قائمة فحص صندوق تجميع الطاقة الشمسية: دليل UL و IEC

مقدمة: لماذا معايير الفحص مهمة لصناديق تجميع الطاقة الشمسية

تعمل صناديق تجميع الطاقة الشمسية كوصلات أمان حاسمة في أنظمة الخلايا الكهروضوئية، حيث تعمل على تجميع تيار التيار المستمر من سلاسل الألواح الشمسية المتعددة قبل توجيه الطاقة إلى العاكسات أو أنظمة البطاريات. على الرغم من وظيفتها البسيطة نسبيًا، إلا أن هذه العبوات تعد من بين المكونات الأكثر تدقيقًا أثناء عمليات فحص نظام الخلايا الكهروضوئية - وذلك لسبب وجيه. يمكن أن يؤدي صندوق تجميع الطاقة الشمسية المعيب إلى أعطال القوس الكهربائي ومخاطر الحريق وتعطل النظام ومطالبات الضمان المكلفة.

بالنسبة للمفتشين والمهندسين وموظفي السلطة المختصة (AHJ)، يمثل التنقل بين المتطلبات المتداخلة لمعايير UL و IEC تحديًا مستمرًا. تهيمن UL 1741 على التركيبات في أمريكا الشمالية، بينما تحكم IEC 60364-7-712 و IEC 62852 المشاريع في أوروبا وآسيا وجزء كبير من العالم النامي. يسعى العديد من الشركات المصنعة، بما في ذلك VIOX Electric، للحصول على شهادة مزدوجة لخدمة الأسواق العالمية - ولكن هذا يخلق تعقيدًا إضافيًا أثناء التحقق الميداني.

يوفر دليل المفتش هذا أطر عمل عملية قائمة على قوائم المراجعة للتحقق من توافق صندوق تجميع الطاقة الشمسية مع كل من معايير UL و IEC. سواء كنت توافق على مجموعة أسطح منازل سكنية في كاليفورنيا أو تركيب على نطاق المرافق في ألمانيا، فإن قوائم المراجعة هذه ستساعدك على تحديد المخالفات وتقليل وقت الفحص وحماية سلامة النظام منذ البداية.

إطار عمل معايير UL لصناديق تجميع الطاقة الشمسية

UL 1741: المعيار المرجعي لأمريكا الشمالية

UL 1741، بعنوان “العاكسات والمحولات وأجهزة التحكم ومعدات نظام الربط البيني للاستخدام مع موارد الطاقة الموزعة”، بمثابة معيار الشهادات الأساسي لصناديق تجميع الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة وكندا. في حين أن UL 1741 غالبًا ما ترتبط بالعواكس، إلا أنها تغطي بشكل صريح مكونات موازنة النظام، بما في ذلك حاويات تجميع التيار المستمر.

تم اختبار صناديق التجميع المدرجة في UL 1741 بواسطة مختبرات الاختبار المعترف بها وطنياً (NRTLs) للسلامة الكهربائية واحتواء الحرائق وتحمل تيار العطل والمتانة البيئية. يتناول المعيار كلاً من تصميم المنتج والعلامات التي يجب أن تظهر على المعدات المعتمدة.

متطلبات UL 1741 الرئيسية التي يتحقق منها المفتشون:

• وجود علامة NRTL: يجب أن تكون علامة UL أو ETL مثبتة بشكل دائم على العلبة.
• تقييمات الجهد والتيار: يجب أن يتم تمييز الحد الأقصى لجهد التيار المستمر (1000 فولت أو 1500 فولت) وسعة التيار بوضوح.
• تكامل فصل التيار المستمر: إذا كانت موجودة، يجب أن تفي مفاتيح الفصل بـ UL 98B.
• مواصفات المصهر: يجب أن تستخدم منصهرات السلسلة (عند الحاجة) منصهرات مصنفة للتيار المستمر مع علامات أمبير/فولت مرئية.
• الامتثال للتأريض والربط: وفقًا لمتطلبات المادة 690 من NEC.
• ملصقات التحذير: يجب أن تكون تحذيرات الموصل غير المؤرض وإشعارات خطر الصدمة قابلة للقراءة.

UL 50: تصنيفات العلبة البيئية

يحدد UL 50 الرابطة الوطنية لمصنعي الأجهزة الكهربائية (NEMA) تصنيفات العلب المستخدمة في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. بالنسبة لصناديق تجميع الطاقة الشمسية، تهيمن تصنيفان:

• NEMA 3R: مقاومة للعوامل الجوية، ومناسبة لمعظم التركيبات الخارجية؛ يحمي من المطر والبرد.
• نيما 4X: مقاومة للتآكل، ومطلوبة للبيئات الساحلية أو الصناعية القاسية؛ يوفر حماية فائقة ضد الغبار الناتج عن الرياح والمياه الموجهة بالخرطوم.

يجب على المفتشين التحقق من أن تصنيف العلبة يتطابق مع بيئة التركيب. سيفشل صندوق NEMA 3R المثبت على بعد 500 قدم من المحيط قبل الأوان بسبب تآكل رذاذ الملح.

إطار عمل معايير IEC لـ صناديق تجميع الطاقة الشمسية

IEC 60364-7-712: متطلبات التركيب لأنظمة الخلايا الكهروضوئية

يضع IEC 60364-7-712 معايير التركيب الكهربائي لأنظمة إمداد الطاقة الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم. يتناول القسم 712.422 على وجه التحديد الحماية من التيار الزائد في صفائف الخلايا الكهروضوئية، بينما يغطي القسم 712.537 متطلبات العزل والتبديل - وكلاهما ينطبق بشكل مباشر على عمليات فحص صندوق التجميع.

أحكام IEC 60364-7-712 الرئيسية:

• تحديد حجم الحماية من التيار الزائد: يجب أن تقع تصنيفات مصهر السلسلة بين 1.5x و 2.4x تيار الدائرة القصيرة للسلسلة (Isc_mod)؛ يجب أن تكون حماية المجموعة الفرعية بين 1.25x و 2.4x المجموعة الفرعية Isc.
• شرط العزل المزدوج: بالنسبة للأنظمة التي تتجاوز 120 فولت تيار مستمر بجهد الدائرة المفتوحة، فإن الفئة الثانية (عزل مزدوج أو مقوى) إلزامية.
• مواصفات جهاز الفصل: يجب أن تكون قواطع الفصل القادرة على كسر الحمل قادرة على مقاطعة الحد الأقصى لتيار التيار المستمر تحت الحمل.
• قطبية الموصل: بالنسبة للصفائف المؤرضة، يجب أن تكون أجهزة التيار الزائد على الموصل غير المؤرض؛ تتطلب الصفائف العائمة حماية على كلا القطبين.
• الامتثال للعلبة: يجب أن تفي علب صندوق التجميع بمعايير IEC 61439 لمجموعات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، ومعالجة ارتفاع درجة الحرارة والمسافات الداخلية.

IEC 62852 ونظام تصنيف IP

في حين أن IEC 62852 يعالج بشكل أساسي موصلات التيار المستمر لأنظمة الخلايا الكهروضوئية، إلا أنه يضع معايير الحماية البيئية التي تنطبق أيضًا على علب صندوق التجميع. يستخدم نظام تصنيف الحماية من دخول المواد (IP)، المحدد في IEC 60529، رمزًا مكونًا من رقمين:

• الرقم الأول (دخول المواد الصلبة):
  • 5 = محمي من الغبار (يسمح بدخول محدود)
  • 6 = مانع للغبار (لا يوجد دخول)
• الرقم الثاني (دخول السوائل):
  • 5 = محمي ضد نفاثات الماء
  • 6 = محمي ضد نفاثات الماء القوية
  • 7 = محمي ضد الغمر المؤقت (حتى 1 متر)

بالنسبة لمعظم التركيبات الشمسية الخارجية، يعتبر IP65 هو الحد الأدنى للتصنيف المقبول. تتطلب البيئات الساحلية أو المعرضة للفيضانات أو عالية الرطوبة عادةً حماية IP66 أو IP67. يجب على المفتشين التحقق من أن تصنيف IP المحدد يتطابق مع كل من الظروف البيئية ومواصفات المشروع.

قائمة مراجعة وثائق ما قبل الفحص

قبل إجراء الفحص الفعلي، تحقق من أن الوثائق التالية متاحة وكاملة. يعتبر فقدان الوثائق أو عدم اكتمالها سببًا لتأجيل الفحص في معظم الولايات القضائية.

المستندات المطلوبة (تركيبات UL و IEC)

• شهادة إدراج UL 1741 (أمريكا الشمالية) أو إعلان الامتثال IEC 61439/60947 (دولي)
  • التحقق من علامة NRTL (لـ UL) أو التحقق من علامة CE (لـ IEC)
• مخطط كهربائي أحادي الخط يوضح تكوين السلسلة
  • حسابات جهد وتيار السلسلة (Voc، Isc، Vmp، Imp)
  • حسابات تحديد حجم جهاز الحماية من التيار الزائد
• دليل تركيب الشركة المصنعة لطراز صندوق التجميع المحدد
  • مواصفات عزم الدوران لجميع التوصيلات الكهربائية
  • تأكيد التصنيف البيئي (تصنيف NEMA أو IP)
• بيان الامتثال للمادة 690 من قانون الكهرباء الوطني (NEC) (التركيبات في الولايات المتحدة)
  • موافقة ربط المرافق المحلية
  • تصريح البناء وخطط الكهرباء المعتمدة
• أوراق مواصفات نموذج الألواح الشمسية
  • أقصى تصنيفات فتيل السلسلة (الامتثال للمعيار NFPA 70E)
  • بيانات معامل درجة الحرارة لحسابات الجهد

يجب أن تؤكد مراجعة الوثائق أن نموذج صندوق التجميع المثبت يطابق الخطط المعتمدة. تتطلب أي بدائل ميدانية موافقة السلطة القضائية المختصة (AHJ) قبل المضي قدمًا في التفتيش.

قائمة التحقق من الفحص المادي والبصري

يحدد الفحص المادي عيوب التركيب ونقاط الضعف البيئية ومخاطر السلامة التي قد لا تكون واضحة في مراجعة الوثائق.

العلبة والتركيب

• السلامة: لا توجد شقوق أو ثقوب أو تلف في جسم العلبة أو الغطاء.
  • موانع التسرب الجوية سليمة بدون فجوات (ضروري لتصنيف IP/NEMA)
  • تم التأكد من المواد المقاومة للأشعة فوق البنفسجية (للمنشآت الخارجية)
  • لا توجد علامات صدأ أو تآكل على العلب المعدنية
• التركيب: صندوق التجميع مثبت بإحكام على الهيكل أو نظام التركيب.
  • لا تظهر الأجهزة أي تآكل أو ارتخاء
  • يوفر موقع التركيب إمكانية الوصول المطلوبة (NEC 110.26)
  • يتم الحفاظ على الخلوصات وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة
• الإدارة الحرارية: فتحات التهوية خالية من الحطام والعوائق.
  • الصندوق غير معرض للتسخين الشمسي المباشر المركز (إلا إذا كان مصنفًا لذلك)
  • تباعد كافٍ عن المعدات الأخرى المولدة للحرارة

دخول الكابلات وتخفيف الإجهاد

• الختم: جميع مداخل الكابلات مزودة بحشوات أو موصلات مناسبة.
  • تم إحكام ربط الحشوات بشكل صحيح للحفاظ على تصنيف IP/NEMA
  • مداخل الكابلات غير المستخدمة مغلقة بسدادات فارغة
  • توصيلات القنوات آمنة ومحكمة الإغلاق ضد العوامل الجوية
• يدعم: تم تحديد الكابلات وتسميتها بشكل صحيح عند نقاط الدخول.
  • يتم توفير تخفيف إجهاد كافٍ لجميع الموصلات
  • تم التحقق من قائمة أسلاك PV للأسلاك DC المكشوفة أحادية الموصل
  • يتم توفير دعم الكابلات ضمن المسافات المطلوبة

فحص المكونات الداخلية

• الصمامات: جميع مواضع السلسلة مجهزة بصمامات مناسبة (عند الحاجة وفقًا للمادة NEC 690.9).
  • الصمامات مصنفة للتشغيل DC مع تصنيف الجهد الصحيح
  • لا يوجد دليل على ارتفاع درجة الحرارة (تغير اللون، عزل منصهر)
  • حاملات الصمامات آمنة وتجري اتصالاً صحيحًا
• التحويل: يعمل المفتاح بسلاسة خلال كامل مساره.
  • مواضع التشغيل/الإيقاف محددة بوضوح وعملية
  • توفير قفل المقبض موجود وعملي
  • لا تظهر على ملامسات المفتاح أي تنقير أو احتراق
• التأريض: موصل التأريض للمعدات موجود ومنتهي بشكل صحيح.
  • قضيب التوزيع الأرضي آمن ومصمم بشكل كافٍ
  • وصلات الربط مثبتة على جميع المكونات المعدنية
  • تم التحقق من مقاومة الأرض <25 أوم (وفقًا لمتطلبات NEC)
• الإنهاءات: جميع الأطراف مرئية ومحكمة (استخدم مفتاح عزم الدوران للتحقق).
  • لا توجد علامات تآكل على الأطراف النحاسية أو قضبان التوزيع
  • تم ملاحظة القطبية الصحيحة (موجب إلى موجب، سالب إلى سالب)
  • دخول الأسلاك إلى الأطراف وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة

قائمة التحقق من الاختبارات الكهربائية والتحقق

تحذير السلامة: يجب إجراء جميع الاختبارات الكهربائية باستخدام معدات الحماية الشخصية (PPE) المناسبة وبعد التأكد من إمكانية عزل صندوق التجميع بأمان. يمكن أن تتجاوز جهود DC في صناديق تجميع الطاقة الشمسية 1000 فولت وتمثل مخاطر صدمة خطيرة ومخاطر قوس كهربائي.

التحقق من السلامة قبل الاختبار

• مفتاح الفصل في وضع الإيقاف ومغلق (إذا كان مزودًا به).
  • يمكن عزل مدخلات السلسلة بأمان للاختبار
  • يتم وضع علامات تحذير أثناء إجراءات الاختبار
• يتم ارتداء معدات الوقاية الشخصية المقاومة للقوس الكهربائي وفقًا لحسابات حدود القوس الكهربائي NFPA 70E.
  • يتم استخدام الأدوات المعزولة ومعدات الاختبار المصنفة بشكل صحيح
  • شخص مؤهل ثانٍ حاضر لاختبار الجهد العالي

قياسات الجهد والتيار

• جهد الدائرة المفتوحة (Voc): قياس Voc على كل سلسلة تحت إشعاع شمسي.
  • التحقق من أن Voc لا يتجاوز الحد الأقصى لتقدير الجهد لصندوق التجميع
  • مقارنة Voc المقاسة بالقيم المحسوبة (يجب أن تكون ضمن 5٪)
• تيار التشغيل: قياس تيار التشغيل من كل سلسلة تحت الحمل.
  • التحقق من توازن التيار بين السلاسل (تباين <10٪ يشير إلى مشاكل محتملة)
  • التأكد من أن التيار لا يتجاوز تقديرات المصهر أو القضيب الموصل
• القطبية: التأكد من قطبية الموجب والسالب على جميع مدخلات السلسلة.
  • التحقق من ترميز الألوان المتناسق (عادةً أحمر = موجب ، أسود = سالب)
  • التحقق من توصيلات القطبية المعكوسة (حالة فشل فورية)

اختبارات العزل والتأريض

• مقاومة العزل:
  • الاختبار بين الموصل الموجب والأرض: 1 ميغا أوم كحد أدنى
  • الاختبار بين الموصل السالب والأرض: 1 ميغا أوم كحد أدنى
  • الاختبار بين الموصلات الموجبة والسالبة: 1 ميغا أوم كحد أدنى
  • ملاحظة: استشر الشركة المصنعة للوحدة قبل الاختبار ؛ بعض الضمانات تستثني اختبار الميغر
• استمرارية التأريض: التحقق من استمرارية مسار التأريض من صندوق التجميع إلى تأريض النظام.
  • قياس مقاومة التأريض: يجب أن تكون <25 أوم لكل NEC 250.53
  • التأكد من الترابط بين جميع أجزاء العلبة المعدنية
• الحماية من زيادة التيار الكهربائي: تحقق الحزب الديمقراطي الاجتماعي مؤشر الحالة (أخضر = جيد ، أحمر = استبدال).
  • التحقق من أن تقدير جهد SPD يطابق أو يتجاوز Voc للنظام
  • التأكد من أن SPD متصل بشكل صحيح بين كل قطب والأرض

الاختبار الوظيفي

• تشغيل المفتاح: التحقق من أن المفتاح يقطع التيار في ظل ظروف التحميل.
  • اختبار وظيفة الإغلاق / وضع العلامات الميكانيكية
  • التأكد من وجود إشارة فاصل مرئي عند فتح المفتاح
• الرصد: التحقق من دقة مراقبة التيار على مستوى السلسلة (إذا كانت مجهزة).
  • اختبار وظائف الإنذار لظروف التيار الزائد أو الأعطال
  • التأكد من أن اتصال المراقبة عن بعد يعمل

متطلبات الشهادة والعلامات

إن وضع العلامات والشهادات المناسبة ليس مجرد إجراءات شكلية إدارية - بل يوفر معلومات أمان مهمة وحماية من المسؤولية القانونية. العلامات المفقودة أو غير الصحيحة هي أسباب شائعة لفشل التفتيش.

متطلبات علامات UL (أمريكا الشمالية)

• علامة الشهادة: علامة UL أو ETL أو CSA أو أي علامة NRTL أخرى مثبتة بشكل دائم على العلبة.
  • العلامة مرئية بوضوح دون فتح العلبة
  • رقم التحكم قابل للتتبع إلى قاعدة بيانات الشهادات
• لوحة التصنيف: اسم الشركة المصنعة ورقم الطراز.
  • الحد الأقصى لتقدير جهد التيار المستمر (على سبيل المثال ، “1000 فولت تيار مستمر كحد أقصى” أو “1500 فولت تيار مستمر كحد أقصى”)
  • الحد الأقصى للتيار لكل سلسلة وإجمالي سعة التيار
  • التصنيف البيئي (على سبيل المثال ، “NEMA 4X” أو “للاستخدام الخارجي”)
  • تقدير درجة الحرارة المحيطة إذا كانت بخلاف 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)
• تحذيرات السلامة: “تحذير: خطر الصدمة الكهربائية” معروض بشكل بارز.
  • تحذير الموصل غير المؤرض (إذا كان ذلك ممكنًا): “قد يتم تنشيط موصلات التيار المستمر”
  • “علامات ”تشغيل“ و ”إيقاف" لمفاتيح الفصل
  • مواصفات استبدال المصهر (الأمبير ، الجهد ، تقدير التيار المستمر)

متطلبات علامات IEC (الدولية)

• علامة CE: مرئي على العلبة أو لوحة التصنيف.
  • مصحوبة بوثيقة إعلان المطابقة
  • الامتثال لتوجيه الجهد المنخفض 2014/35 / EU
• المرجع القياسي: إشارة إلى IEC 61439 أو IEC 60947 على لوحة التصنيف.
  • تصنيف IP ملحوظ بوضوح (على سبيل المثال ، “IP65” أو “IP66”)
  • جهد التشغيل المقدر (Ue) والتيار (Ie)
• الرموز: رمز تحذير جهد التيار المستمر (رمز IEC 60417).
  • تحذيرات متعددة اللغات إذا كانت مطلوبة من قبل السوق المستهدف
  • رمز التأريض / الترابط حيثما ينطبق ذلك

الملصقات المطبقة ميدانيًا

• تحديد السلاسل: كل مدخل سلسلة مُعلّم بموقع المصفوفة المقابل.
• تحديد المخرجات: أطراف الإخراج مُعلّمة للوجهة (العاكس، وحدة التحكم بالشحن، إلخ).
  • علامات القطبية (رموز + و -) على جميع أطراف التيار المستمر
• معلومات النظام: أقصى جهد للنظام موجود.
  • تصنيف تيار الدائرة القصيرة
  • تاريخ التركيب وتحديد هوية المثبت
  • معلومات الاتصال في حالات الطوارئ

مشكلات عدم الامتثال الشائعة

بناءً على بيانات الفحص الميداني وتقارير السلطات القضائية المحلية (AHJ)، تمثل المشكلات التالية غالبية حالات فشل فحص صندوق تجميع الطاقة الشمسية:

1. الصهر المفقود أو غير السليم: صمامات السلسلة محذوفة عندما يتطلبها NEC 690.9 (ثلاث سلاسل أو أكثر)، أو صمامات ذات حجم أصغر/أكبر من اللازم بالنسبة لتصنيف الصمامات التسلسلية القصوى للوحدة.
2. تصنيف بيئي غير صحيح: صناديق NEMA 3R مثبتة في بيئات ساحلية أكالة، أو حاويات مصنفة للاستخدام الداخلي تستخدم في الهواء الطلق دون حماية مناسبة من الطقس.
3. تأريض غير كاف: موصلات تأريض المعدات مفقودة، أو أسلاك تأريض ذات حجم صغير جدًا، أو إنهاء ضعيف يؤدي إلى مقاومة أرضية > 25 أوم.
4. مخالفات مواصفات عزم الدوران: وصلات طرفية مفكوكة بسبب تطبيق عزم دوران غير صحيح، مما يؤدي إلى نقاط ساخنة وأعطال قوس محتملة.
5. حالات فشل حشوات الكابلات: مداخل كابلات غير مستخدمة تُترك مفتوحة (مما يعرض تصنيف IP/NEMA للخطر)، أو أنواع حشوات خاطئة مستخدمة لأحجام الكابلات الموجودة.
6. عدم كفاية الملصقات: ملصقات تحذير مفقودة، أو علامات باهتة أو غير قابلة للقراءة، أو عدم تسمية دوائر السلسلة الفردية لتحديدها.
7. عدم تطابق تصنيف الجهد: صندوق تجميع مصنف لـ 1000 فولت تيار مستمر مثبت على نظام بجهد Voc محسوب يتجاوز هذه القيمة بسبب ظروف درجة الحرارة الباردة.

الخلاصة: أفضل الممارسات لعمليات التفتيش الفعالة

يتطلب فحص صناديق تجميع الطاقة الشمسية وفقًا لمعايير UL و IEC الموازنة بين الدقة والكفاءة. من خلال اتباع قوائم مرجعية منظمة وتحديد أولويات العناصر الهامة للسلامة - التحقق من الشهادات، والحماية من التيار الزائد، والتأريض، والتصنيفات البيئية - يمكن للمفتشين تحديد أهم حالات عدم المطابقة مع الحفاظ على جداول زمنية معقولة للتفتيش.

تعمل الشركات المصنعة مثل VIOX Electric التي تسعى للحصول على شهادة UL/IEC المزدوجة على تبسيط مهمة المفتش من خلال ضمان تلبية المنتجات لكل من المتطلبات الأمريكية الشمالية والدولية. عند تقييم صناديق تجميع الطاقة الشمسية للموافقة عليها، تحقق دائمًا من أن الوثائق تتطابق مع المعدات المثبتة، وأن جميع ملصقات السلامة موجودة وقابلة للقراءة، وأن الاختبارات الكهربائية تؤكد سلامة النظام.

سيؤدي الاستخدام المنتظم لهذه القوائم المرجعية إلى تقليل إعادة العمل في عمليات التفتيش، وحماية موثوقية النظام، والمساهمة في النهاية في النشر الآمن لمنشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم.