Dimenzování pojistek a odpojovačů v kombinátorových boxech FV vyžaduje použití pravidla NEC 156%: vynásobte zkratový proud stringu (Isc) hodnotou 1,56 a poté vyberte nejbližší standardní jmenovitou hodnotu pojistky. Tento dvoufázový výpočet zohledňuje trvalý provoz a špičky ozáření. Správné dimenzování zabraňuje selhání systému, zajišťuje shodu s předpisy a chrání před nebezpečím požáru v solárních instalacích.
Pochopení FV pojistek a odpojovačů
Co jsou FV pojistky?
FV pojistky—označené jako třída gPV podle IEC 60269-6—jsou nadproudové ochranné prvky speciálně navržené pro aplikace s přímým proudem v solárních systémech. Na rozdíl od standardních AC pojistek, gPV pojistky mohou bezpečně přerušit DC poruchové proudy, které je notoricky obtížné uhasit kvůli absenci přirozeného průchodu proudu nulou. Tyto pojistky odolávají extrémnímu tepelnému cyklování způsobenému kolísáním slunečního záření bez předčasného selhání. Jsou navrženy tak, aby přerušily proud při 1,35 až 1,45 násobku jejich jmenovitého proudu během jedné až dvou hodin, čímž chrání proti zpětným nadproudům, když jeden string napájí poruchový paralelní string.
Co jsou DC odpojovače?
DC odpojovače jsou spínače, které izolují výstup kombinátorového boxu od navazujícího zařízení pro údržbu a nouzové odpojení napájení. NEC 690.15 vyžaduje, aby tyto odpojovače měly jmenovitou hodnotu pro spínání zátěže pro střešní aplikace, což znamená, že mohou bezpečně otevírat obvody při plném zatěžovacím proudu bez vytváření nebezpečného obloukového výboje. Spínače pro spínání zátěže zahrnují zhášecí komory a kontakty dimenzované pro vysokou energii oblouku DC obvodů. Odpojovače bez spínání zátěže—jednoduché izolátory—lze ovládat pouze po odpojení obvodu a nejsou vhodné pro výstupy kombinátorových boxů.
Metodika dimenzování pojistek krok za krokem
Krok 1: Vypočítejte zkratový proud stringu
Začněte se zkratovým proudem modulu (Isc) z datového listu. Moderní vysoce účinné panely se pohybují od 9A do 18,5A v závislosti na výkonové třídě. U stringů s moduly zapojenými do série zůstává Isc konstantní (sériové zapojení nepřidává proud). Například 580W modul TOPCon s Isc = 14,45A v 10-modulovém stringu stále produkuje 14,45A při zkratu.
Krok 2: Použijte pravidlo NEC 156%
Článek 690 NEC vyžaduje dva po sobě jdoucí multiplikátory 125%:
První multiplikátor (NEC 690.8(A)(1)): Vypočítejte maximální proud obvodu
- Maximální proud = Isc × 1,25
- Zohledňuje “efekt okraje mraku”—když se sluneční světlo odráží od okrajů mraků, ozáření může krátce překročit 1 000 W/m², což tlačí proud nad jmenovitý Isc.
Druhý multiplikátor (NEC 690.9(B)): Dimenzujte nadproudovou ochranu pro trvalý provoz
- Jmenovitá hodnota OCPD = Maximální proud × 1,25
- FV obvody pracují s maximálním výkonem 3+ hodiny denně. Standardní zařízení zvládají trvale pouze 80% jmenovitého proudu, takže faktor 125% (inverze 80%) zabraňuje rušivému vypínání.
Kombinovaný výpočet: Isc × 1,25 × 1,25 = Isc × 1,56
Krok 3: Vyberte standardní jmenovitou hodnotu pojistky
Zaokrouhlete nahoru na nejbližší dostupnou standardní velikost pojistky: 10A, 15A, 20A, 25A, 30A. Vybraná pojistka nesmí překročit maximální jmenovitou hodnotu sériové pojistky modulu (uvedenou v datovém listu, obvykle 20A až 30A pro většinu panelů).
Příklad: String Isc = 14,45A
- Minimální jmenovitá hodnota pojistky: 14,45A × 1,56 = 22,54A
- Vybraná pojistka: 25A s jmenovitou hodnotou gPV
Krok 4: Dimenzujte DC odpojovač
Sečtěte maximální proudy ze všech paralelních stringů a poté použijte bezpečnostní faktor 125%:
Jmenovitá hodnota odpojovače = (Počet stringů × Isc × 1,25) × 1,25
Pro 6 stringů při 14,45A každý:
- Celkový proud: 6 × 14,45A × 1,25 = 108,4A
- Jmenovitá hodnota odpojovače: 108,4A × 1,25 = 135,5A
- Vybraný odpojovač: 150A s jmenovitou hodnotou pro spínání zátěže
Tabulka 1: Příklady dimenzování pojistek pro běžné FV moduly
| Výkon modulu | Isc modulu | Min. jmenovitá hodnota pojistky (×1,56) | Vybraná standardní pojistka | Max. stringů na 30A Breaker (jistič) |
|---|---|---|---|---|
| 400W | 10,5A | 16,38A | 20A | 8 |
| 500W | 13,0A | 20,28A | 25A | 6 |
| 580W | 14,45A | 22,54A | 25A | 6 |
| 600W (TOPCon) | 18,5A | 28,86A | 30A | 4 |
| 750W (HJT) | 15,8A | 24,65A | 25A | 5 |
Tabulky pro rychlé dimenzování
Standardní konfigurace a jmenovité hodnoty odpojovačů
Tabulka 2: Dimenzování odpojovačů podle konfigurace stringů
| Počet stringů | String Isc | Celkový maximální proud (×1,25) | Minimální jmenovitý proud odpojovače (×1,56) | Doporučený odpojovač |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 10A | 50A | 62,4 A | 80A |
| 6 | 10A | 75A | 93,6 A | 100A |
| 8 | 10A | 100A | 124,8 A | 150A |
| 4 | 14 A | 70A | 87,4 A | 100A |
| 6 | 14 A | 105 A | 131,0 A | 150A |
| 8 | 14 A | 140 A | 174,8 A | 200A |
NEC vs IEC: Klíčové rozdíly v dimenzování
I když oba předpisy upřednostňují bezpečnost, jejich přístupy k dimenzování se liší:
NEC 690.8/690.9 (Severní Amerika):
- Dimenzování pojistek: Isc × 1,56 (156%)
- Zdůvodnění: Trvalý provoz + špičky ozáření
- Výjimka: Zařízení s jmenovitým proudem 100% vyžadují pouze násobitel 1,25×
IEC 62548 (Mezinárodní):
- Rozsah dimenzování pojistek: 1,5 × Isc ≤ In ≤ 2,4 × Isc
- Flexibilnější, umožňuje optimalizaci pro specifické podmínky
- Snížení jmenovitého proudu v závislosti na teplotě je vyžadováno nad 45 °C okolní teploty
Tabulka 3: Porovnání předpisů pro string 12 A
| Standardní | Minimální jmenovitý proud pojistky | Typický výběr | Filozofie návrhu |
|---|---|---|---|
| NEC | 18,72 A (12 A × 1,56) | 20A | Konzervativní, jeden násobitel |
| IEC | 18,0 A až 28,8 A (12 A × 1,5 až 2,4) | 20 A až 25 A | Flexibilní rozsah na základě podmínek |
Kritická kritéria výběru
Požadavky na jmenovité napětí
Jmenovité napětí pojistky a odpojovače musí překračovat maximální napětí naprázdno systému (Voc) při nejnižší očekávané okolní teplotě.
Calculation: Voc_max = Voc modulu × Počet sériově zapojených modulů × Teplotní koeficient
- Při -40 °C: 49 V × 10 × [1 + 0,0027 × (25 – (-40))] = 576 V
- Požadované jmenovité hodnoty: Minimálně 600 V (standard: 600 V, 1000 V, 1500 V). IEC 60269-6 doporučuje jmenovité napětí pojistky ≥ 1,2 × Voc_max pro dodatečnou bezpečnostní rezervu.
Vypínací schopnost (mez vypínací schopnosti)
Vypínací schopnost DC (Icn nebo Icu) musí překračovat maximální předpokládaný zkratový proud v místě instalace. Pro vstupy slučovacího boxu je to obvykle kombinovaný Isc všech ostatních paralelních stringů. Pro 8 stringů po 14 A každý:
- Předpokládaný zkratový proud: 7 × 14 A = 98 A (nejhorší případ: 7 funkčních stringů napájí 1 poruchový string)
- Požadované Icu: ≥ 150 A (standardní pojistky gPV: 200 A až 1500 A Icu)
Snížení teploty
Slučovací boxy na přímém slunečním světle mohou dosáhnout vnitřní teploty 65 °C až 75 °C. Většina pojistek gPV je dimenzována pro okolní teplotu 40 °C. Nad touto hodnotou se snižuje proudová zatížitelnost:
- Při 50 °C: Snížení jmenovitého proudu na 95%
- Při 60 °C: Snížení jmenovitého proudu na 90%
- Při 70 °C: Snížení jmenovitého proudu na 85%
Pokud vaše 20A pojistka pracuje při okolní teplotě 65 °C, efektivní jmenovitý proud = 20 A × 0,87 = 17,4 A. Ověřte, zda to překračuje vaše vypočítané minimum.
Tabulka 4: Kontrolní seznam pro výběr komponent
| Faktor výběru | Požadavek specifikace | Code Reference | Metoda ověření |
|---|---|---|---|
| Jmenovitý proud pojistky | ≥ Isc × 1,56 (NEC) nebo 1,5-2,4 (IEC) | NEC 690.9(B), IEC 62548 | Datový list Isc × násobitel |
| Jmenovité napětí pojistky | ≥ 1,2 × Voc_max při min. teplotě | IEC 60269-6 | Voc modulu × počet sérií × teplotní faktor |
| Třída pojistky | gPV (IEC 60269-6) | NEC 690.9(D) | Ověřte označení “gPV” |
| Maximální sériová pojistka | ≤ Maximální jmenovitý proud pojistky modulu | Datový list modulu | Zkontrolujte štítek |
| Odpojovací proud | ≥ Celkový Isc × 1,56 | NEC 690.13 | Součet všech proudů stringů |
| Typ odpojovače | Jmenovitý pro odpojení pod zátěží (střešní) | NEC 690.15 | Ověřte certifikaci pro odpojení pod zátěží |
| Přerušovací kapacita | ≥ Maximální poruchový proud | NEC 690.9(C) | Vypočtěte příspěvek paralelních stringů |
| Teplotní třída | Zohledněte snížení výkonu vlivem okolní teploty | IEC 60269-6 | Změřte vnitřní teplotu slučovací skříně |
Běžné chyby při dimenzování, kterých je třeba se vyvarovat
Chyba 1: Použití pojistek dimenzovaných pro AC v DC aplikacích
AC pojistky nemohou bezpečně přerušit DC proudy. DC oblouky samy neuhasnou při průchodu proudu nulou (v DC žádný není). Vždy specifikujte pojistky s označením gPV s DC napěťovým hodnocením odpovídajícím vašemu systému.
Chyba 2: Poddimenzování pro trvalý provoz
Použití pouze prvního multiplikátoru 1,25 (Isc × 1,25) bez druhého má za následek pojistku dimenzovanou pouze pro 80 % trvalého provozu. Zařízení se přehřeje a předčasně selže během hodin špičkového slunečního svitu. Vždy použijte plný faktor 1,56, pokud nepoužíváte zařízení dimenzovaná na 100 %.
Chyba 3: Ignorování maximálního sériového jištění modulu
I když výpočty naznačují pojistku 30A, pokud datový list modulu omezuje sériové pojistky na 20A, musíte použít 20A. Překročení této hodnoty ruší záruky a vytváří riziko požáru. Řešení: snižte počet stringů na slučovač nebo použijte moduly s vyšším jištěním.
Chyba 4: Nesprávný výpočet paralelních stringů
Při dimenzování hlavního odpojovače slučovače sečtěte maximální proudy (Isc × 1,25) všech stringů a poté použijte druhý multiplikátor 1,25. Nepoužívejte 1,56 na každý string zvlášť – první multiplikátor je na string, druhý je pro kombinované OCPD.
Nesprávně: (String 1: 10A × 1,56) + (String 2: 10A × 1,56) = 31,2A
Správně: [(10A + 10A) × 1,25] × 1,25 = 31,25A
Chyba 5: Předimenzování pro “budoucí rozšíření”
Instalace 60A pojistky pro 10A string “pro jistotu” eliminuje nadproudovou ochranu. Pojistka se neotevře během zpětných poruchových stavů, což umožní poškození kabelu nebo požár. Dimenzujte pojistky pro skutečný proud stringu; při přidávání kapacity upgradujte slučovací skříně.
Často Kladené Otázky
Otázka: Jakou velikost pojistky potřebuji pro string s 10,5A Isc?
Odpověď: Minimální hodnota pojistky = 10,5A × 1,56 = 16,38A. Vyberte nejbližší standardní velikost: 20A pojistka s označením gPV. Ověřte, zda to nepřekračuje maximální sériové jištění modulu v datovém listu.
Otázka: Mohu použít standardní AC pojistky v DC slučovací skříni?
Odpověď: Ne. AC pojistky nemají DC vypínací schopnost pro bezpečné odstranění DC poruch. DC oblouky se udržují neomezeně dlouho bez průchodu proudu nulou. Vždy používejte pojistky s označením gPV (IEC 60269-6) s DC napěťovým hodnocením odpovídajícím napětí vašeho systému.
Otázka: Jaký je rozdíl mezi dimenzováním pojistek podle NEC a IEC?
Odpověď: NEC vyžaduje pevný multiplikátor 1,56 (Isc × 1,56) pro zohlednění trvalého provozu a špiček ozáření. IEC 62548 umožňuje rozsah od 1,5× do 2,4× Isc, což umožňuje konstruktérům optimalizovat pro specifické okolní teploty a charakteristiky modulu. Oba zajišťují bezpečnost, ale nabízejí různou flexibilitu.
Otázka: Jak mám dimenzovat slučovač pro budoucí rozšíření stringů?
Odpověď: Dimenzujte pojistky pro skutečný proud instalovaných stringů. Pro odpojovač a přípojnice můžete předimenzovat na základě plánované kapacity. Příklad: Nainstalujte 20A pojistky pro stávající 4-stringový systém (14A Isc), ale použijte 150A odpojovač a 6-polohovou přípojnici, abyste mohli později přidat 2 další stringy bez výměny krytu.
Otázka: Potřebuji odpojovače dimenzované pro odpojení pod zátěží pro všechny slučovací skříně?
Odpověď: NEC 690.15 vyžaduje odpojovače dimenzované pro odpojení pod zátěží pro slučovací skříně umístěné na střechách. Pozemní slučovače mohou používat izolátory bez odpojení pod zátěží, pokud má systém jinde hlavní odpojovač pro odpojení pod zátěží. Vždy se poraďte s místním úřadem s jurisdikcí (AHJ), protože interpretace se liší.
Zajistěte dlouhodobou bezpečnost systému
Správné dimenzování pojistek a odpojovačů chrání vaši investici do FV a zajišťuje roky bezpečného a spolehlivého provozu. Použijte pravidlo NEC 1,56 (Isc × 1,56) pro pojistky, vyberte nejbližší standardní hodnotu, ověřte proti maximálním limitům sériových pojistek modulu a dimenzujte odpojovače pro celkový kombinovaný proud. V případě pochybností se obraťte na nejnovější normy NEC článek 690 a IEC 62548.
VIOX Electric vyrábí kompletní řadu FV slučovacích skříní, pojistek s označením gPV a DC odpojovačů pro odpojení pod zátěží, které jsou navrženy tak, aby splňovaly požadavky NEC i IEC. Náš technický tým poskytuje bezplatnou podporu při dimenzování pro vaše konkrétní projekty. Kontaktujte nás na VIOX.com pro datové listy a aplikační pomoc.
