يوضح مخطط توصيل صندوق تجميع الطاقة الشمسية كيفية توصيل سلاسل الخلايا الكهروضوئية (PV) المتعددة في دائرة إخراج تيار مستمر واحدة أو أكثر قبل التوجه إلى العاكس. مسار التوصيل الطبيعي هو:
القطب الموجب لسلسلة الخلايا الكهروضوئية ← مصهر السلسلة أو قاطع التيار المستمر ← قضيب التوزيع الموجب ← مفتاح عزل التيار المستمر أو قاطع الإخراج ← مدخل التيار المستمر الموجب للعاكس
القطب السالب لسلسلة الخلايا الكهروضوئية ← الطرف السالب أو قضيب التوزيع السالب ← مدخل التيار المستمر السالب للعاكس
إطارات الوحدات الكهروضوئية / موصل تأريض المعدات ← قضيب التأريض (PE) ← نظام التأريض في الموقع
جهاز الحماية من التيار المتردد (SPD) ← يتم توصيله عبر موصلات التيار المستمر والأرضي الوقائي وفقاً لوضع توصيل جهاز الحماية
هذا المسار البسيط هو جوهر كل مخطط لصندوق تجميع الطاقة الشمسية تقريباً. تختلف التفاصيل بناءً على عدد السلاسل، ومداخل تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) للعاكس، وما إذا كانت كل سلسلة تحتاج إلى مصهر، وما إذا كان المخرج يستخدم مفتاح عزل تيار مستمر أو قاطع تيار مستمر، وكيفية توصيل جهاز الحماية من التيار المتردد (SPD).
يركز هذا الدليل على توصيلات صندوق تجميع الطاقة الشمسية الكهروضوئية (DC PV), ، وليس لوحات تجميع التيار المتردد (AC). إذا كنت بحاجة إلى نظرة عامة أوسع عن المنتج، راجع VIOX دليل صندوق تجميع الطاقة الشمسية (PV combiner box). إذا كان سؤالك الرئيسي يتعلق بتنسيق الأجهزة، راجع تصميم حماية صندوق تجميع الطاقة الشمسية.
الوجبات الرئيسية
- لا يقوم صندوق التجميع بتوصيل الألواح على التوالي. يتم إجراء التوصيل على التوالي عادةً في الموقع لتشكيل كل سلسلة كهروضوئية (PV string).
- داخل صندوق التجميع، يتم عادةً دمج السلاسل على التوازي، بحيث يظل الجهد متماثلاً تقريباً بينما يزداد التيار.
- يمر الموصل الموجب لكل سلسلة عادةً عبر مصهر (فيوز) خاص بالسلسلة أو قاطع تيار مستمر (DC breaker) قبل الوصول إلى قضيب التوزيع الموجب (busbar).
- يتم توصيل الموصلات السالبة عادةً بكتلة طرفية أو قضيب توزيع سالب، ما لم يتضمن التصميم استخدام مصهرات لكل من القطبين الموجب والسالب.
- الموصل الأرضي الوقائي (PE) أو موصل تأريض المعدات منفصل عن الموصل السالب للتيار المستمر في معظم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحديثة التي لا تحتوي على محولات.
- يجب أن يكون لجهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) الخاص بالتيار المستمر توصيل قصير ومباشر بقضيب التأريض؛ حيث تؤدي أسلاك التوصيل الطويلة للجهاز إلى زيادة جهد التمرير أثناء حدوث زيادة مفاجئة في التيار.
- غالباً ما تتطلب العواكس ذات تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) المتعددة مخرجات تجميع منفصلة. لا تقم بدمج سلاسل من مجموعات MPPT مختلفة ما لم يسمح تصميم العاكس بذلك.
مخطط توصيل صندوق تجميع الطاقة الشمسية في لمحة
| نقطة التوصيل | التوصيل النموذجي | ما يجب التحقق منه |
|---|---|---|
| القطب الموجب لسلسلة الألواح الكهروضوئية | مدخل السلسلة + إلى حامل المصهر أو قاطع التيار المستمر |
القطبية، تيار القصر (Isc) للسلسلة، تصنيف المصهر، عزم دوران الأطراف |
| القطب السالب لسلسلة الألواح الكهروضوئية | مدخل السلسلة - إلى الطرف السالب أو قضيب التوزيع |
القطبية، تجميع الأطراف، العزل عن التأريض الوقائي (PE) |
| المخرج الموجب | قضيب التوزيع الموجب عبر عازل/قاطع التيار المستمر إلى العاكس القطب الموجب (PV+) |
التيار المجمع، مقاس الموصل، جهد التيار المستمر المقنن |
| المخرج السالب | قضيب التوزيع السالب إلى العاكس القطب السالب للكهروضوئية (PV-) |
التيار المقنن، سعة الطرف، مسار الكابلات |
| التأريض (PE) | إطارات الألواح، الهيكل، سلك تأريض جهاز الحماية من الصواعق (SPD) إلى قضيب التأريض (PE) | الاستمرارية، الربط، قواعد التأريض المحلية |
| الحزب الديمقراطي الاجتماعي | +, -, وأطراف التأريض (PE) وفقاً لوضع توصيل جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) |
تصنيف جهد التشغيل المستمر (Ucpv)، الحاجة إلى النوع 1/2، أقصر طول عملي لسلك التأريض |
| محول التيار (CT) أو مجزئ التيار للمراقبة | حول كل سلسلة أو موصل خرج إذا كان مزوداً بذلك | الاتجاه، القطبية، وتوصيلات الاتصالات |
قبل قراءة المخطط: اعرف ما الذي يجمعه صندوق التجميع فعلياً
يقوم صندوق تجميع الطاقة الشمسية الكهروضوئية بـ دوائر السلاسل المتوازية, ، وليس توصيل الوحدات بشكل فردي.
على سبيل المثال:
- تشكل عشر وحدات موصلة على التوالي سلسلة واحدة.
- تدخل أربع سلاسل متطابقة إلى صندوق التجميع (Combiner Box).
- يقوم صندوق التجميع بدمج مخرجات السلاسل الأربع في دائرة خرج واحدة، أو في مخرجين مجمعين لمحولات الطاقة (Inverter) التي تحتوي على نظام تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) مزدوج.
هذا التمييز مهم لأن العديد من أخطاء التوصيل تحدث عندما يتعامل القائمون بالتركيب مع صندوق التجميع وكأنه هو الذي ينشئ سلسلة التوالي، وهو في العادة لا يقوم بذلك. فجهد السلسلة يكون قد تم إنشاؤه بالفعل قبل وصول الكابل إلى صندوق التجميع.
مخطط التوصيل الأساسي لصندوق تجميع التيار المستمر (DC) ذو 4 سلاسل.
المخطط الأكثر شيوعاً هو صندوق تجميع بمدخل لـ 4 سلاسل، يحتوي على قضيب توصيل موجب واحد، وقضيب توصيل سالب واحد، وصمامات (فيوزات) للسلاسل على الجانب الموجب، وجهاز حماية من اندفاع التيار (DC SPD)، ومخرج واحد إلى محول الطاقة (Inverter).
سلسلة الخلايا الشمسية 1 + ── فيوز 1 ┐
يكون هذا المخطط صحيحاً فقط عندما تكون جميع السلاسل الأربع مناسبة للتوصيل على التوازي. وهذا يعني عادةً أن السلاسل لها نفس نوع الوحدات، ونفس عدد الوحدات الموصلة على التوالي، وتتمتع بنفس التوجيه، وأن مدخل تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) في العاكس مصمم لاستقبال التيار المجمع.
التوصيل بنظام تتبع نقطة طاقة قصوى واحد (Single-MPPT) مقابل أنظمة متعددة (Multi-MPPT)
يعد ترتيب تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) في العاكس أحد أهم قرارات التوصيل.
توصيل صندوق التجميع لنظام تتبع نقطة طاقة قصوى واحد
إذا كان العاكس يحتوي على مدخل MPPT واحد وكانت السلاسل متطابقة كهربائياً، فقد يكون مخرج صندوق التجميع عبارة عن زوج واحد من القطب الموجب والقطب السالب.
4 سلاسل كهروضوئية متطابقة ← مجموعة تجميع واحدة محمية بصمامات ← مخرج واحد (PV+ / PV-) ← مدخل MPPT 1 في العاكسيعد هذا الترتيب شائعاً عندما تواجه جميع السلاسل نفس الاتجاه وتخضع لظروف إشعاع شمسي متشابهة.
توصيلات صندوق التجميع بنظام MPPT مزدوج
إذا كان العاكس (Inverter) يحتوي على مدخلي MPPT مستقلين، فيجب عادةً أن يحافظ صندوق التجميع على فصل مجموعات الـ MPPT هذه عن بعضها.
السلسلة 1 + السلسلة 2 ← مخرج صندوق التجميع A ← مدخل العاكس MPPT 1
لا تقم بدمج جميع السلاسل في قضيب توصيل (Busbar) واحد ثم تقسيم المخرج إلى مدخلي MPPT ما لم تسمح الشركة المصنعة للعاكس بذلك صراحةً. تم تصميم مداخل MPPT المنفصلة لتتبع نقاط جهد وتيار مختلفة. إن دمج السلاسل غير المتطابقة قبل العاكس قد يقلل من إنتاج الطاقة ويعقد عملية تشخيص الأعطال.
أماكن تركيب مصهرات السلاسل (String Fuses)
في صندوق تجميع التيار المستمر (DC) المزود بمصهرات، يتم توصيل الموصل الموجب لكل سلسلة بحامل مصهر من نوع gPV قبل دمج الجانب الموجب.
مدخل السلسلة + ← مصهر gPV ← قضيب التوصيل الموجبالغرض من منصهر السلسلة (string fuse) ليس حماية الوحدة من إنتاج تيار زائد. فوحدة الطاقة الكهروضوئية محدودة التيار بطبيعتها. يُستخدم المنصهر بشكل أساسي لحماية السلسلة المعطلة وموصلاتها من التيار العكسي القادم من سلاسل أخرى متصلة على التوازي.
لهذا السبب، تزداد أهمية استخدام منصهرات السلسلة مع زيادة عدد السلاسل المتصلة على التوازي. يعتمد ما إذا كان استخدام المنصهرات مطلوباً على الحد الأقصى لتصنيف منصهر السلسلة الخاص بالوحدة، وعدد السلاسل المتوازية، وقدرة تحمل الموصلات للتيار، والكود المحلي، وتصميم العاكس/صندوق التجميع.
بالنسبة للمشاريع الدولية، يتم تحديد وصلات منصهرات الطاقة الكهروضوئية عادةً وفقاً لـ مصهرات gPV مصطلحات معيار IEC 60269-6. في مشاريع أمريكا الشمالية، يجب التحقق من حماية دائرة مصدر الطاقة الكهروضوئية وفقاً لمتطلبات المادة 690 من الكود الكهربائي الوطني (NEC) وقوائم المنتجات المعتمدة.
هل يجب حماية كل من القطبين الموجب والسالب بالمنصهرات؟
تُظهر العديد من المخططات حماية القطب الموجب فقط بالمنصهر. وتستخدم أنظمة أخرى حماية لكل من القطبين الموجب والسالب. يعتمد الاختيار الصحيح على ترتيب التأريض، وطوبولوجيا العاكس، والكود المحلي، وتعليمات المعدات.
| حالة النظام | نهج التوصيل الشائع | تنبيه هام |
|---|---|---|
| مصفوفة كهروضوئية عائمة أو غير مؤرضة | يمكن استخدام الصمامات في القطب الموجب أو الحماية ثنائية القطب حسب التصميم | لا تفترض أن القطب السالب للتيار المستمر متصل بالأرض |
| نظام مؤرض وظيفياً | يعتمد وضع الصمامات على طريقة التأريض والكود المتبع | اتبع متطلبات العاكس (Inverter) والكود المتبع |
| مصفوفة كهروضوئية ثنائية القطب | قد تتطلب المصفوفات الفرعية الموجبة والسالبة حماية خاصة | لا تستخدم مخطط تجميع بسيط قياسي |
| صندوق تجميع على مستوى المرافق أو مزود بنظام مراقبة | قد يكون التبديل/الحماية لكلا القطبين خاصاً بالمشروع | اتبع المخططات الهندسية |
لهذا السبب، لا ينبغي أن يفترض مخطط التوصيلات الآمن وجود صمامات (فيوزات) للقطب الموجب فقط لكل نظام طاقة شمسية كهروضوئية. القاعدة الهندسية الأفضل هي: اتبع تصميم صندوق التجميع المعتمد، ودليل العاكس (Inverter)، والكود المحلي، وتصنيف الحد الأقصى لصمامات سلسلة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
توصيلات عازل التيار المستمر (DC Isolator) أو قاطع التيار المستمر (DC Breaker) عند المخرج
تحتوي العديد من صناديق التجميع على عازل تيار مستمر (DC isolator)، أو مفتاح فصل تيار مستمر (DC switch-disconnector)، أو قاطع تيار مستمر (DC breaker) عند المخرج المجمع.
يتم وضع جهاز الإخراج عادةً بعد تجميع السلاسل:
مصهرات السلسلة (String fuses) ← قضيب التوزيع الموجب (positive busbar) ← عازل/قاطع تيار مستمر للمخرج ← مدخل العاكس الموجب (inverter PV+)في بعض التصاميم، تمر موصلات الإخراج الموجبة والسالبة عبر مفتاح فصل تيار مستمر ثنائي أو رباعي الأقطاب. وهذا شائع عندما يُستخدم الجهاز كفاصل محلي للمصفوفة الشمسية.
لا تفترض أن عازل التيار المستمر وقاطع التيار المستمر قابلان للتبديل. عازل التيار المستمر مخصص بشكل أساسي للفصل والعزل اليدوي. يمكن لقاطع التيار المستمر توفير حماية من التيار الزائد فقط إذا كان مصنفاً لجهد التيار المستمر الكهروضوئي، والتيار، وقدرة القطع، والقطبية، وترتيب توصيل الأقطاب. لمزيد من الشرح، انظر مفتاح عزل التيار المستمر مقابل قاطع دائرة التيار المستمر.
توصيلات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر في صندوق تجميع الطاقة الشمسية
يتم توصيل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) للتيار المستمر على التوازي مع دائرة الطاقة الكهروضوئية، وليس على التوالي مع تيار الحمل.
توصيلات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) النموذجية هي:
SPD + ← طرف الناقل الموجب أو خط التيار المستمر الكهروضوئياعتماداً على تصميم جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) ونظام التأريض، قد يكون وضع الحماية الداخلي كما يلي:
من القطب الموجب إلى التأريض (PE)من القطب السالب إلى التأريض (PE)من القطب الموجب إلى القطب السالب- توصيل على شكل حرف Y أو أي ترتيب آخر لجهاز الحماية من اندفاع التيار الكهروضوئي يحدده المصنع
مبدأ التوصيل المهم هو أن تكون موصلات جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) قصيرة ومباشرة قدر الإمكان. أثناء حدوث اندفاع في التيار، تؤدي كل زيادة في طول الموصل إلى هبوط في الجهد الحثي، لذا فإن حلقة التوصيل الطويلة -حتى وإن بدت مرتبة- يمكن أن تقلل من كفاءة الحماية الفعلية.
للحصول على تفاصيل اختيار أجهزة الحماية من التيار المستمر (DC SPD)، انظر أجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر (DC SPD) و كيفية قراءة ورقة بيانات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD).
التأريض وتوصيلات قضيب التوصيل الأرضي (PE Bar)
قضيب التأريض في صندوق تجميع الطاقة الشمسية ليس هو نفسه قضيب التوصيل السالب.
يستقبل قضيب التأريض (PE Bar) عادةً:
- موصلات تأريض المعدات القادمة من إطارات الألواح الكهروضوئية وهياكل التثبيت
- موصل ربط هيكل صندوق التجميع
- موصل التأريض الخاص بجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)
- موصل تأريض المعدات الخارج إلى نظام التأريض
يحمل قضيب التوزيع السالب تيار العودة المستمر. يجب ألا يحمل قضيب التأريض (PE) تيار التشغيل العادي في النظام المصمم بشكل صحيح.
لا تقم بربط القطب السالب لنظام الطاقة الكهروضوئية بهيكل صندوق التجميع ما لم يتطلب تصميم العاكس/النظام ذلك بشكل محدد. تستخدم معظم أنظمة الطاقة الكهروضوئية الحديثة بدون محولات مفاهيم مراقبة العزل أو مراقبة التيار المتبقي، وتتطلب بقاء موصلات التيار المستمر معزولة عن تأريض المعدات في الظروف العادية.
إجراءات توصيل أسلاك صندوق تجميع الطاقة الشمسية خطوة بخطوة
كُتب هذا التسلسل لصندوق تجميع طاقة كهروضوئية يعمل بالتيار المستمر. التزم دائماً بمخطط الأسلاك المرفق، ودليل العاكس، والكود الكهربائي المحلي.
1. تأكد من التصميم قبل لمس الأسلاك
قبل التوصيل، تأكد من:
- عدد السلاسل
- عدد الألواح في كل سلسلة
- أقصى جهد للدائرة المفتوحة للسلسلة بعد التصحيح الحراري
- تيار القصر للوح
- الحد الأقصى لتصنيف مصهر السلسلة للوحدة
- حدود جهد وتيار مدخلات MPPT في العاكس
- تصنيفات الجهد والتيار ودرجة حماية صندوق التجميع
- ما إذا كان النظام مؤرضاً، أو غير مؤرض، أو مؤرضاً وظيفياً
قم بتركيب صندوق التجميع في الموقع الصحيح
يجب أن يكون صندوق التجميع سهل الوصول إليه للفحص والصيانة مع مراعاة ظروف التعرض البيئي، وتمديدات الكابلات، والحرارة، وقواعد الخلوص المحلية. تتطلب التركيبات الخارجية عادةً تصنيف حماية IP/NEMA مناسب، ومداخل كابلات مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وإحكام إغلاق موثوق حول جلب الكابلات أو وصلات الأنابيب.
تجنب وضع الصندوق في أماكن قد تتجمع فيها المياه حول مداخل الكابلات أو حيث يؤدي الإجهاد الحراري المباشر إلى تجاوز المكونات الداخلية لحدود خفض التصنيف الخاصة بها.
قم بإدخال كابلات سلسلة الألواح الكهروضوئية (PV string) في المداخل الصحيحة
قم بتوجيه كل زوج من سلاسل الألواح الكهروضوئية إلى الصندوق عبر الجلب أو مداخل الأنابيب المخصصة. حافظ على تمييز الموصلات الموجبة والسالبة من نقطة الدخول حتى نقطة الإنهاء.
ممارسات جيدة:
- ضع ملصقاً على كل سلسلة عند مدخل الكابل
- حافظ على نصف قطر الانحناء ضمن الحدود التي تحددها الشركة المصنعة للكابلات
- تجنب تمرير الموصلات فوق مشابك المصهرات أو أطراف جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)
- اترك حلقة خدمة كافية لأغراض الصيانة، ولكن تجنب الحلقات غير المنظمة بالقرب من أسلاك التأريض الخاصة بجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)
4. قم بتوصيل الأقطاب الموجبة للسلاسل بالمصهرات أو قواطع التيار المستمر
يجب أن يتصل القطب الموجب لكل سلسلة بحامل المصهر المخصص له أو بطرف دخل القاطع. ثم يتم توصيل مخرج المصهر بقضيب التوزيع الموجب.
لا تقم بتوصيل عدة أقطاب موجبة للسلاسل على التوازي تحت طرف واحد ما لم يكن الطرف مصنفاً صراحةً لاستيعاب موصلات متعددة.
5. قم بتوصيل الأقطاب السالبة للسلاسل بكتلة الأطراف السالبة أو قضيب التوزيع السالب
قم بتوصيل القطب السالب لكل سلسلة بالطرف السالب المخصص له. في صناديق التجميع المزودة بنظام مراقبة، قد يمر كل قطب سالب أو موجب عبر مستشعر تيار أو لوحة مراقبة. اتبع علامات الاتجاه الموجودة على جهاز المراقبة.
6. قم بتوصيل موصلات الخرج بالمحول (Inverter)
يمر المخرج الموجب المجمع عبر جهاز الإخراج المحدد إذا كان مركباً. ويخرج المخرج السالب المجمع من قضيب التوزيع السالب أو طرف التوصيل.
يفحص:
- سعة تيار موصل الإخراج
- حد تيار دخل العاكس
- تصنيف درجة حرارة الطرف
- القطبية عند كلا الطرفين
- تجميع MPPT الصحيح
7. توصيل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)
قم بتوصيل جهاز الحماية من زيادة التيار (DC SPD) وفقاً للملصق وورقة البيانات الخاصة به. حافظ على موصلات الجهاز قصيرة ومباشرة، خاصة موصل التأريض (PE). إذا كان الجهاز يحتوي على نقاط تلامس للإشارات عن بُعد، فقم بتوجيه أسلاك الإشارة ذات الجهد المنخفض هذه بشكل منفصل عن موصلات التيار المستمر عالية التيار حيثما كان ذلك عملياً.
8. توصيل موصلات التأريض (PE)
قم بربط صندوق التجميع وجميع موصلات التأريض الخاصة بالمعدات المطلوبة بقضيب التأريض الرئيسي (PE bar). تحقق من استمرارية التأريض بعد الانتهاء من التوصيلات.
9. قم بوضع الملصقات، وإجراء الفحص، والاختبار قبل التغذية بالتيار الكهربائي.
قبل إغلاق الغطاء:
- تحقق من قطبية كل سلسلة (string polarity).
- تحقق من مطابقة قيم المصهرات (fuse ratings) مع التصميم.
- تأكد من عدم وجود أي خيوط أسلاك مكشوفة.
- تحقق من عزم دوران الأطراف (terminal torque) باستخدام القيم المحددة من قبل الشركة المصنعة.
- تحقق من مقاومة العزل إذا كان ذلك مطلوباً حسب المشروع.
- تأكد من أن مؤشر حالة جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) طبيعي
- تأكد من أن مفتاح العزل/القاطع الخاص بالتيار المستمر (DC) في وضع الإيقاف (OFF) قبل إجراء التوصيل النهائي
- سجل قيم جهد الدائرة المفتوحة (Voc) للسلاسل وقارنها بالسلاسل المماثلة
تكوينات الأسلاك الشائعة
صندوق تجميع بسلسلتين
قد لا يحتاج صندوق التجميع المكون من سلسلتين دائماً إلى مصهرات للسلاسل إذا كان تصميم العاكس (Inverter) والألواح يسمح بالتوصيل المتوازي المباشر. ولكن العديد من الصناديق مسبقة التوصيل تتضمن مصهرات لأغراض الصيانة والتوحيد القياسي.
السلسلة 1 + ← المصهر 1 ← القضيب الموجبصندوق تجميع بـ 4 سلاسل
هذا هو مخطط التوصيل التعليمي الأكثر شيوعاً. وهو مفيد لأنه يوضح كيفية تجميع تيار السلاسل المتوازية عند قضيب التوزيع (Busbar).
4 خطوط موجبة للسلاسل ← 4 حوامل فيوزات ← قضيب توزيع موجب واحد ← مخرج واحدصندوق تجميع (Combiner box) بـ 4 سلاسل و2 MPPT.
يحافظ هذا التوصيل على فصل المجموعتين عن بعضهما البعض.
السلسلة 1 + السلسلة 2 ← المخرج A ← MPPT 1قد يبدو الصندوق متشابهاً من الخارج، ولكن يجب أن يحتوي داخلياً على مجموعات موجبة منفصلة ومخارج منفصلة.
صندوق تجميع مزود بنظام مراقبة.
في الصناديق المزودة بالمراقبة، يمر موصل كل سلسلة عبر قناة قياس. يمكن لدائرة المراقبة قياس تيار السلسلة، أو حالة الفيوز، أو حالة جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)، أو درجة الحرارة.
قاعدة التوصيل الأساسية بسيطة: لا تتجاوز مسار المراقبة عند استبدال حامل المصهر أو الطرف أو الكابل.
أخطاء التوصيل التي تسبب أكبر المشاكل
| خطأ | لماذا يعتبر ذلك خطيراً | الممارسات الأفضل |
|---|---|---|
| عكس قطبية السلسلة | يمكن أن يؤدي إلى تلف مدخل العاكس أو جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) وخلق ظروف أعطال | تحقق من القطبية باستخدام جهاز قياس قبل التوصيل |
| دمج مجموعات تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) المختلفة | يقلل من أداء التتبع ويعقد تحديد الأعطال | حافظ على مجموعات (MPPT) منفصلة كهربائياً |
| استخدام قواطع التيار المتردد أو مفاتيح العزل في أنظمة التيار المستمر الكهروضوئية | أقواس التيار المستمر أصعب في الإخماد من أقواس التيار المتردد | استخدم فقط أجهزة التيار المستمر المصنفة للأنظمة الكهروضوئية |
| طول سلك التأريض الخاص بجهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) | يؤدي إلى رفع جهد التمرير الفعلي أثناء حدوث زيادة مفاجئة في الجهد | حافظ على مسار التأريض (PE) لجهاز الحماية من زيادة التيار قصيراً ومباشراً |
| التعامل مع قضيب التأريض (PE) كقضيب ناقل سالب | قد يؤدي إلى مرور تيار التشغيل عبر مسارات التأريض | حافظ على فصل القطب السالب للتيار المستمر (DC) عن التأريض الوقائي (PE) ما لم يتطلب التصميم ربطهما. |
| توصيل موصلات متعددة تحت طرف توصيل واحد. | يسبب ارتخاء التوصيلات وارتفاع درجة الحرارة. | استخدم أطراف توصيل معتمدة لعدد وحجم الموصلات المستخدمة. |
| الصمامات كبيرة الحجم | قد يؤدي إلى فشل في حماية الموصلات أو أسلاك السلسلة (string wiring). | حدد الحجم وفقاً لمتطلبات الوحدات والأكواد الفنية. |
| عدم وجود ملصقات تعريفية للسلاسل (strings). | يجعل عمليات التشغيل التجريبي واستكشاف الأخطاء وإصلاحها بطيئة. | قم بوضع ملصق على كل سلسلة (string)، ومنصهر (fuse)، ومخرج. |
كيفية التحقق من مخطط توصيل صندوق تجميع الطاقة الشمسية قبل التركيب.
استخدم هذه المراجعة السريعة قبل اعتماد المخطط:
- هل تحتوي كل سلسلة كهروضوئية (PV string) على علامة واضحة لـ
+و-المدخل؟ - هل يظهر كل سلسلة محمية بمنصهر (fused string) وجود المنصهر على الموصل الصحيح وفقاً لتصميم النظام؟
- هل قضبان التوصيل الموجبة والسالبة مفصولة بوضوح عن قضيب التأريض (PE bar)؟
- هل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) متصل بـ
+,-, و PE وفقاً لورقة بيانات جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)؟ - هل مسار التأريض الخاص بجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) قصير ومباشر؟
- هل يوضح جهاز الإخراج ما إذا كان عازلاً للتيار المستمر (DC isolator)، أو قاطع تيار مستمر (DC breaker)، أو مفتاح فصل (switch-disconnector)؟
- هل مجموعات تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) مفصولة عن بعضها؟
- هل جميع أجهزة التيار المستمر (DC) مصنفة لتحمل أقصى جهد للألواح الشمسية (PV)؟
- هل تم تحديد حجم موصلات الإخراج بناءً على التيار الإجمالي وظروف التركيب؟
- هل الملصقات، وعلامات القطبية، وملصقات التحذير موجودة وواضحة؟
متى لا تحتاج إلى صندوق تجميع (Combiner Box) منفصل
لا تحتاج كل أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى صندوق تجميع خارجي.
قد لا تحتاج إلى واحد في الحالات التالية:
- إذا كان العاكس يحتوي بالفعل على مداخل سلاسل مستقلة كافية.
- إذا كان العاكس يتضمن حماية السلاسل المطلوبة ومفاتيح التيار المستمر.
- إذا تم استخدام سلسلة واحدة فقط.
- إذا تم توصيل سلسلتين مباشرة من خلال موصلات معتمدة أو مداخل العاكس المسموح بها من قبل الشركة المصنعة.
- إذا كان تصميم المشروع لا يتطلب مراقبة خارجية، أو جهاز حماية من زيادة التيار (SPD)، أو عزل ميداني عند المصفوفة.
ومع ذلك، في الأنظمة التجارية والصناعية وعلى مستوى المرافق، تظل صناديق التجميع مفيدة لأنها تعمل على مركزية حماية السلاسل، والحماية من زيادة تيار التيار المستمر، والعزل، والمراقبة، والوصول لأغراض الصيانة.
الأسئلة الشائعة
ما هو مخطط التوصيل الصحيح لصندوق تجميع الطاقة الشمسية؟
مسار التوصيل النموذجي للتيار المستمر هو انتقال القطب الموجب لسلسلة الألواح الكهروضوئية إلى المصهر أو قاطع التيار المستمر، ثم إلى قضيب التوزيع الموجب، ومنه عبر عازل المخرج أو القاطع إلى العاكس. تنتقل الأقطاب السالبة لسلسلة الألواح إلى قضيب توزيع سالب أو كتلة طرفية، بينما يتم توصيل موصلات تأريض المعدات ووصلات تأريض جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) بقضيب التأريض (PE).
هل يقوم صندوق تجميع الطاقة الشمسية بتوصيل الألواح على التوالي أم على التوازي؟
يقوم صندوق التجميع عادةً بجمع سلاسل الألواح الكهروضوئية المشكلة مسبقاً على التوازي. أما التوصيل على التوالي للوحدات فيتم عادةً خارج صندوق التجميع لإنشاء كل سلسلة.
أين يجب وضع المصهر في صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية؟
في العديد من التصاميم، يمر الموصل الموجب لكل سلسلة عبر مصهر (gPV) مخصص قبل الاتصال بقضيب التوزيع الموجب. قد تتطلب بعض الأنظمة وضعاً مختلفاً للمصهر أو حماية ثنائية القطب، وذلك يعتمد على طريقة التأريض، والأكواد المتبعة، وتعليمات المعدات.
هل يمكنني توصيل جميع السلاسل بمدخل MPPT واحد؟
فقط إذا كان مدخل MPPT الخاص بالعاكس مصنفاً لتحمل التيار المجمع وكانت السلاسل مناسبة للعمل معاً. إذا كانت السلاسل تواجه اتجاهات مختلفة أو تنتمي إلى قنوات MPPT مختلفة، فيجب عادةً إبقاؤها منفصلة.
هل قضيب التوزيع السالب هو نفسه التأريض؟
لا. يحمل قضيب التوزيع السالب تيار العودة للتيار المستمر (DC). بينما يقوم قضيب التأريض (PE) بربط إطارات المعدات، وأجزاء الهيكل، وموصلات التأريض الخاصة بجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD). لا تقم بربط القطب السالب بالأرضي ما لم يتطلب تصميم النظام ذلك بشكل محدد.
أين يتم توصيل جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) في صندوق التجميع؟
يتم توصيل جهاز الحماية من اندفاع التيار المستمر (DC SPD) على التوازي مع دائرة التيار المستمر. يجب أن تتبع أطرافه +, -, وأطراف التأريض (PE) مخطط الأسلاك الخاص بالجهاز. يجب أن يكون موصل التأريض (PE) قصيراً ومباشراً قدر الإمكان.
هل يمكن استخدام قاطع تيار متردد (AC) في صندوق تجميع الطاقة الشمسية؟
لا تفترض أن قاطع التيار المتردد مناسب لدوائر التيار المستمر الكهروضوئية. أقواس التيار المستمر لا تنطفئ ذاتياً عند نقطة عبور التيار للصفر مثل أقواس التيار المتردد. استخدم أجهزة ذات تصنيفات صريحة للجهد، والتيار، وقدرة القطع، والقطبية، وتوصيل الأقطاب الخاصة بالتيار المستمر الكهروضوئي.
ما الذي يجب اختباره بعد توصيل أسلاك صندوق التجميع؟
في الحد الأدنى، يقوم القائمون بالتركيب عادةً بالتحقق من القطبية، وجهد الدائرة المفتوحة للسلسلة، واستمرارية التأريض، وإحكام ربط الأطراف، وتصنيف المصهر، وحالة جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)، وإحكام غلق الصندوق، وقطبية المخرج قبل توصيل التيار. قد تتطلب مواصفات المشروع أيضاً اختبار مقاومة العزل وسجلات التشغيل.
الملخص
مخطط توصيل صندوق تجميع الطاقة الشمسية الجيد ليس مجرد صورة للأسلاك، بل هو خريطة لوظائف الحماية.
يجب توجيه موصلات السلسلة الموجبة عبر حماية السلسلة الصحيحة. ويجب أن تعود الموصلات السالبة عبر مسار الطرف الصحيح. يجب توصيل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) بوصلة تأريض (PE) قصيرة ومباشرة. يجب أن يتطابق جهاز الإخراج مع الدور المطلوب، سواء كان للعزل، أو التبديل، أو الحماية من التيار الزائد، أو مزيجاً من هذه الوظائف. يجب أن تحافظ تصميمات تتبع نقطة الطاقة القصوى المتعددة (Multi-MPPT) على فصل مجموعات السلاسل.
إذا كان المخطط يوضح هذه المسارات، يصبح صندوق التجميع أسهل في التركيب والفحص واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة. أما إذا كان المخطط يخفي هذه المسارات، فقد يبدو التركيب مرتباً بينما يحمل مخاطر كهربائية جسيمة.
المصادر ونقاط المرجع المستخدمة
- تمت مراجعة صفحة VIOX الحالية: مخطط توصيل صندوق تجميع الطاقة الشمسية
- مرجع المجموعة الداخلية لـ VIOX: دليل صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية
- مرجع المجموعة الداخلية لـ VIOX: تصميم حماية صندوق تجميع الطاقة الشمسية
- سياق الكود الكهربائي الوطني (NEC): الكود الكهربائي الوطني NFPA 70
- السياق القياسي لصمامات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV): المعيار IEC 60269-6 هو الجزء الخاص بصمامات الجهد المنخفض لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية؛ يجب التحقق من الامتثال الدقيق للمشروع مقابل أحدث نسخة من نص المعيار المعتمد والكود المحلي.
