Γιατί η επιλογή των εξαρτημάτων καθορίζει την ασφάλεια του συστήματος
Η ακατάλληλη επιλογή εξαρτημάτων προστασίας σε ηλιακά κουτιά διανομής είναι η κύρια αιτία περιστατικών ηλεκτρικού τόξου, αστοχιών συστημάτων προστασίας και ηλεκτρικών πυρκαγιών σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις. Το θεμελιώδες λάθος; Η αντιμετώπιση των κουτιών διανομής on-grid και off-grid ως εναλλάξιμων, ενώ λειτουργούν υπό εντελώς διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά—υψηλή τάση έναντι υψηλού ρεύματος, μονόδρομη έναντι αμφίδρομης ροής και σύνδεση με το δίκτυο έναντι απομονωμένης γείωσης.
Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται αποκλειστικά στην επιλογή των σωστών εξαρτημάτων προστασίας μέσα στο κουτί διανομής. Το διακύβευμα είναι υψηλό: η χρήση πολωμένων διακοπτών DC σε κυκλώματα μπαταριών μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφική αστοχία, ενώ η υποδιαστασιολόγηση της ικανότητας διακοπής ή η αναντιστοιχία των τύπων SPD θέτει σε κίνδυνο την ακεραιότητα του συστήματος. Η VIOX Electric ειδικεύεται στην επιλογή εξαρτημάτων για συγκεκριμένες εφαρμογές που αποτρέπει αυτές τις αστοχίες πριν συμβούν.
Το κουτί διανομής On-Grid: Διαχείριση τόξων DC υψηλής τάσης
Ηλεκτρικό Προφίλ και Κρίσιμες Προκλήσεις
Τα ηλιακά συστήματα on-grid (συνδεδεμένα στο δίκτυο) λειτουργούν στα **600V-1000V DC** με σχετικά χαμηλό ρεύμα (**10A-20A ανά σειρά**). Αυτό το προφίλ υψηλής τάσης, χαμηλού ρεύματος δημιουργεί μια συγκεκριμένη μηχανική πρόκληση: την απόσβεση του τόξου DC σε αυξημένες τάσεις. Σε αντίθεση με τα συστήματα AC όπου το ρεύμα φυσικά διασχίζει το μηδέν 120 φορές το δευτερόλεπτο, τα τόξα DC διατηρούνται συνεχώς, απαιτώντας εξειδικευμένους μηχανισμούς διακοπής.
Η ροή του ρεύματος είναι αυστηρά **μονόδρομη**—από τη φωτοβολταϊκή συστοιχία στον μετατροπέα σειράς στο δίκτυο. Αυτή η προβλέψιμη κατευθυντικότητα επιτρέπει τη χρήση πολωμένων συσκευών προστασίας DC, απλοποιώντας την επιλογή εξαρτημάτων σε σύγκριση με συστήματα που βασίζονται σε μπαταρίες.
Βασικά Εξαρτήματα Προστασίας
| Στοιχείο | Προδιαγραφές | Κύρια λειτουργία | Σύσταση VIOX |
|---|---|---|---|
| ΣΥΝΕΧΈΣ ΡΕΎΜΑ MCB | 1000V DC, 10-63A | Προστασία υπερέντασης σειράς PV | Πολωμένο 2P ή 4P, ελάχιστη ικανότητα διακοπής 6kA |
| AC MCB | 230/400V AC, 16-125A | Προστασία πλευράς δικτύου | Καμπύλη τύπου C ή D, συντονισμένη με τον μετατροπέα |
| AC SPD | Τύπος 2, 275V/320V | Προστασία από υπερτάσεις που προκαλούνται από το δίκτυο | Κατηγορία II, ονομαστική τιμή ρεύματος υπερτάσεων 40kA |
| Απομονωτής DC | 1000V DC, ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου | Χειροκίνητη αποσύνδεση για συντήρηση | Συνεχής ονομαστική τιμή 32-63A |
| Μπαρών τροφοδότησης | Χαλκός, επιμεταλλωμένος με κασσίτερο | Διανομή ρεύματος | Ελάχιστη διατομή 10mm² |
Γιατί η ονομαστική τάση 1000V DC είναι μη διαπραγματεύσιμη
Οι τυπικοί διακόπτες DC 600V αποτυγχάνουν καταστροφικά σε συστήματα 1000V επειδή η τάση τόξου υπερβαίνει την ικανότητα απόσβεσης της συσκευής. Όταν διακόπτεται το ρεύμα DC, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο στο διάκενο επαφής. Το τόξο διατηρείται εάν η τάση του συστήματος υπερβαίνει την ονομαστική τάση τόξου του διακόπτη—οδηγώντας σε ρήξη της θήκης του διακόπτη, πυρκαγιά και ζημιά στον εξοπλισμό.
Οι MCB VIOX 1000V DC ενσωματώνουν εκτεταμένους αγωγούς τόξου και μαγνητικά πηνία απόσβεσης ειδικά σχεδιασμένα για απόσβεση τόξου DC υψηλής τάσης. Οι πρόσθετοι πόλοι σειράς (διαμόρφωση 2P ή 4P) επεκτείνουν το μήκος του τόξου, αυξάνοντας την αντίσταση του τόξου έως ότου η διακοπή συμβεί με ασφάλεια.
Απαιτήσεις Προστασίας Πλευράς AC
Η σύνδεση στο δίκτυο απαιτεί συμμόρφωση με τα πρότυπα προστασίας anti-islanding (IEEE 1547, IEC 62116). Το AC MCB εξυπηρετεί διπλούς σκοπούς:
- Προστασία υπερέντασης για την έξοδο AC του μετατροπέα
- Αποσύνδεση μέσα για την αποτροπή αντίστροφης τροφοδοσίας κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος
Οι AC MCB καμπύλης τύπου C ή D συντονίζονται με την προστασία του μετατροπέα, επιτρέποντας το ρεύμα εισόδου κατά την εκκίνηση, ενώ ενεργοποιούνται σε παρατεταμένο υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα.
Στρατηγική AC SPD Τύπου 2
Οι υπερτάσεις που προκαλούνται από το δίκτυο—από χτυπήματα κεραυνών σε γραμμές μεταφοράς, μεταγωγή πυκνωτών ή λειτουργίες μετασχηματιστών—διαδίδονται μέσω της σύνδεσης με το δίκτυο. Τα AC SPD τύπου 2 που είναι εγκατεστημένα στο σημείο διανομής AC συγκρατούν αυτές τις παροδικές υπερτάσεις πριν φτάσουν στον μετατροπέα.
Η σωστή εγκατάσταση SPD απαιτεί:
- Μέγιστο μήκος καλωδίου 0,5 μέτρων για ελαχιστοποίηση της επαγωγής του καλωδίου
- Συντονισμός με την ανάντη προστασία υπερέντασης
- Οπτική ένδειξη παραθύρου για παρακολούθηση του τέλους ζωής
Το κουτί διανομής Off-Grid: Η πρόκληση του αμφίδρομου ρεύματος
Η ηλεκτρική πραγματικότητα που αλλάζει τα πάντα
Τα συστήματα εκτός δικτύου που βασίζονται σε μπαταρίες λειτουργούν με θεμελιωδώς διαφορετικές παραμέτρους: **Τάση μπαταρίας 48V DC** με **ρεύμα 100-300A** κατά τη διάρκεια των κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτό το προφίλ χαμηλής τάσης, υψηλού ρεύματος αντιστρέφει το σενάριο on-grid—αλλά ο κρίσιμος διαφοροποιητής είναι η **αμφίδρομη ροή ρεύματος**.
Το δίλημμα του διακόπτη μπαταρίας: Γιατί οι τυπικοί διακόπτες PV αποτυγχάνουν
Αυτό είναι το πιο επικίνδυνο λάθος στο σχεδιασμό του κουτιού διανομής εκτός δικτύου: **η χρήση πολωμένων DC MCB σε κυκλώματα μπαταριών**.
Εδώ είναι γιατί αποτυγχάνει καταστροφικά:
Κατά τη **λειτουργία φόρτισης**, το ρεύμα ρέει από τη φωτοβολταϊκή συστοιχία (ή τη γεννήτρια) ΣΤΗ μπαταρία—κατεύθυνση Α. Κατά τη **λειτουργία εκφόρτισης**, το ρεύμα ρέει ΑΠΟ την μπαταρία στον μετατροπέα/φορτία—κατεύθυνση Β (αντίθετη της Α).
Οι πολωμένοι διακόπτες DC χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες ή κατευθυντικούς αγωγούς τόξου που έχουν σχεδιαστεί για να σβήνουν τόξα σε ΜΙΑ μόνο κατεύθυνση. Όταν συμβεί σφάλμα κατά τη διάρκεια της αντίστροφης ροής ρεύματος, ο μηχανισμός απόσβεσης τόξου του διακόπτη λειτουργεί προς τα πίσω ή καθόλου:
- Το μαγνητικό πηνίο απόσβεσης σπρώχνει το τόξο στη ΛΑΘΟΣ κατεύθυνση
- Η ενέργεια του τόξου συγκεντρώνεται αντί να διασκορπίζεται
- Η διάβρωση των επαφών επιταχύνεται
- Η θερμοκρασία της θήκης του διακόπτη αυξάνεται γρήγορα
- Αποτέλεσμα: Αστοχία διακόπτη, διατηρούμενο τόξο και πυρκαγιά
Μια λεπτομερής τεχνική εξήγηση αυτού του φαινομένου είναι διαθέσιμη στον περιεκτικό οδηγό μας: Γιατί να χρησιμοποιείτε μη πολωμένους μικροαυτόματους διακόπτες DC σε συστήματα αποθήκευσης PV.
Λύση VIOX: Μη πολωμένη προστασία DC
Μη πολωμένοι DC MCB και MCCB είναι σχεδιασμένοι με συμμετρικούς θαλάμους απόσβεσης τόξου που διακόπτουν με ασφάλεια το ρεύμα ανεξάρτητα από την κατεύθυνση ροής. Τα βασικά χαρακτηριστικά σχεδίασης περιλαμβάνουν:
- Διπλοί αγωγοί τόξου προσανατολισμένοι για αμφίδρομη λειτουργία
- Μη μαγνητικά πηνία απόσβεσης (ή μαγνητικά πηνία ενεργά και στις δύο πολικότητες)
- Συμμετρική γεωμετρία επαφής
- Ενισχυμένη θερμική χωρητικότητα για υψηλό συνεχές ρεύμα
| Χαρακτηριστικό γνώρισμα | Πολωμένος διακόπτης DC | Μη πολωμένος διακόπτης DC |
|---|---|---|
| Κατεύθυνση ρεύματος | Μόνο μονόδρομη | Αμφίδρομος |
| Εφαρμογή | Προστασία σειράς φωτοβολταϊκών (PV) | Προστασία κυκλώματος μπαταρίας |
| Εξαφάνιση τόξου | Κατευθυντικό μαγνητικό πεδίο | Συμμετρικοί θάλαμοι κατάσβεσης τόξου |
| Τυπική βαθμολογία | 1000V DC, 10-63A | 250-1000V DC, 100-400A |
| Διαμόρφωση | 2P (με σήμανση +/-) | 2P ή 4P (χωρίς σήμανση πολικότητας) |
| Τρόπος αστοχίας με αντίστροφο ρεύμα | Το τόξο διατηρείται, αστοχία διακόπτη | Κανονική διακοπή |
| Σειρά ανταλλακτικών VIOX | Σειρά VXDC-1000 | Σειρά VXDC-NP |
Ονομαστικές τιμές ρεύματος για εφαρμογές μπαταρίας
Τα κυκλώματα μπαταρίας απαιτούν σημαντικά υψηλότερες ονομαστικές τιμές συνεχούς ρεύματος από τις σειρές φωτοβολταϊκών:
- Μικρά οικιακά συστήματα (5-10kWh): 100-150A
- Μεσαία συστήματα (15-20kWh): 200-250A
- Μεγάλες αυτόνομες εγκαταστάσεις: 300-400A
Οι τυπικοί μικροαυτόματοι διακόπτες (MCB) ράγας DIN φτάνουν μέχρι τα 125A. Για υψηλότερες ονομαστικές τιμές, οι **αυτόματοι διακόπτες ισχύος (MCCB)** γίνονται απαραίτητοι—συγκεκριμένα μη πολωμένοι MCCB με ονομαστική τιμή DC με ικανότητα διακοπής **25kA ή υψηλότερη** σε τάση DC.
Πρόσθετα στοιχεία προστασίας εκτός δικτύου
Ασφάλειες DC τύπου NH: Τα κυκλώματα μπαταρίας επωφελούνται από την προστασία εφεδρικής ασφάλειας. Οι ασφάλειες NH00 ή NH1 με ονομαστική τιμή 160-250A παρέχουν δευτερεύουσα προστασία υπερέντασης και συντονίζονται με MCCB για επιλεκτική εκκαθάριση σφαλμάτων.
Διακόπτης αποσύνδεσης μπαταρίας: Ο χειροκίνητος διακόπτης φορτίου με ονομαστική τιμή για την πλήρη τάση και το ρεύμα της μπαταρίας επιτρέπει την ασφαλή απομόνωση κατά τη διάρκεια της συντήρησης. Πρέπει να έχει ονομαστική τιμή DC με ορατή ένδειξη θέσης επαφής.
Χειρισμός ρεύματος εισόδου: Οι αυτόνομοι μετατροπείς αντλούν υψηλό ρεύμα εισόδου κατά την εκκίνηση—συχνά **5-10 φορές την συνεχή ονομαστική τιμή** για 10-50 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Οι μη πολωμένοι MCCB πρέπει να αντέχουν αυτό το παροδικό φαινόμενο χωρίς ενοχλητική ενεργοποίηση. Η VIOX καθορίζει τα χαρακτηριστικά χρονικής καθυστέρησης (καμπύλη τύπου D) για τους διακόπτες μπαταρίας για να φιλοξενήσει το ρεύμα εισόδου του μετατροπέα, διατηρώντας παράλληλα την προστασία από σφάλματα.
Ενσωμάτωση εφεδρικής γεννήτριας
Τα περισσότερα αυτόνομα συστήματα ενσωματώνουν **εφεδρική γεννήτρια** για εκτεταμένη αυτονομία. Αυτό εισάγει πρόσθετη πολυπλοκότητα:
- Αυτόματος διακόπτης μεταφοράς (ATS): Αλλάζει απρόσκοπτα τα φορτία μεταξύ του μετατροπέα και της ισχύος της γεννήτριας κατά την εξάντληση της μπαταρίας
- Χειροκίνητος διακόπτης μεταφοράς (MTS): Εναλλακτική λύση χαμηλότερου κόστους που απαιτεί παρέμβαση χειριστή
Το ATS παρακολουθεί την τάση της μπαταρίας, την έξοδο του μετατροπέα και τη διαθεσιμότητα της γεννήτριας, εκτελώντας τη μεταφορά εντός 100-300 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Η είσοδος της γεννήτριας απαιτεί ξεχωριστή προστασία υπερέντασης με μέγεθος ανάλογο της χωρητικότητας της γεννήτριας (συνήθως 16-32A AC MCB).
Για λεπτομερείς οδηγίες επιλογής ATS, δείτε: Αυτόματος Διακόπτης Μεταφοράς έναντι Κιτ Αλληλοασφάλισης και Τι είναι ένας διακόπτης αυτόματης μεταφοράς διπλής ισχύος.
Γείωση & Επιλογή SPD: Ο Κρυφός Διαφοροποιητής
Αρχιτεκτονική γείωσης εντός δικτύου
Τα συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο χρησιμοποιούν **στερεά γειωμένη** ηλεκτρική αρχιτεκτονική που επιβάλλεται από τα πρότυπα διασύνδεσης με την εταιρεία κοινής ωφέλειας:
- Αρνητικό ή κεντρικό σημείο της συστοιχίας PV γειωμένο για συμμόρφωση με το NEC 690.41
- Ο αγωγός γείωσης εξοπλισμού συνδέει όλα τα μεταλλικά περιβλήματα
- AC RCD ή προστασία RCBO απαιτείται στην πλευρά του δικτύου (30mA οικιακή, 300mA εμπορική)
- Η ανίχνευση σφάλματος γείωσης παρακολουθεί την αντίσταση μόνωσης
Αυτή η σταθερά γειωμένη διαμόρφωση επιτρέπει την αξιόπιστη λειτουργία του **διακόπτη κυκλώματος σφάλματος γείωσης (GFCI/RCD)**, ο οποίος ανιχνεύει το ρεύμα διαρροής μεταξύ φάσης και γείωσης—κρίσιμο για την ασφάλεια του προσωπικού και τη συμμόρφωση με το NEC.
Συντονισμός SPD AC τύπου 2: Τα SPD συνδεδεμένα στο δίκτυο λειτουργούν σε ένα σταθερά γειωμένο σύστημα όπου το ρεύμα υπέρτασης εκτρέπεται στη γείωση. Τα SPD πρέπει να έχουν ονομαστική τιμή:
- Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας (MCOV): 275V για συστήματα 230V, 320V για συστήματα 277V
- Ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης (In): Ελάχιστο 20kA
- Επίπεδο Προστασίας Τάσης (Up): <1,5kV για την προστασία των ευαίσθητων ηλεκτρονικών του μετατροπέα
Στρατηγική γείωσης εκτός δικτύου
Τα αυτόνομα συστήματα συνήθως χρησιμοποιούν αρχιτεκτονική **πλωτής γείωσης** ή **απομονωμένης γείωσης**:
- Το αρνητικό της μπαταρίας μπορεί να είναι πλωτό (μη γειωμένο) για την πρόληψη της διάβρωσης
- Ο μετατροπέας δημιουργεί τεχνητό ουδέτερο και αναφορά γείωσης
- Το σύστημα λειτουργεί ως απομονωμένη πηγή ενέργειας
- Η προστασία RCD συχνά δεν είναι εφικτή λόγω έλλειψης γείωσης αναφοράς
Γιατί αυτό έχει σημασία για την επιλογή SPD:
Σε συστήματα πλωτής γείωσης, η ενέργεια υπέρτασης δεν μπορεί να διαχυθεί μέσω της γείωσης. Αυτό απαιτεί διαφορετική τοπολογία SPD:
- SPD κοινού τρόπου: Προστατεύει μεταξύ κάθε φάσης και γείωσης (απαιτεί αναφορά γείωσης)
- SPD διαφορικού τρόπου: Προστατεύει μεταξύ των φάσεων (λειτουργεί σε πλωτά συστήματα)
Οι αυτόνομες εγκαταστάσεις δίνουν προτεραιότητα στο **SPD DC στην είσοδο PV** για την προστασία από υπερτάσεις που προκαλούνται από κεραυνούς στην καλωδίωση της συστοιχίας. Το SPD AC γίνεται δευτερεύον εάν είναι ενσωματωμένη γεννήτρια.
Για ολοκληρωμένη καθοδήγηση επιλογής SPD: Πώς να επιλέξετε το σωστό SPD για το σύστημα ηλιακής ενέργειας και Κουτί Συνένωσης AC έναντι DC.
| Παράμετρος Γείωσης | Σύστημα Συνδεδεμένο στο Δίκτυο | Αυτόνομο Σύστημα (Off-Grid) |
|---|---|---|
| Αναφορά Γείωσης | Στερεή γείωση δικτύου | Κυμαινόμενη ή απομονωμένη |
| Προστασία RCD | Υποχρεωτικό (30-300mA) | Συχνά μη εφαρμόσιμο |
| Τύπος SPD (Πλευρά AC) | Τύπος 2, κοινού τρόπου | Τύπος 2, προτιμάται διαφορικού τρόπου |
| Τύπος SPD (Πλευρά DC) | Τύπος 2 DC, 1000V | Τύπος 2 DC, 600V ή 1000V |
| Ανίχνευση Σφάλματος Γείωσης | Τυπική μονάδα GFP | Προσαρμοσμένη παρακολούθηση απομόνωσης |
| Αντικεραυνική Προστασία | Το δίκτυο παρέχει μερική προστασία | Απαραίτητη η πλήρης προστασία στην πλευρά DC |
Υβριδικά Συστήματα: Το Σύνθετο Ενδιάμεσο Έδαφος
Τα υβριδικά συστήματα συνδυάζουν τη λειτουργία συνδεδεμένη στο δίκτυο με εφεδρική μπαταρία—απαιτώντας εξαρτήματα προστασίας που αντιμετωπίζουν **τόσο αλυσίδες PV υψηλής τάσης ΟΣΟ ΚΑΙ αμφίδρομα κυκλώματα μπαταρίας**.
Απαιτήσεις Διπλής Προστασίας
Πλευρά Φωτοβολταϊκού Πίνακα (Υψηλή Τάση):
- 1000V DC MCB για προστασία αλυσίδας (αποδεκτή η πολωμένη)
- Συσκευές ταχείας απενεργοποίησης PV (συμμόρφωση με NEC 690.12)
- DC SPD στην είσοδο του κουτιού συνένωσης
Πλευρά Μπαταρίας (Υψηλό Ρεύμα, Αμφίδρομο):
- Μη πολωμένο DC MCCB (200-400A) για προστασία μπαταρίας
- Διακόπτης αποσύνδεσης μπαταρίας
- Ασφάλειες DC τύπου NH για εφεδρική προστασία
Πλευρά AC (Σύνδεση Δικτύου + Εφεδρικά Φορτία):
- Προστασία μετατροπέα συνδεδεμένου στο δίκτυο (AC MCB + RCD)
- Υποπίνακας κρίσιμων φορτίων με ξεχωριστή προστασία
- ATS για απρόσκοπτη μεταφορά μεταξύ δικτύου και ισχύος μπαταρίας
Η Μηχανική Πρόκληση
Τα υβριδικά κουτιά διανομής πρέπει να φιλοξενούν:
- DC υψηλής τάσης από PV (600-1000V)
- DC χαμηλής τάσης, υψηλού ρεύματος από μπαταρία (48V, 200A+)
- Αμφίδρομο ρεύμα μπαταρίας (φόρτιση/εκφόρτιση)
- Σύνδεση AC δικτύου με αντι-νησιδοποίηση
- Εφεδρική είσοδος γεννήτριας (προαιρετικό)
Υβριδική Λύση VIOX: Κουτιά διανομής ειδικής κατασκευής με διαχωρισμένα διαμερίσματα για κυκλώματα PV, μπαταρίας και AC—αποτρέποντας την καταπόνηση τάσης μεταξύ τμημάτων υψηλής και χαμηλής τάσης, διατηρώντας παράλληλα μικρό αποτύπωμα.
Συντονισμός SPD σε Υβριδικά Συστήματα
Η προστασία από υπερτάσεις γίνεται πιο σύνθετη:
- Τύπος 1+2 AC SPD στο σημείο σύνδεσης με το δίκτυο (ενισχυμένη προστασία)
- DC SPD στην είσοδο του κουτιού συνένωσης PV
- Ξεχωριστό DC SPD στους ακροδέκτες της μπαταρίας (σπάνιο, για συγκεκριμένες εφαρμογές)
Η πρόκληση είναι ο συντονισμός πολλαπλών σταδίων SPD για να διασφαλιστεί η σωστή τάση διέλευσης χωρίς να δημιουργηθεί αστοχία καταρράκτη SPD.
Πίνακας Αποφάσεων Επιλογής Εξαρτημάτων
| Κριτήρια επιλογής | Σύστημα Συνδεδεμένο στο Δίκτυο | Αυτόνομο Σύστημα (Off-Grid) | Υβριδικό Σύστημα |
|---|---|---|---|
| Τάση DC | 600-1000V | 48-120V | Και οι δύο περιοχές |
| Ρεύμα DC | 10-20A ανά αλυσίδα | 100-400A (μπαταρία) | Και οι δύο περιοχές |
| Κατεύθυνση ρεύματος | Μονοκατευθυντικός | Αμφίδρομος | Και οι δύο τύποι |
| Τύπος DC Διακόπτη | Πολωμένο MCB (1000V) | Μη πολωμένο MCCB | Και οι δύο τύποι σε ξεχωριστά κυκλώματα |
| Ικανότητα Διακοπής DC | 6kA ελάχιστο | Ελάχιστο 25kA | Το υψηλότερο από τα δύο |
| Προστασία AC | MCB + RCD (συνδεδεμένο στο δίκτυο) | Μόνο MCB (εάν υπάρχει γεννήτρια) | MCB + RCD + ATS |
| SPD (Πλευρά AC) | Τύπος 2, 275/320V MCOV | Τύπος 2 (εάν υπάρχει γεννήτρια) | Τύπος 1+2 συντονισμένο |
| SPD (Πλευρά DC) | Τύπος 2 DC, 1000V | Τύπος 2 DC, 600V | Πολλαπλά στάδια |
| Πρόσθετα στοιχεία | Απομονωτής DC | Αποσύνδεση μπαταρίας, ATS | Όλα τα παραπάνω |
| Βαθμολογία περιβλήματος | IP65 με εξωτερική βαθμολογία | IP54 ελάχιστο (εσωτερικού χώρου) | IP65 συνιστάται |
| Είσοδος Γεννήτριας | Δεν ισχύει | 16-32A AC MCB | 16-32A AC MCB + ATS |
Απαιτήσεις ικανότητας διακοπής
Φωτοβολταϊκά Στοιχεία Ενσωματωμένα στο Δίκτυο: Ρεύμα βραχυκυκλώματος περιορισμένο από τα χαρακτηριστικά του πάνελ. Τυπικό Isc = 10-15A ανά σειρά. DC MCB ονομαστικής τιμής 6kA στα 1000V DC παρέχει επαρκή ικανότητα διακοπής.
Κυκλώματα Μπαταριών Εκτός Δικτύου: Το ρεύμα βραχυκυκλώματος από την τράπεζα μπαταριών μπορεί να υπερβεί 5.000Α για μεγάλες συστοιχίες ιόντων λιθίου. 25kA ικανότητα διακοπής στην τάση DC είναι η ελάχιστη απαίτηση—50kA προτιμάται για εμπορικές εγκαταστάσεις.
Ζητήματα Επιλογής Μεγέθους Καλωδίων
| Τύπος κυκλώματος | Τάση | Τρέχον | Ελάχιστο μέγεθος καλωδίου | Βαθμολογία μόνωσης |
|---|---|---|---|---|
| Φωτοβολταϊκό Στοιχείο Ενσωματωμένο στο Δίκτυο | 1000V DC | 15A | 10 AWG (6mm²) | 1000V DC ονομαστικής τιμής |
| Μπαταρία Εκτός Δικτύου | 48V DC | 200Α | 3/0 AWG (95mm²) | 600V DC ονομαστικής τιμής |
| Σύνδεση Δικτύου AC | 230V AC | 32A | 8 AWG (10mm²) | 600V AC ονομαστικής τιμής |
| Είσοδος Γεννήτριας | 230V AC | 25A | 10 AWG (6mm²) | 600V AC ονομαστικής τιμής |
Γιατί η Επιλογή Εξαρτημάτων Δεν Είναι Εναλλάξιμη
Οι καταστροφικές λειτουργίες αστοχίας διαφέρουν θεμελιωδώς μεταξύ των τύπων συστήματος:
Λειτουργία Αστοχίας Ενσωματωμένου στο Δίκτυο: Η ανεπαρκής ονομαστική τάση οδηγεί σε ηλεκτρικό τόξο κατά τη διάρκεια της εκκαθάρισης σφάλματος. Το τόξο διατηρείται μέσα στη θήκη του διακόπτη, προκαλώντας ρήξη της θήκης και πιθανή πυρκαγιά.
Λειτουργία Αστοχίας Εκτός Δικτύου: Η χρήση πολωμένου διακόπτη στο κύκλωμα της μπαταρίας έχει ως αποτέλεσμα διατήρηση τόξου αντίστροφης πολικότητας—ο διακόπτης αποτυγχάνει να διακόψει κατά τη διάρκεια μιας κατεύθυνσης ρεύματος, οδηγώντας σε συγκόλληση επαφών, θερμική διαφυγή και καταστροφή του εξοπλισμού.
Αυτοί δεν είναι υποθετικοί κίνδυνοι. Τα δεδομένα πεδίου από αστοχίες ηλιακών εγκαταστάσεων δείχνουν:
- 68% των πυρκαγιών κουτιών διανομής εκτός δικτύου περιλαμβάνουν εσφαλμένα εφαρμοζόμενους πολωμένους διακόπτες
- 43% των περιστατικών λάμψης τόξου ενσωματωμένων στο δίκτυο εντοπίζονται σε υπομεγέθη ονομαστική τάση
- 31% των αστοχιών υβριδικών συστημάτων προκύπτουν από ακατάλληλο συντονισμό SPD
Εξειδικευμένη Προσέγγιση της VIOX
Η VIOX Electric κατασκευάζει εξαρτήματα προστασίας σχεδιασμένα για ακριβείς απαιτήσεις εφαρμογής:
- Σειρά VXDC-1000: Πολωμένοι DC MCBs για συστοιχίες φωτοβολταϊκών εκτός δικτύου, ονομαστικής τάσης 1000V DC, ικανότητα διακοπής 6kA, εύρος 1-63A
- Σειρά VXDC-NP: Μη πολωμένοι DC MCCBs για κυκλώματα μπαταριών, ονομαστικής τάσης 250-1000V DC, ικανότητα διακοπής 25-50kA, εύρος 100-400A
- Σειρά VX-ATS: Αυτόματοι μεταγωγικοί διακόπτες για αυτόνομα και υβριδικά συστήματα, χωρητικότητα 16-125A, χρόνος μεταγωγής <200ms
- Σειρά VX-SPD: Συντονισμένες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις AC και DC με οπτική ένδειξη και δυνατότητα απομακρυσμένης παρακολούθησης
Η ομάδα μηχανικών μας παρέχει υποστήριξη επιλογής εξαρτημάτων για συγκεκριμένες εφαρμογές, προσαρμοσμένο σχεδιασμό κουτιού διανομής και επαλήθευση εγκατάστασης πεδίου για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η συμμόρφωση.
Συχνές Ερωτήσεις
Μπορώ να χρησιμοποιήσω τον ίδιο πίνακα διανομής για διασυνδεδεμένα και αυτόνομα συστήματα;
Όχι. Τα προφίλ τάσης/ρεύματος, οι τύποι διακοπτών και οι φιλοσοφίες προστασίας είναι θεμελιωδώς διαφορετικά. Τα συστήματα διασυνδεδεμένα με το δίκτυο χρησιμοποιούν πολωμένους διακόπτες υψηλής τάσης (1000V) με ονομαστική τιμή 10-20A. Τα αυτόνομα συστήματα απαιτούν μη πολωμένους διακόπτες με ονομαστική τιμή 100-400A σε χαμηλότερη τάση. Η χρήση λανθασμένου πίνακα διανομής ενέχει κίνδυνο αστοχίας προστασίας και κίνδυνο πυρκαγιάς.
Γιατί τα αυτόνομα συστήματα απαιτούν μη πολωμένους DC διακόπτες;
Τα κυκλώματα μπαταριών λειτουργούν με αμφίδρομο ρεύμα—το ρεύμα ρέει ΜΕΣΑ στην μπαταρία κατά τη φόρτιση και ΕΞΩ κατά την εκφόρτιση. Οι πολωμένοι διακόπτες μπορούν να διακόψουν με ασφάλεια το ρεύμα μόνο σε μία κατεύθυνση. Όταν το ρεύμα σφάλματος ρέει σε αντίστροφη πολικότητα, ο μηχανισμός σβέσης τόξου του διακόπτη αποτυγχάνει, οδηγώντας σε παρατεταμένους τόξους και καταστροφική αστοχία. Μη πολωμένοι διακόπτες DC είναι ειδικά σχεδιασμένοι με συμμετρικούς θαλάμους σβέσης τόξου που λειτουργούν ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του ρεύματος.
Τι συμβαίνει αν χρησιμοποιήσω έναν πόλωμένο διακόπτη σε ένα κύκλωμα μπαταρίας;
Κατά τη διάρκεια αντίστροφης ροής ρεύματος (αντίθετα από τη σήμανση πολικότητας του διακόπτη), το πηνίο μαγνητικής εκτόξευσης ωθεί το τόξο προς την λάθος κατεύθυνση, και η γεωμετρία του θαλάμου κατάσβεσης τόξου λειτουργεί ανάποδα. Αποτέλεσμα: το τόξο διατηρείται αντί να σβήσει, οι επαφές υπερθερμαίνονται, η θήκη του διακόπτη λιώνει και ξεσπά φωτιά. Αυτή είναι η κύρια αιτία αστοχιών σε κουτιά διανομής εκτός δικτύου.
Χρειάζομαι έναν αυτόματο διακόπτη μεταφοράς για αυτόνομα συστήματα;
Το ATS είναι απαραίτητο για αυτόνομα συστήματα με εφεδρική γεννήτρια. Μεταγωγεί αυτόματα τα φορτία μεταξύ του μετατροπέα και της γεννήτριας όταν οι μπαταρίες αποφορτιστούν. Οι χειροκίνητοι μεταγωγικοί διακόπτες (MTS) είναι φθηνότερες εναλλακτικές λύσεις, αλλά απαιτούν παρέμβαση χειριστή. Τα συστήματα χωρίς εφεδρική γεννήτρια δεν χρειάζονται ATS. Για λεπτομερή σύγκριση, ανατρέξτε στον οδηγό μας για αυτόματος μεταγωγικός διακόπτης έναντι κιτ αλληλοασφάλισης.
Πώς διαφέρουν οι απαιτήσεις SPD μεταξύ των δικτυωμένων και των αυτόνομων συστημάτων;
Τα συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο χρησιμοποιούν SPDs AC Τύπου 2 στο σημείο σύνδεσης με το δίκτυο για προστασία από υπερτάσεις που προκαλούνται από το δίκτυο. Τα αυτόνομα συστήματα δίνουν προτεραιότητα στα DC SPDs στην είσοδο της φωτοβολταϊκής συστοιχίας για προστασία από κεραυνούς στην καλωδίωση της συστοιχίας, καθώς το σύστημα δεν έχει αναφορά γείωσης δικτύου. Η αρχιτεκτονική γείωσης (στερεά γειωμένη έναντι πλωτής) καθορίζει εάν τα SPDs κοινού τρόπου ή διαφορικού τρόπου είναι κατάλληλα. Δείτε: Πώς να επιλέξετε το σωστό SPD.
Τι ικανότητα διακοπής χρειάζομαι για τους διακόπτες αποσύνδεσης μπαταρίας;
Το ρεύμα βραχυκυκλώματος της μπαταρίας μπορεί να υπερβεί τα 5.000A για μεγάλες συστοιχίες ιόντων λιθίου. Ελάχιστη ικανότητα διακοπής: 25kA στην τάση λειτουργίας DC. Οι εμπορικές εγκαταστάσεις θα πρέπει να καθορίζουν 50kA. Η ικανότητα διακοπής πρέπει να επαληθεύεται στην πραγματική τάση DC του συστήματος—οι διακόπτες με ονομαστική τιμή “25kA στα 220V AC” μπορεί να έχουν χωρητικότητα μόνο 10kA στα 48V DC. Να επαληθεύετε πάντα τις ονομαστικές τιμές ικανότητας διακοπής για συγκεκριμένη τάση DC.
VIOX Electric παρέχει ολοκληρωμένη τεχνική υποστήριξη για την επιλογή εξαρτημάτων κουτιού διανομής ηλιακής ενέργειας. Επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας για συστάσεις για συγκεκριμένες εφαρμογές, προσαρμοσμένο σχεδιασμό κουτιού διανομής και εργοστασιακές δοκιμές αποδοχής για να διασφαλίσετε ότι η εγκατάστασή σας πληροί τα πρότυπα ασφαλείας και λειτουργεί αξιόπιστα για τη διάρκεια ζωής του συστήματος, που είναι 25 χρόνια.
