Γρήγορη απάντηση: Κουτί συνδυασμού AC έναντι Κουτιού συνδυασμού DC
Ένα Κουτί συνένωσης AC συνδυάζει τις εξόδους εναλλασσόμενου ρεύματος πολλαπλών μετατροπέων, μικρομετατροπέων ή κλάδων μετατροπέων πριν την τροφοδοσία ενός πίνακα διανομής AC, ηλεκτρολογικού πίνακα, διακοπτικού υλικού, μετασχηματιστή ή σημείου διασύνδεσης με το δίκτυο.
A Κουτί συνένωσης DC συνδυάζει τις εξόδους συνεχούς ρεύματος των φωτοβολταϊκών στοιχειοσειρών πριν από τον μετατροπέα. Συνήθως περιλαμβάνει ασφάλειες στοιχειοσειρών ή αυτόματους διακόπτες DC, αντικεραυνική προστασία DC, θετικούς και αρνητικούς ζυγούς, αποζεύκτες DC, ακροδέκτες γείωσης και μερικές φορές παρακολούθηση στοιχειοσειρών.
Η διαφορά δεν έγκειται μόνο στη θέση του κουτιού. Αλλάζει τον σχεδιασμό της προστασίας:
Ένα κουτί συνδυασμού DC πρέπει να διαχειρίζεται την τάση DC των φωτοβολταϊκών, την πολικότητα, το αντίστροφο ρεύμα και τα συνεχή τόξα DC. Ένα κουτί συνδυασμού AC πρέπει να διαχειρίζεται την προστασία κλάδων AC, τη συγκέντρωση εξόδου του μετατροπέα, την ονομαστική τιμή βραχυκύκλωσης, τη διάταξη ουδετέρου/γείωσης και τις απαιτήσεις αποζεύκτη AC ή διακοπτικού υλικού.
Βασικά συμπεράσματα
- Τα κουτιά συνδυασμού DC χρησιμοποιούνται πριν από τον μετατροπέα. Συνδυάζουν φωτοβολταϊκά strings στην πλευρά του συνεχούς ρεύματος (DC).
- Τα κουτιά συνδυασμού εναλλασσόμενου ρεύματος (AC combiner boxes) χρησιμοποιούνται μετά τον μετατροπέα. Συνδυάζουν εξόδους AC από string inverters, microinverters ή ομάδες μετατροπέων.
- Η προστασία DC δεν είναι ίδια με την προστασία AC. Οι ασφάλειες DC, οι διακόπτες DC, τα αντικεραυνικά DC (SPDs) και οι αποζεύκτες DC πρέπει να επιλέγονται με βάση την τάση και την πολικότητα του φωτοβολταϊκού συστήματος.
- Ο πίνακας διανομής συνδυασμού AC είναι κοινός σε μεγαλύτερα συστήματα. Πολλαπλές έξοδοι μετατροπέων μπορεί να τροφοδοτούν πίνακες διανομής AC, διακόπτες ισχύος ή πίνακες ανασυνδυασμού.
- Τα συστήματα με microinverters χρησιμοποιούν συχνά συνδυασμό AC. Κάθε μικρομετατροπέας μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) της μονάδας σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) συμβατό με το δίκτυο, επομένως η συνένωση πραγματοποιείται στην πλευρά του AC.
- Μην επιλέγετε αποκλειστικά με βάση το μέγεθος του περιβλήματος. Η διάταξη των καλωδίων, η τάση, η ένταση, η ονομαστική τιμή βραχυκύκλωσης (SCCR), ο τύπος του αντικεραυνικού (SPD), η γείωση, η σήμανση και τα πρότυπα έχουν όλα σημασία.
Πίνακας σύγκρισης κιβωτίων συνένωσης AC και DC
| Στοιχείο | Κουτί Συνένωσης DC | Κουτί συνδυασμού AC |
|---|---|---|
| Τοποθεσία | Μεταξύ των στοιχειοσειρών φωτοβολταϊκών (PV strings) και της εισόδου DC του μετατροπέα | Μεταξύ των εξόδων του μετατροπέα και της διανομής AC/σύνδεσης με το δίκτυο |
| Τρέχων τύπος | Άμεσο ρεύμα | Εναλλασσόμενο ρεύμα |
| Κύριος σκοπός | Συνένωση κυκλωμάτων DC στοιχειοσειρών φωτοβολταϊκών | Συνδυασμός κυκλωμάτων εξόδου μετατροπέα AC |
| Κοινή είσοδος | Φωτοβολταϊκές στοιχειοσειρές (PV strings) | Μετατροπείς στοιχειοσειράς (string inverters), μικρομετατροπείς, κυκλώματα διακλάδωσης μετατροπέα |
| Κοινή έξοδος | Είσοδος DC μετατροπέα | Πίνακας AC, διακόπτης ισχύος AC, μετασχηματιστής, διασύνδεση δικτύου |
| Συσκευές προστασίας | Ασφάλειες gPV, DC MCB/MCCB, διακόπτης απομόνωσης DC, DC SPD | Διακόπτες AC, διακόπτης AC, αντικεραυνική προστασία AC (SPD), μετρήσεις, ζυγόμπαρα |
| Διάταξη ράβδων ζυγών | Θετικός, αρνητικός, PE/γείωση | Ζυγόμπαρα φάσης, ουδέτερος όπου απαιτείται, PE/γείωση |
| Κύριος τεχνικός κίνδυνος | Τόξο DC, σφάλμα πολικότητας, αντίστροφο ρεύμα, υπέρταση φωτοβολταϊκών (PV) | Ρεύμα σφάλματος AC, ανάστροφη τροφοδοσία αντιστροφέα, συντονισμός, ονομαστικά χαρακτηριστικά διακοπτικού υλικού |
| Τυπικές εφαρμογές | Συστοιχίες φωτοβολταϊκών με κεντρικό αντιστροφέα, φωτοβολταϊκές σειρές δικτύου, συλλογή DC | Μικρομετατροπείς, πολλαπλοί αντιστροφείς, εμπορικές στέγες, ηλιακά πάρκα |
| Κοινός όρος αναζήτησης | Κουτί συνδυασμού DC, κουτί συνδυασμού ηλιακών συστημάτων | Κουτί συνδυασμού AC, πίνακας συνδυασμού AC, διακόπτης συνδυασμού AC |
Πού τοποθετείται κάθε κουτί σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα
Ένα απλοποιημένο σύστημα με μετατροπέα στοιχειοσειράς (string inverter) έχει ως εξής:
Φωτοβολταϊκά πλαίσια
Ένα σύστημα με μικρομετατροπείς (microinverters) διαφέρει:
Φωτοβολταϊκό πλαίσιο
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα κουτί συνδυασμού DC συνδέεται συνήθως με αρχιτεκτονική string inverter, ενώ ένα κουτί συνδυασμού AC είναι σύνηθες σε συστήματα microinverter, εμπορικά συστήματα με πολλούς μετατροπείς και τη συγκέντρωση εξόδου μετατροπέων μεγάλης κλίμακας.
Τι είναι το κουτί συνδυασμού DC;
A Κουτί συνένωσης DC είναι ένα κουτί προστασίας και συγκέντρωσης φωτοβολταϊκών που εγκαθίσταται στην πλευρά DC ενός ηλιακού συστήματος. Συνδυάζει πολλαπλά string φωτοβολταϊκών σε λιγότερα κυκλώματα εξόδου πριν από τον μετατροπέα.
Τα τυπικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν:
- ασφάλειες string φωτοβολταϊκών ή διακόπτες DC
- Ζυγός θετικής πολικότητας
- Ζυγός αρνητικής πολικότητας
- Διάταξη προστασίας από υπερτάσεις (SPD) DC
- αποζεύκτη DC ή διακόπτη απομόνωσης
- ακροδέκτη γείωσης ή PE
- μονάδα παρακολούθησης string όπου απαιτείται
- στυπιοθλίπτες καλωδίων ή συνδετήρες φωτοβολταϊκών (PV connectors)
- εξωτερικό ερμάριο
- προειδοποιητικές ετικέτες και ετικέτες πολικότητας
τα κουτιά συνδυασμού συνεχούς ρεύματος (DC combiner boxes) χρησιμοποιούνται συχνά όταν:
- ένας μετατροπέας (inverter) διαθέτει πολλαπλές εισόδους στοιχειοσειρών φωτοβολταϊκών
- πολλαπλές στοιχειοσειρές πρέπει να προστατεύονται μεμονωμένα
- απαιτείται παρακολούθηση στοιχειοσειρών
- απαιτείται οργανωμένη συγκέντρωση για μεγάλες διαδρομές καλωδίων συνεχούς ρεύματος (DC)
- Απαιτείται προστασία από υπέρταση DC κοντά στη συστοιχία
- Οι ομάδες συντήρησης χρειάζονται ένα σαφές σημείο απομόνωσης DC
Για μια ευρύτερη βάση, δείτε το VIOX Οδηγός για κουτιά συνδυασμού φωτοβολταϊκών (PV combiner box).
Τι είναι το AC Combiner Box;
Ένα Κουτί συνένωσης AC συνδυάζει κυκλώματα εξόδου AC από πολλαπλούς μετατροπείς ή κλάδους μικρομετατροπέων. Εγκαθίσταται αφού το DC έχει ήδη μετατραπεί σε AC.
Τα τυπικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν:
- Αυτόματοι διακόπτες AC ή MCCB
- Ζυγός AC
- Κύριος διακόπτης απομόνωσης AC
- AC SPD
- ουδέτερος ζυγός όπου απαιτείται
- ζυγός γείωσης (PE)
- συσκευή μέτρησης ή παρακολούθησης
- μπλοκ ακροδεκτών
- στυπιοθλίπτες καλωδίων
- περίβλημα
- ετικέτες κυκλωμάτων
τα κουτιά συνδυασμού AC (AC combiner boxes) είναι κοινά σε:
- φωτοβολταϊκά συστήματα με μικρομετατροπείς (microinverters)
- εμπορικά φωτοβολταϊκά συστήματα στέγης με πολλούς μετατροπείς
- φωτοβολταϊκά πάρκα μεγάλης κλίμακας με πολλές εξόδους μετατροπέων
- αίθουσες μετατροπέων (inverter rooms)
- Πίνακες ανασυνδυασμού AC
- Ηλεκτρικοί πίνακες συνδυασμού AC
- Διακόπτες ισχύος συνδυασμού AC
Σε μεγάλα φωτοβολταϊκά συστήματα, ο όρος Διακόπτες ισχύος συνδυασμού AC ή Ανασυνδυαστής AC χρησιμοποιείται συχνά όταν ο εξοπλισμός είναι μεγαλύτερος από ένα απλό κουτί. Μπορεί να περιλαμβάνει μεγαλύτερους διακόπτες ισχύος, μετρητές, προστατευτικά ρελέ, ζυγοστάθμες, μετασχηματιστές έντασης και ενσωμάτωση με ηλεκτρολογικό εξοπλισμό χαμηλής τάσης.
Κουτί συνδυασμού AC έναντι ηλεκτρικού πίνακα συνδυασμού AC έναντι ανασυνδυαστή AC
Αυτοί οι όροι σχετίζονται μεταξύ τους, αλλά δεν αναφέρονται πάντα σε εξοπλισμό ίδιου μεγέθους.
| Όρος | Πρακτική Σημασία | Τυπική χρήση |
|---|---|---|
| Κουτί συνένωσης AC | Μικρότερο ερμάριο συνδυασμού εξόδων AC αντιστροφέων | Οικιακά, εμπορικά, συστήματα μικρομετατροπέων, συστήματα με πολλούς μικρούς αντιστροφείς |
| Πίνακας συνδυασμού AC | Διάταξη συνδυασμού AC τύπου πίνακα με ασφαλειοδιακόπτες | Εμπορικά συστήματα σε στέγες και κατανεμημένα συστήματα αντιστροφέων |
| Ηλεκτρολογικός πίνακας συνδυασμού AC | Μεγαλύτερη διάταξη διανομής AC που συνδυάζει τροφοδοσίες αντιστροφέων | Εμπορικά και φωτοβολταϊκά συστήματα κλίμακας κοινής ωφέλειας |
| Διακόπτες ισχύος συνδυασμού AC | Πιο στιβαρή συνδυαστική διάταξη και προστασία AC σε επίπεδο πινάκων διανομής | Μεγάλα δωμάτια μετατροπέων, φωτοβολταϊκά πάρκα κοινής ωφέλειας |
| Ανασυνδυαστής AC | Συνδυάζει εξόδους από κατάντη συνδυαστικά κουτιά AC ή μπλοκ μετατροπέων | Μεγαλύτερα φωτοβολταϊκά πάρκα και συστήματα συλλογής AC πολλαπλών επιπέδων |
Χρησιμοποιήστε τον όρο που αντιστοιχεί στο επίπεδο του εξοπλισμού. Ένα μικρό συνδυαστικό κουτί AC μικρομετατροπέα δεν πρέπει να περιγράφεται ως πίνακας διανομής. Μια σειρά πινάκων διανομής AC κλίμακας κοινής ωφέλειας δεν πρέπει να υποβαθμίζεται σε ένα απλό συνδυαστικό κουτί.
Εξαρτήματα συνδυαστικού κουτιού DC
| Στοιχείο | Λειτουργία | Σημείωση Επιλογής |
|---|---|---|
| Ασφάλεια gPV ή αυτόματος διακόπτης DC | Προστατεύει τα κυκλώματα στοιχειοσειρών Φ/Β | Πρέπει να αντιστοιχεί στην τάση και το ρεύμα των Φ/Β |
| Θετικός ζυγός | Συνδυάζει τους θετικούς αγωγούς των στοιχειοσειρών | Ελέγξτε την ονομαστική τιμή ρεύματος και τις αποστάσεις |
| Αρνητικός ζυγός | Συνδυάζει τους αρνητικούς αγωγούς των στοιχειοσειρών | Ελέγξτε την πολικότητα και τη μόνωση |
| DC SPD | Περιορίζει την παροδική υπέρταση στην πλευρά DC του φωτοβολταϊκού συστήματος | Χρησιμοποιήστε SPD κατάλληλο για φωτοβολταϊκά/DC |
| Απομονωτής DC | Παρέχει τοπική αποσύνδεση DC | Πρέπει να είναι ονομαστικής τάσης DC για το σύστημα |
| Παρακολούθηση στοιχειοσειρών (string monitoring) | Μετρά το ρεύμα ή την κατάσταση της στοιχειοσειράς | Χρήσιμο σε μεγαλύτερα φωτοβολταϊκά πάρκα |
| Περίβλημα | Προστατεύει τα εξαρτήματα σε εξωτερικούς χώρους | Βαθμός προστασίας IP, αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV), θερμότητα, συμπύκνωση |
| Είσοδοι καλωδίων | Στεγανοποίηση φωτοβολταϊκών καλωδίων στο ερμάριο | Αντιστοίχιση διαμέτρου καλωδίου και εξωτερικής στεγανοποίησης |
Τεχνική συμβουλή: διαστασιολόγηση ασφαλειών φωτοβολταϊκών στοιχειοσειρών (strings). Στα σχέδια που βασίζονται στον κώδικα NEC της Βόρειας Αμερικής, το ρεύμα του κυκλώματος πηγής φωτοβολταϊκών αντιμετωπίζεται συνήθως ως συνεχές ρεύμα που προκύπτει από το ρεύμα βραχυκύκλωσης των πλαισίων. Ένα πρακτικό σημείο εκκίνησης είναι:
Ελάχιστη ονομαστική τιμή ρεύματος ασφάλειας φωτοβολταϊκών >= 1,56 x Isc στοιχειοσειράς
Ο συντελεστής 1,56 προκύπτει από την εφαρμογή 125% στο ρεύμα βραχυκύκλωσης των φωτοβολταϊκών και επιπλέον 125% για τη διαστασιολόγηση προστασίας από υπερένταση συνεχούς λειτουργίας. Η τελική επιλογή εξαρτάται πάντα από το δελτίο δεδομένων του πλαισίου, τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την ομαδοποίηση, την ονομαστική τιμή της ασφαλειοθήκης, τον τοπικό κώδικα και τους κανόνες σχεδιασμού του κατασκευαστή του μετατροπέα.
Για έργα IEC, μην αντιγράφετε τυφλά τον αριθμό NEC. Επαληθεύστε την κλάση της ασφάλειας, την ονομαστική τάση, το ρεύμα της στοιχειοσειράς, τη συνθήκη αντίστροφου ρεύματος και τον συντονισμό της ασφάλειας gPV σύμφωνα με το πρότυπο του έργου και τα φύλλα δεδομένων των εξαρτημάτων.
Για την αντικεραυνική προστασία της πλευράς DC, δείτε Συσκευές αντικεραυνικής προστασίας DC για φωτοβολταϊκά, ηλεκτρικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας (BESS) και βιομηχανικά συστήματα.
Εξαρτήματα Κουτιού Συνδυασμού AC (AC Combiner Box)
| Στοιχείο | Λειτουργία | Σημείωση Επιλογής |
|---|---|---|
| διακόπτη AC | Προστατεύει τον κλάδο εξόδου του μετατροπέα | Αντιστοιχίστε το ρεύμα εξόδου του μετατροπέα και την ονομαστική τιμή σφάλματος |
| Κύριος διακόπτης AC | Παρέχει απομόνωση ή αποσύνδεση φορτίου | Επαληθεύστε την ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου (load-break rating) |
| Ζυγός AC | Συνδυάζει τις εξόδους AC των μετατροπέων | Ελέγξτε το ρεύμα, την άνοδο θερμοκρασίας και την ονομαστική τιμή βραχυκύκλωσης |
| AC SPD | Περιορίζει τις μεταβατικές υπερτάσεις στην πλευρά AC | Αντιστοιχίστε την τάση του συστήματος AC και τη γείωση |
| Ουδέτερη μπάρα | Χρησιμοποιείται όπου απαιτείται ουδέτερος | Εξαρτάται από τον τύπο του συστήματος |
| ζυγός γείωσης (PE) | Προστατευτική ισοδυναμική σύνδεση | Πρέπει να ακολουθεί τον σχεδιασμό γείωσης |
| Μέτρηση | Μετρά τα ρεύματα εξόδου ή κλάδου | Κοινό σε μεγαλύτερους πίνακες συνδυασμού AC |
| Περίβλημα | Προστατεύει τα εξαρτήματα AC | Εσωτερικού/εξωτερικού χώρου, IP/NEMA, διάβρωση |
Για γενικές διαφορές διανομής AC/DC, δείτε τον οδηγό της VIOX για Κουτί διανομής AC έναντι κουτιού διανομής DC.
Γιατί τα κουτιά συνδυασμού DC χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή
Τα κουτιά συνδυασμού DC είναι τεχνικά απαιτητικά επειδή το φωτοβολταϊκό DC συμπεριφέρεται διαφορετικά από το AC.
Οι βασικοί κίνδυνοι του DC περιλαμβάνουν:
- απουσία φυσικής μηδενικής διέλευσης ρεύματος
- παρατεταμένα τόξα συνεχούς ρεύματος (DC)
- υψηλή τάση ανοικτού κυκλώματος σε συνθήκες ψύχους
- αντίστροφο ρεύμα μεταξύ των στοιχειοσειρών (strings)
- σφάλματα πολικότητας
- σφάλματα μόνωσης
- υπεριώδης ακτινοβολία και έκθεση σε εξωτερικές συνθήκες
- συμπύκνωση υδρατμών στο εσωτερικό των ερμαρίων
- Αστοχία στεγανοποίησης στυπιοθλίπτη καλωδίου
Το πιο σοβαρό σχεδιαστικό σφάλμα είναι η αντιμετώπιση ενός πίνακα συνδυασμού φωτοβολταϊκών DC ως ενός κοινού πίνακα διανομής. Ένας τυπικός διακόπτης AC, ένα αντικεραυνικό AC (SPD) ή ένας γενικός διακόπτης απομόνωσης ενδέχεται να μην μπορούν να διακόψουν ή να αντέξουν με ασφάλεια το κύκλωμα DC των φωτοβολταϊκών.
Επιλογή SPD: Τύπου 1+2 έναντι Τύπου 2 σε πίνακες συνδυασμού φωτοβολταϊκών
Η αντικεραυνική προστασία δεν είναι απλώς μια τυπική απαίτηση. Στον σχεδιασμό πινάκων συνδυασμού φωτοβολταϊκών, ο τύπος του SPD πρέπει να αντιστοιχεί στην έκθεση σε κεραυνούς, το σύστημα γείωσης, τη διαδρομή των καλωδίων και τη ζώνη προστασίας.
| Επιλογή SPD | Τυπική χρήση σε φωτοβολταϊκά συστήματα | Σημείωση πρακτικού σχεδιασμού |
|---|---|---|
| DC SPD Τύπου 2 | Οι περισσότερες φωτοβολταϊκές συστοιχίες χωρίς σύστημα άμεσης αντικεραυνικής προστασίας | Συνήθης επιλογή για επαγόμενες υπερτάσεις και μεταβατικά φαινόμενα μεταγωγής στην πλευρά DC |
| Αντικεραυνικό προστασίας DC τύπου 1+2 | Φωτοβολταϊκές συστοιχίες σε κτίρια με εξωτερική αντικεραυνική προστασία, εκτεθειμένες στέγες ή εγκαταστάσεις με υψηλό κίνδυνο κεραυνοπληξίας | Χρησιμοποιείται όπου ενδέχεται να απαιτείται εκφόρτιση μερικού ρεύματος κεραυνού στα όρια της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης |
| SPD AC Τύπου 2 | Πίνακες συνδυασμού AC και διανομή εξόδου αντιστροφέα | Αντιστοίχιση τάσης AC, συστήματος γείωσης και συντονισμού αντικεραυνικών προστασίας ανάντη/κατάντη |
| Τύπος 1+2 AC SPD | Είσοδος παροχής, κύριος πίνακας διανομής AC ή εγκαταστάσεις εκτεθειμένες σε κεραυνούς | Συχνά συντονίζεται με αντικεραυνικά προστασίας τύπου 2 (Type 2 SPD) κατάντη. |
Για εμπορικά φωτοβολταϊκά συστήματα σε στέγες με εξωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, ένα αντικεραυνικό DC τύπου 1+2 κοντά στο κουτί συνδυασμού (combiner box) αξιολογείται συχνά σε συνδυασμό με τον συντονισμό των αντικεραυνικών AC στην έξοδο του μετατροπέα και στον κύριο πίνακα διανομής. Για συνηθισμένες εμπορικές στέγες με χαμηλή έκθεση, τα αντικεραυνικά τύπου 2 ενδέχεται να επαρκούν, αλλά η απόφαση ανήκει στον σχεδιασμό αντικεραυνικής προστασίας του έργου και όχι σε έναν γενικό πίνακα υλικών.
Θερμική διαχείριση και έλεγχος συμπύκνωσης.
Τα εξωτερικά κουτιά συνδυασμού παρουσιάζουν βλάβες εξίσου από τη θερμότητα και την υγρασία όσο και από λανθασμένη καλωδίωση. Ένα κουτί συνδυασμού DC εκτεθειμένο στον ήλιο μπορεί να αναπτύξει πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ειδικά όταν οι ασφαλειοθήκες, οι ζυγοί και οι ακροδέκτες καλωδίων είναι στριμωγμένα σε ένα μικρό περίβλημα.
Ελέγξτε τα παρακάτω σημεία πριν εγκρίνετε τη διάταξη του περιβλήματος:
- Άνοδος θερμοκρασίας ασφαλειοθήκης: Οι ασφαλειοθήκες gPV διαχέουν θερμότητα υπό φορτίο· ενδέχεται να απαιτείται απομείωση ισχύος (derating) σε θερμά κλίματα ή πυκνές διατάξεις.
- Χώρος κάμψης καλωδίων: Οι σφιχτές καμπύλες των καλωδίων δημιουργούν μηχανική καταπόνηση και δυσχεραίνουν τη συντήρηση.
- Εξαερισμός ή εξισορρόπηση πίεσης: Τα εξωτερικά ερμάρια ενδέχεται να χρειάζονται βαλβίδες αναπνοής ή στυπιοθλίπτες εξαερισμού για τη μείωση της συμπύκνωσης και των κύκλων πίεσης, διατηρώντας παράλληλα τον απαιτούμενο βαθμό προστασίας IP.
- Αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV) και στη διάβρωση: Τα πλαστικά μέρη, οι στεγανοποιήσεις, οι στυπιοθλίπτες καλωδίων και οι ετικέτες πρέπει να αντέχουν στην έκθεση σε εξωτερικές συνθήκες.
- Πρόσβαση για συντήρηση: Οι τεχνικοί χρειάζονται χώρο για να μετρούν την τάση των στοιχειοσειρών, να αντικαθιστούν ασφάλειες, να επιθεωρούν ακροδέκτες και να ελέγχουν τις ενδείξεις των SPD.
Κανόνας επιτόπιας αναθεώρησης: εάν το ηλεκτρολογικό σχέδιο φαίνεται σωστό, αλλά η διάταξη του ερμαρίου αναγκάζει κάθε καλώδιο, ασφαλειοθήκη και SPD να τοποθετηθεί σε μια περιορισμένη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας, ο σχεδιασμός δεν έχει ολοκληρωθεί.
Πότε να χρησιμοποιήσετε ένα κουτί συνδυασμού DC (DC Combiner Box)
Χρησιμοποιήστε ένα κουτί συνδυασμού DC όταν:
- πολλαπλές στοιχειοσειρές φωτοβολταϊκών (PV strings) πρέπει να συνδυαστούν πριν από την είσοδο ενός μετατροπέα (inverter)
- απαιτείται ασφάλιση σε επίπεδο στοιχειοσειράς
- απαιτείται προστασία από υπερτάσεις DC κοντά στη συστοιχία
- απαιτείται παρακολούθηση των στοιχειοσειρών
- οι διαδρομές των καλωδίων DC χρειάζονται οργανωμένη συγκέντρωση
- η τοπική απομόνωση DC βελτιώνει τη συντήρηση
- ο μετατροπέας διαθέτει λιγότερες εισόδους MPPT από τον αριθμό των στοιχειοσειρών
Ένα κουτί συνδυασμού DC (DC combiner) είναι συνήθως περιττό όταν ένας μικρός μετατροπέας διαθέτει ήδη επαρκείς προστατευμένες εισόδους στοιχειοσειρών, ή όταν το σύστημα χρησιμοποιεί μικρομετατροπείς και ο συνδυασμός πραγματοποιείται στην πλευρά AC.
Πότε να χρησιμοποιήσετε ένα κουτί συνδυασμού AC (AC Combiner Box)
Χρησιμοποιήστε ένα κουτί συνδυασμού AC όταν:
- απαιτείται συνδυασμός πολλαπλών εξόδων AC μετατροπέων
- ένα σύστημα μικρομετατροπέων διαθέτει αρκετά κυκλώματα διακλάδωσης AC
- ένα εμπορικό σύστημα σε στέγη διαθέτει κατανεμημένους μετατροπείς
- απαιτείται τοπική αποσύνδεση AC για τις εξόδους των μετατροπέων
- Απαιτείται αντικεραυνική προστασία AC πριν από τον κύριο πίνακα διανομής
- Απαιτείται μέτρηση ή παρακολούθηση στο επίπεδο εξόδου του μετατροπέα
- Το έργο χρειάζεται ένα στάδιο ανασυνδυασμού AC πριν από τον πίνακα διακοπτικού υλικού
Ο συνδυασμός AC καθίσταται πιο σημαντικός καθώς αυξάνεται ο αριθμός των μετατροπέων. Σε μεγαλύτερα συστήματα, ο σχεδιασμός μπορεί να μετατοπιστεί από ένα μικρό κουτί συνδυασμού AC σε πίνακα διακοπτικού υλικού συνδυασμού AC ή σε πίνακα ανασυνδυασμού AC.
Λίστα ελέγχου επιλογής κουτιού συνδυασμού AC έναντι DC
| Ερώτηση | Κουτί Συνένωσης DC | Κουτί συνδυασμού AC |
|---|---|---|
| Ποια πλευρά του μετατροπέα; | Πριν από τον μετατροπέα | Μετά τον μετατροπέα |
| Ποια είναι η εφαρμοζόμενη τάση; | Μέγιστη τάση DC φωτοβολταϊκών | Ονομαστική τάση AC |
| Ποιες διατάξεις προστασίας; | Ασφάλεια gPV, διακόπτης ισχύος DC, αντικεραυνική προστασία DC, διακόπτης απομόνωσης DC | Διακόπτης ισχύος AC, αντικεραυνική προστασία AC, διακόπτης AC |
| Ποια είναι η πηγή ρεύματος; | Φωτοβολταϊκές στοιχειοσειρές (PV strings) | Έξοδοι αντιστροφέα (inverter) |
| Έχει σημασία η πολικότητα; | Ναι | Όχι με τον ίδιο τρόπο |
| Είναι δυνατόν να υπάρξει αντίστροφο ρεύμα; | Ναι, ειδικά σε φωτοβολταϊκά συστήματα με πολλαπλά strings | Πιθανή τροφοδοσία από την έξοδο του μετατροπέα (inverter) ανάλογα με τον σχεδιασμό |
| Τι βαθμό προστασίας περιβλήματος απαιτείται; | Συνήθως εξωτερικού χώρου, με αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV), βαθμό προστασίας IP και προστασία από συμπύκνωση | Εσωτερικού ή εξωτερικού χώρου ανάλογα με τη θέση του μετατροπέα (inverter) |
| Ποιο είναι το πρότυπο πλαίσιο; | Κανόνες συναρμολόγησης για φωτοβολταϊκά συστήματα συνεχούς ρεύματος (DC) και χαμηλής τάσης | Κανόνες για πίνακες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), ηλεκτρικούς πίνακες ή διακόπτες ισχύος |
| Ποιες ετικέτες είναι κρίσιμες; | Τάση DC, πολικότητα, απομόνωση, προειδοποίηση | Τάση AC, πηγή, αναγνώριση ασφαλειοδιακόπτη, αποζεύκτης |
Πρότυπα και σχεδιαστικές αναφορές προς επαλήθευση
Οι ακριβείς απαιτήσεις εξαρτώνται από τη χώρα, τον τύπο εγκατάστασης, την τάση του συστήματος και τις προδιαγραφές του έργου. Οι συνήθεις αναφορές περιλαμβάνουν:
| Περιοχή προτύπων ή κωδίκων | Συνάφεια |
|---|---|
| Σειρά προτύπων IEC 61439 | Διατάξεις διακοπτικού υλικού και ελέγχου χαμηλής τάσης |
| IEC 62548 | Πρακτικές σχεδιασμού και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών συστοιχιών |
| Σειρά προτύπων IEC 60947 | Συσκευές μεταγωγής και προστασίας χαμηλής τάσης |
| IEC 60269-6 | Ασφάλειες gPV για φωτοβολταϊκές εφαρμογές |
| IEC 61643-31 | Διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις (SPD) συνδεδεμένες στη συνεχή πλευρά φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων |
| IEC 61643-11 | Διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις (SPD) για συστήματα ισχύος χαμηλής τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος |
| NEC Άρθρο 690 | Φωτοβολταϊκά συστήματα σε εγκαταστάσεις που διέπονται από τον NEC |
| Πλαίσιο UL 508A / UL 1741 | Βιομηχανικοί πίνακες ελέγχου και εξοπλισμός που σχετίζεται με μετατροπείς σε έργα της Βόρειας Αμερικής |
Μην υποθέτετε ότι η χρήση πιστοποιημένων εξαρτημάτων καθιστά πιστοποιημένο το πλήρες συγκρότημα συνδυαστή. Το περίβλημα, η καλωδίωση, η άνοδος θερμοκρασίας, η ονομαστική τιμή βραχυκύκλωσης, οι αποστάσεις, η σήμανση και η τεκμηρίωση έχουν όλα σημασία.
Συνηθισμένα Λάθη
Σφάλμα 1: Χρήση συνδυαστή AC εκεί όπου απαιτείται συνδυαστής DC
Ένας συνδυαστής AC δεν μπορεί να αντικαταστήσει έναν συνδυαστή φωτοβολταϊκών DC. Οι συσκευές προστασίας AC ενδέχεται να μην διακόπτουν με ασφάλεια το ρεύμα DC των φωτοβολταϊκών.
Σφάλμα 2: Ονομασία κάθε ηλιακού κουτιού ως κουτί συνδυαστή DC
Τα συστήματα μικρομετατροπέων συνήθως συνδυάζουν εξόδους στην πλευρά AC. Σε αυτή την περίπτωση, ο σχετικός εξοπλισμός μπορεί να είναι ένα κουτί συνδυαστή AC ή ένας πίνακας συνδυαστή AC.
Σφάλμα 3: Αγνοώντας την αρχιτεκτονική του μετατροπέα
Τα συστήματα μετατροπέων στοιχειοσειράς (string inverters), οι κεντρικοί μετατροπείς, τα συστήματα μικρομετατροπέων και τα συστήματα βελτιστοποιητών χρησιμοποιούν διαφορετικές στρατηγικές συνδυασμού.
Σφάλμα 4: Επιλογή μόνο βάσει ονομαστικού ρεύματος
Η τάση, η πολικότητα, η ικανότητα διακοπής, η απομείωση ασφαλειών, ο τύπος αντικεραυνικής προστασίας, ο βαθμός προστασίας του περιβλήματος, η θερμοκρασία και ο σχεδιασμός εισόδου καλωδίων είναι εξίσου σημαντικά.
Σφάλμα 5: Αντιμετώπιση της επιλογής SPD ως γενικού εξαρτήματος
Για φωτοβολταϊκά συστήματα, η απόφαση για το SPD εξαρτάται από το αν το κουτί συνδυασμού βρίσκεται στην πλευρά DC ή AC, αν το κτίριο διαθέτει εξωτερική αντικεραυνική προστασία και πού βρίσκεται ο εξοπλισμός στη ζώνη αντικεραυνικής προστασίας. Ένα SPD Τύπου 2 δεν είναι αυτόματα λάθος και ένα SPD Τύπου 1+2 δεν είναι αυτόματα καλύτερο· η σωστή απάντηση εξαρτάται από τον σχεδιασμό της αντικεραυνικής προστασίας.
Σφάλμα 6: Υποδιαστασιολόγηση του περιβλήματος
Τα κουτιά συνδυασμού χρειάζονται επαρκή χώρο για την κάμψη των καλωδίων, την απαγωγή θερμότητας, την πρόσβαση για συντήρηση, την απόσταση μεταξύ των ακροδεκτών και τη μελλοντική επιθεώρηση.
Σφάλμα 7: Παράβλεψη των τρόπων αστοχίας σε εξωτερικούς χώρους
Πολλές αστοχίες σε κουτιά συνδυασμού φωτοβολταϊκών (solar combiners) οφείλονται σε εισροή νερού, συμπύκνωση, γήρανση λόγω υπεριώδους ακτινοβολίας, κακής ποιότητας στυπιοθλίπτες καλωδίων, χαλαρούς ακροδέκτες ή υπερθέρμανση των βάσεων ασφαλειών, και όχι αποκλειστικά στο ηλεκτρολογικό σχέδιο.
Λάθος 8: Αντιγραφή ενός σχεδιασμού κουτιού συνδυασμού σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές αντιστροφέων.
Ένας σχεδιασμός που προορίζεται για string inverters μπορεί να είναι ακατάλληλος για microinverters, και ένας συμπαγής πίνακας συνδυασμού AC ενδέχεται να μην είναι κατάλληλος για ανασυνδυασμό AC σε έργα κλίμακας κοινής ωφέλειας. Στις αξιολογήσεις EPC, ένας από τους ταχύτερους τρόπους για να εντοπιστεί ένας αδύναμος σχεδιασμός είναι η ερώτηση: “Αυτό το κουτί συνδυάζει strings φωτοβολταϊκών πριν από την αντιστροφή ή εξόδους αντιστροφέων μετά την αντιστροφή;” Εάν το σχέδιο δεν μπορεί να απαντήσει άμεσα σε αυτό, η ονοματολογία του εξοπλισμού και ο σχεδιασμός της προστασίας χρειάζονται επανεξέταση.
ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ
Ποιος είναι ο ταχύτερος τρόπος για να προσδιορίσετε αν ένα κουτί συνδυασμού είναι AC ή DC;
Κοιτάξτε τη θέση του σε σχέση με τον αντιστροφέα. Εάν συνδυάζει strings φωτοβολταϊκών πριν από τον αντιστροφέα, πρόκειται για κουτί συνδυασμού DC. Εάν συνδυάζει εξόδους αντιστροφέων μετά τη μετατροπή, πρόκειται για κουτί συνδυασμού AC, πίνακα συνδυασμού AC, πίνακα διανομής AC ή ανασυνδυαστή AC.
Τα συστήματα με microinverters χρησιμοποιούν κουτιά συνδυασμού AC ή DC;
Τα συστήματα με microinverters χρησιμοποιούν συνήθως συνδυασμό AC, επειδή κάθε microinverter μετατρέπει την ισχύ DC του πλαισίου σε AC πάνω ή κοντά στο πλαίσιο.
Μπορεί ένας αυτόματος διακόπτης AC να χρησιμοποιηθεί σε ένα κουτί συνδυασμού DC;
Μόνο εάν ο συγκεκριμένος αυτόματος διακόπτης είναι ονομαστικά υπολογισμένος και πιστοποιημένος για την απαιτούμενη τάση DC, ένταση ρεύματος, καλωδίωση πόλων και εφαρμογή. Οι αυτόματοι διακόπτες αποκλειστικά για AC δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για διακοπή κυκλώματος DC σε φωτοβολταϊκά συστήματα.
Πώς υπολογίζεται το μέγεθος της ασφάλειας σε ένα κουτί συνδυασμού (combiner box) DC;
Ξεκινήστε με το ρεύμα βραχυκύκλωσης (Isc) του φωτοβολταϊκού πλαισίου και τη βάση του κώδικα του έργου. Σε σχεδιασμούς βάσει NEC, ένα κοινό σημείο εκκίνησης είναι η ονομαστική τιμή ρεύματος της ασφάλειας >= 1,56 x Isc της σειράς, ελέγχοντας παράλληλα τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς του πλαισίου, την απομείωση λόγω θερμοκρασίας περιβάλλοντος, την ονομαστική τιμή της ασφαλειοθήκης και τις απαιτήσεις της τοπικής αρμόδιας αρχής (AHJ).
Πρέπει ένας φωτοβολταϊκός συνδυαστής (combiner) να χρησιμοποιεί αντικεραυνική προστασία (SPD) Τύπου 1+2 ή Τύπου 2;
Χρησιμοποιήστε SPD Τύπου 2 για πολλές τυπικές εφαρμογές φωτοβολταϊκών συνδυαστών όπου ο κίνδυνος είναι η επαγόμενη υπέρταση. Αξιολογήστε τη χρήση SPD Τύπου 1+2 όπου η φωτοβολταϊκή συστοιχία είναι συνδεδεμένη σε κατασκευή με εξωτερική αντικεραυνική προστασία, εκτεθειμένο κίνδυνο κεραυνού σε στέγη ή σχεδιαστική απαίτηση για εκφόρτιση μερικού ρεύματος κεραυνού.
Τι είναι ο πίνακας διανομής (switchgear) συνδυασμού AC;
Ο πίνακας διανομής συνδυασμού AC είναι μια μεγαλύτερη διάταξη συνδυασμού και προστασίας AC που χρησιμοποιείται σε εμπορικά ή βιομηχανικά φωτοβολταϊκά συστήματα, όπου οι έξοδοι πολλαπλών αντιστροφέων (inverters) συγκεντρώνονται σε επίπεδο πίνακα διανομής.
Τι είναι ένας επανασυνδυαστής (recombiner) AC;
Ένας πίνακας συνδυασμού AC (AC recombiner) συνδυάζει τις εξόδους από πολλαπλούς πίνακες συνδυασμού AC ή μπλοκ μετατροπέων σε ένα σημείο συλλογής AC υψηλότερου επιπέδου πριν από τον κύριο πίνακα διανομής ή τον μετασχηματιστή.
Ποιο είναι καλύτερο: ο πίνακας συνδυασμού AC ή ο πίνακας συνδυασμού DC;
Κανένα δεν είναι καθολικά καλύτερο. Η σωστή επιλογή εξαρτάται από την αρχιτεκτονική του μετατροπέα. Τα συστήματα με string inverters συχνά χρειάζονται συνδυασμό DC. Τα συστήματα με microinverters και πολλαπλούς μετατροπείς συχνά χρειάζονται συνδυασμό AC.
Συμπέρασμα
Τα κουτιά συνδυασμού AC και DC επιλύουν διαφορετικά προβλήματα στα φωτοβολταϊκά συστήματα.
A Κουτί συνένωσης DC Συλλέγει τα κυκλώματα των φωτοβολταϊκών strings πριν από τον μετατροπέα και πρέπει να είναι σχεδιασμένο για τάση DC φωτοβολταϊκών, πολικότητα, αντίστροφο ρεύμα, διακοπή τόξου DC, αντικεραυνική προστασία DC και εξωτερικές συνθήκες.
Ένα Κουτί συνένωσης AC Συλλέγει τις εξόδους AC των μετατροπέων μετά τη μετατροπή και πρέπει να είναι σχεδιασμένο για προστασία κλάδων AC, συγκέντρωση εξόδων μετατροπέα, συντονισμό διακοπτικού υλικού, αντικεραυνική προστασία AC, μέτρηση και διανομή προς την πλευρά του δικτύου.
Για μια αξιόπιστη ηλιακή εγκατάσταση, ξεκινήστε από την αρχιτεκτονική του μετατροπέα. Μόλις προσδιορίσετε πού πραγματοποιείται ο συνδυασμός, επιλέξτε το κουτί συνδυασμού σύμφωνα με τον τύπο ρεύματος, την τάση, τις διατάξεις προστασίας, το περιβάλλον του περιβλήματος, τη διάταξη καλωδίωσης και τα ισχύοντα πρότυπα.
