استخدم الأدوات المصنفة للعمل الكهربائي بجهد 1000 فولت.
4. ارتدِ معدات الوقاية الشخصية: القفازات المعزولة والنظارات الواقية والأحذية ذات النعال المطاطية إلزامية.
5. لا تعمل بمفردك أبدًا: يجب أن يكون هناك شريك حاضر يمكنه الاتصال بخدمات الطوارئ إذا لزم الأمر.

لماذا هذا مهم: يمكن أن يؤدي انزلاق واحد أثناء حمل سلك يعمل بالتيار المستمر إلى الرجفان البطيني (VF). غالبًا ما يكون جهد التيار المستمر للألواح الشمسية، حتى من مصفوفة صغيرة تتراوح بين 2-3 كيلو وات، 300-600 فولت - وهو أعلى بكثير من عتبة 50 فولت التي تعتبر قاتلة.

الخطوة 2: تحضير موصلات الخلايا الكهروضوئية

يبدأ فشل العديد من التركيبات من إعداد الأسلاك بشكل غير صحيح.

الإجراء التفصيلي:

1. القياس والقطع: قطع قطعتين من سلك PV عيار 10- واحدة للطرف الموجب، وواحدة للسالب. أضف 6-12 بوصة من الطول الإضافي للسماح بالصيانة المستقبلية دون إعادة تمديد سلك جديد.
2. تجريد السلك: باستخدام أداة تجريد الأسلاك الدقيقة:
   • اضبط أداة التعرية على 10 AWG.
   • أدخل طرف السلك وقم بتدوير أداة التعرية 2-3 مرات.
   • اسحب العازل بضغط لطيف.
   • اكشف 1/4 إلى 1/2 بوصة (6-12 مم) من النحاس العاري.
   • هام: لا تقم بقطع أو جرح أي خيوط نحاسية - كل جرح يقلل من سعة التيار.
3. فحص النحاس: انظر إلى الطرف المكشوف تحت ضوء جيد. يجب أن يكون كل النحاس لامعًا وسليمًا. إذا رأيت أكسدة سوداء، استخدم فرشاة سلك نحاسية ناعمة لتنظيفها.
4. اختبار الشقوق: اسحب العازل برفق؛ يجب ألا ينزلق. إذا حدث ذلك، أعد التجريد واكشف قسمًا جديدًا من الموصل.

الخطوة 3: افتح وافحص صندوق التوصيل

النظرة الأولى:

1. باستخدام مفك براغي مسطح صغير، افتح غطاء صندوق التوصيل بعناية. تحتوي معظم الصناديق على 4 براغي أو غطاء كبس. ضع البراغي جانبًا في حاوية تحمل علامة.
2. من الداخل، سترى:
   • طرفين أو ثلاثة أطراف (سالب، موجب، وأحيانًا طرف أرضي).
   • الثنائيات الالتفافية (مكونات مستطيلة صغيرة ملحومة بالأسلاك الداخلية).
   • كابلات PV الداخلية (أسلاك رفيعة تشبه الشريط تربط الثنائيات بالأطراف).

تحذير: لا تقم بإزعاج الثنائيات الداخلية أو الأسلاك الشريطية. يمكن أن يؤدي لمسها إلى كسر التوصيلات الداخلية وتدمير اللوحة.

1. تحديد علامات القطبية:
   • ابحث عن (+) و (–) الرموز داخل الصندوق.
   • عادةً ما تتصل الأسلاك الحمراء بـ (+)، والأسود بـ (–).
   • تحقق باستخدام مقياس متعدد عن طريق لمس المجس الأحمر بالطرف (+) والأسود بـ (–)؛ يجب أن ترى جهد دائرة مفتوحة (Voc) حوالي 35-45 فولت لكل لوحة.

الخطوة 4: تمرير الأسلاك عبر حشوات الكابلات

حشوات الكابلات (تسمى أيضًا موصلات تخفيف الضغط) هي المكان الذي يخترق فيه الماء والغبار عادةً صندوق التوصيل.

تقنية التركيب الاحترافية:

1. تحديد الحشوات: حدد موقع موصلات تخفيف الضغط المطاطية على الجانبين الأيسر (السالب) والأيمن (الموجب) من الصندوق.
2. تمرير السلك السالب: مرر كابل PV الأسود من خلال حشوة الجانب السالب. يجب أن يتم إحكام ربط صامولة الحشوة يدويًا (لا تفرط في إحكام الربط بعد).
3. تمرير السلك الموجب: كرر مع الكابل الأحمر على الجانب الموجب.
4. إنشاء “حلقة تقطير”: قبل الدخول إلى الصندوق، قم بثني كل كابل على شكل حرف U متجهًا لأسفل حوالي 6 بوصات أسفل الصندوق. هذا يمنع المطر من الجري على طول الكابل إلى داخل الحشوة.

الخطوة 5: تأمين التوصيلات بالأطراف

إحكام ربط الأطراف هو خط الدفاع الأول ضد الحرائق.

إجراء عزم دوران الطرف (NEC 690.31):

1. ضع السلك: أدخل الطرف المجرد من الكابل السالب في الطرف السالب. تأكد من وجود 1/4 بوصة على الأقل من النحاس العاري داخل الطرف.
2. اربط بمفك عزم الدوران: باستخدام مفك عزم دوران 0.5-0.7 نيوتن متر (أو مفك براغي يدوي، يتم إحكامه حتى “محكم بالإضافة إلى 1/4 دورة”)، قم بتأمين برغي الطرف.
3. تجعيد تخفيف الضغط: استخدم أداة تجعيد الأسلاك لتشكيل تجعيد برميل محكم حول الجزء المكشوف من الكابل السالب، خارج الطرف مباشرةً. هذا يقفل السلك في مكانه ويمنع السحب.
4. كرر للموجب: اتبع نفس الخطوات للطرف الموجب (الأحمر).
5. تحقق من الإحكام: أعط كل سلك سحبة قوية؛ يجب ألا يتحرك.

أخطاء شائعة:

• لف الأسلاك المجدولة معًا وإدخالها بالقوة في الطرف (استخدم موصل حلقي أو مجرف لتحسين التوصيل).
• الربط غير الكافي (يؤدي إلى حدوث شرر وحريق).
• الربط المفرط (يمكن أن يكسر براغي الأطراف).

الخطوة 6: فهم وتركيب موصلات MC4

موصلات MC4 أصبحت معيار الصناعة لأنها مقاومة للعوامل الجوية، ومفتاح لمنع القطبية العكسية، ومتوافقة عبر العلامات التجارية الرئيسية للألواح.

تشريح موصل MC4:

• موصل ذكر (يستخدم للسلك الموجب/الأحمر) - دبوس معدني بالداخل.
• موصل أنثى (يستخدم للسلك السالب/الأسود) - مقبس بالداخل.
• دبوس تجعيد معدني - المكون الحرج الذي يحمل التيار.
• تخفيف الضغط - طوق بلاستيكي يوفر الدعم الميكانيكي.
• صامولة الغدة - غطاء خلفي يشد لإحكام الإغلاق المقاوم للماء.
• حلقة دائرية مطاطية - يمنع الرطوبة.
• علامات تبويب القفل - تضمن بقاء الموصلات متزاوجة تحت الاهتزاز.

الخطوة 7: إتقان تجعيد MC4

التجعيد السيئ هو السبب الرئيسي لفشل و حرائق التركيبات الشمسية. إليك الطريقة الاحترافية:

إجراء العقص:

1. تحضير الدبوس: خذ دبوس تجعيد نحاسي ذكر (للسلك الموجب/الأحمر) وافحصه تحت الضوء. يجب أن يكون لامعًا وليس مؤكسدًا.
2. ضبط أداة التجعيد: استخدم أداة تجعيد MC4 ذات سقاطة واضبطها لسلك 10 AWG. تضمن السقاطة ضغطًا ثابتًا.
3. الإدخال والتجعيد: مرر الطرف المجرد من السلك الأحمر بالكامل في أسطوانة دبوس التجعيد. اضغط على مقابض أداة التجعيد حتى تتحرر (ستسمع صوتًا). انقر).
4. تحقق من التجعيد: اسحب السلك برفق - يجب ألا ينزلق. إذا حدث ذلك، فقد فشل التجعيد؛ تخلص من الدبوس وحاول مرة أخرى.
5. قم بتركيب المكونات الواقية: قبل إدخال الدبوس في غلاف الموصل، قم بتركيب المكونات التالية على السلك بالترتيب:
   • صامولة الغدة المطاطية (الغطاء الخلفي)
   • جلبة الضغط
   • ختم الحلقة الدائرية المطاطية
6. الإدخال والقفل: ادفع الدبوس المجعد في غلاف MC4 الذكر حتى تسمع صوتًا واضحًا. انقر.
7. شد الغدة: استخدم مفاتيح ربط MC4 لربط الصامولة الخلفية تقريبًا 3.4 نيوتن متر (25 بوصة-رطل). يجب أن يكون التوصيل محكمًا باليد مع عدم وجود فجوات مرئية.
8. كرر للسالب: اتبع نفس الخطوات باستخدام موصل أنثى للسلك الأسود/السالب.

اختبار حرج:

• الفحص البصري: لا يوجد ذوبان أو تغير في اللون أو تشوه للبلاستيك.
• اختبار “النقر”: يجب أن تتزاوج الموصلات بنقرة محددة.
• اختبار درجة الحرارة: بعد التثبيت، استخدم كاميرا حرارية للتحقق من أن الموصل ليس أكثر دفئًا من الكابل المحيط.

الخطوة 8: تمديد كابلات PV

تتطلب معظم التركيبات كابلات أطول مما يخرج من صندوق التوصيل. تقوم VIOX بتصنيع كابلات PV و موصلات MC4 لتمديدات ميدانية آمنة.

تركيب كابل التمديد:

طول الكابل	AWG الموصى به	انخفاض الجهد	لماذا هذا مهم
0-50 قدم	10 AWG	<2%	سكني قياسي؛ لا يوجد فقدان في الكفاءة
50-100 قدم	8 AWG	~2%	تتطلب التشغيلات الأطول موصلات أكبر
100-200 قدم	6 AWG	~1.5%	مصفوفات تجارية/أرضية
> 60 مترًا	4 AWG أو مسارات متوازية	<1%	نطاق المرافق؛ أنظمة الجهد العالي

عملية التمديد:

1. قم بإعداد أطراف كابل التمديد (عرِّها بمقدار 1/4-1/2 بوصة) واكبس موصلات MC4 المناسبة باستخدام نفس التقنية الاحترافية الموضحة في الخطوة 7.
2. هام: الموجب يتصل بالموجب (ذكر بذكر من خلال وصلة أنثى)، والسالب بالسالب.
3. ثبّت الكابلات بالسقف أو الرفوف باستخدام مشابك كابلات مقاومة للأشعة فوق البنفسجية كل 3 أقدام.
4. تأكد من أن الكابلات لا تتدلى بحرية (الوزن يسبب إجهادًا داخليًا في التوصيل).
5. ضع ملصقًا على كلا الكابلين في صندوق التوصيل والعاكس باستخدام علامات مرمزة بالألوان أو مطبوعة.

الخطوة 9: فصل موصلات MC4 واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

الفصل الآمن يمنع إصابات القوس الكهربائي وتلف المعدات.

عملية الفصل الآمن:

1. أوقف تشغيل العاكس: ضع العاكس في وضع “الاستعداد” أو “إيقاف التشغيل”.
2. تحقق من الجهد الصفري: استخدم مقياسًا متعددًا للتأكد من وجود 0 فولت تيار مستمر بين الموصلات.
3. استخدم مفتاح ربط MC4: قم بمحاذاة شوكات مفتاح الربط مع علامات التبويب الخاصة بالقفل الموجودة على الموصل الأنثوي واسحب للخلف برفق لتحرير القفل الميكانيكي.
4. افصل ببطء: بمجرد تحرير القفل، اسحب الموصلات بعناية. لا تسحب بقوة.
5. قم بتغطية الموصلات المفتوحة: إذا كان سيتم فصل الطاقة عن المصفوفة لأكثر من بضع ساعات، فقم بتغطية أطراف الموصل الموجب المفتوحة بشريط أو أغطية عازلة.

استكشاف أخطاء الموصلات ذات المقاومة العالية وإصلاحها:

الأعراض	سبب	الحل
الموصلات دافئة عند اللمس	تجعيد عالي المقاومة أو دبابيس مفكوكة	افصل، وأعد التجعيد بدبابيس جديدة، أو استبدل الموصل
طاقة متقطعة أو جهد منخفض	تآكل على الدبوس أو قفل غير كامل	استخدم مقياسًا متعددًا لاختبار الاستمرارية؛ نظف أو استبدل الموصل
الموصل ينفصل بسهولة	علامات تبويب القفل غير مُشغَّلة	أعد التوصيل بإحكام حتى سماع صوت طقطقة واضح؛ إذا كان لا يزال مفكوكًا، فاستبدل الغلاف
رطوبة داخل الموصل	صامولة الحشو غير مشدودة؛ تلف الحلقة الدائرية	فكك، وجفف تمامًا، واستبدل الحلقة الدائرية، وأعد التجميع بعزم دوران

معايير الامتثال والسلامة

يجب أن يفي التثبيت الخاص بك بهذه اللوائح:

• NEC 690 (الكود الكهربائي الوطني، أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية) - عزم دوران الأطراف، وحجم الأسلاك، وإجراءات الفصل.
• IEC 61010 (معايير السلامة لمعدات القياس الكهربائية) - بروتوكولات الاختبار والفحص.
• UL 4703 (معيار أسلاك PV) - يضمن مقاومة الأشعة فوق البنفسجية وتقييمات درجة الحرارة.
• تصنيف IP65/IP67 - يجب أن يكون صندوق التوصيل الخاص بك مصنفًا لمقاومة نفاثات الماء (IP65) أو الغمر المؤقت (IP67).
• اختبار الصمام الثنائي الالتفافي - استخدم وضع الصمام الثنائي في المقياس المتعدد للتحقق من أن كل صمام ثنائي يوصل في اتجاه واحد فقط.

الوجبات الرئيسية

1. الإعداد السليم يمنع المشاكل: تنظيف النحاس، وحجم الأسلاك الصحيح، والتعرية الدقيقة تقلل من 95% من حالات فشل التثبيت.
2. إحكام الأطراف أمر بالغ الأهمية: استخدم مفكات عزم الدوران وتحقق من أن جميع التوصيلات آمنة ميكانيكيًا.
3. تحدد جودة تجعيد MC4 الموثوقية: استخدم فقط أدوات التجعيد ذات السقاطة، وموصلات Staubli الأصلية، وتحقق من “الطقطقة” على كل دبوس.
4. السلامة تتفوق على السرعة: قم بتغطية الألواح، واستخدم معدات الوقاية الشخصية، وتحقق من الجهد الصفري قبل كل خطوة عمل.
5. الرطوبة هي القاتل الصامت: تأكد من وجود حلقات تقطير، وصواميل حشو محكمة، وحلقات دائرية سليمة، ونقاط دخول كابلات محكمة الإغلاق.
6. اختبر قبل تنشيط الطاقة: استخدم مقياسًا متعددًا للتحقق من القطبية والاستمرارية ومقاومة العزل قبل التوصيل بـ العاكس أو صندوق المجمع.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يمكنني استخدام سلك كهربائي قياسي بدلاً من سلك PV المقاوم للأشعة فوق البنفسجية؟

ج: لا. يتدهور عزل الأسلاك القياسي في ضوء الشمس المباشر في غضون 6-12 شهرًا. تم تصميم سلك PV (المصنف USE-2) خصيصًا لتحمل الأشعة فوق البنفسجية لمدة 25+ عامًا.

س2: ما هو مقياس السلك الذي يجب أن أستخدمه إذا كانت الألواح الخاصة بي على بعد 100+ قدم من العاكس؟

ج: استخدم سلك قياس 8 AWG للمسافات من 50 إلى 100 قدم، أو سلك قياس 6 AWG للمسافات الأطول. كل مضاعفة للمسافة تتطلب زيادة مقاس السلك بمقدار واحد للحفاظ على انخفاض الجهد أقل من 2%.

س 3: لماذا أشعر بسخونة موصل MC4 الخاص بي؟

ج: تشير السخونة إلى مقاومة تلامس عالية، عادةً ما تكون ناتجة عن تجعيد غير مكتمل أو تآكل أو سلك ذي حجم غير مناسب. افصل على الفور وتحقق من الاستمرارية.

س 4: هل يمكنني خلط موصلات Staubli وموصلات MC4 “متوافقة”؟

ج: هذا سبب رئيسي لحرائق الطاقة الشمسية. لا تخلط بين العلامات التجارية أبدًا. التزم بعلامة تجارية واحدة (ويفضل أن تكون Staubli الأصلية) للتركيب بأكمله.

س 5: كم مرة يجب أن أفحص أسلاك صندوق التوصيل الخاص بي؟

ج: افحص سنويًا أو بعد الطقس القاسي. استخدم التصوير الحراري للكشف عن النقاط الساخنة.

س 6: هل التأريض مطلوب لصندوق التوصيل الخاص بي؟

ج: نعم، بموجب NEC 690.43. يجب ربط جميع الأجزاء المعدنية غير الحاملة للتيار بالأرض باستخدام مشابك التأريض المدرجة في قائمة UL 2703.

موارد VIOX ذات الصلة

للحصول على إرشادات إضافية حول دمج صندوق توصيل الطاقة الشمسية الخاص بك في النظام الأكبر، استكشف مقالات VIOX هذه:

• كيفية توصيل اللوحة الشمسية بصندوق التجميع - دليل الأسلاك خطوة بخطوة لدمج سلاسل الألواح المتعددة.
• كيفية توصيل الألواح الشمسية بصندوق المجمع بأمان - إجراءات التركيب الاحترافية وبروتوكولات السلامة.
• مفاتيح عزل التيار المستمر: مكونات السلامة الأساسية - فهم موضع وتشغيل فصل التيار المستمر.
• الدليل الكامل لموصلات الألواح الشمسية - دليل لمعايير MC4 واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
• كيفية اختيار موصل الطاقة الشمسية MC4 المناسب - المواصفات الفنية ومؤشرات الجودة.
• دليل حجم الكابلات وأنواعها (مم² مقابل AWG) - تحديد مقياس السلك الصحيح لتشغيل الكابلات الخاصة بك.

الختام

إن توصيل صندوق توصيل الألواح الشمسية بشكل صحيح هو أساس نظام PV آمن وفعال وطويل الأمد. باتباع هذا الدليل - باستخدام الأدوات المناسبة والالتزام بمواصفات عزم الدوران وتنفيذ ممارسات السلامة المهنية - فإنك تضمن أن استثمارك في الطاقة الشمسية يعمل على النحو الأمثل لمدة 25 عامًا أو أكثر.