Η επιλογή των ασφαλειών και των αποζευκτών στους πίνακες συνένωσης Φ/Β απαιτεί την εφαρμογή του κανόνα NEC 156%: πολλαπλασιάστε το ρεύμα βραχυκυκλώματος της συμβολοσειράς (Isc) επί 1,56 και, στη συνέχεια, επιλέξτε την επόμενη τυπική ονομαστική τιμή ασφάλειας. Αυτός ο υπολογισμός δύο σταδίων λαμβάνει υπόψη τη συνεχή λειτουργία και τις αιχμές ακτινοβολίας. Η σωστή επιλογή μεγέθους αποτρέπει αστοχίες του συστήματος, διασφαλίζει τη συμμόρφωση με τους κώδικες και προστατεύει από κινδύνους πυρκαγιάς σε ηλιακές εγκαταστάσεις.
Κατανόηση των Φ/Β Ασφαλειών και Αποζευκτών
Τι είναι οι Ασφάλειες Ονομαστικής Τιμής Φ/Β;
Φ/Β ασφάλειες—που χαρακτηρίζονται ως κατηγορίας gPV σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60269-6—είναι συσκευές προστασίας από υπερένταση ειδικά σχεδιασμένες για εφαρμογές συνεχούς ρεύματος σε ηλιακά συστήματα. Σε αντίθεση με τις τυπικές ασφάλειες AC, οι ασφάλειες gPV μπορούν να διακόψουν με ασφάλεια τα ρεύματα σφάλματος DC, τα οποία είναι διαβόητα δύσκολο να σβήσουν λόγω της απουσίας ενός φυσικού μηδενισμού του ρεύματος. Αυτές οι ασφάλειες αντέχουν στην ακραία θερμική καταπόνηση από τις διακυμάνσεις της ηλιακής ακτινοβολίας χωρίς πρόωρη αστοχία. Έχουν σχεδιαστεί για να διακόπτουν σε 1,35 έως 1,45 φορές το ονομαστικό τους ρεύμα εντός μίας έως δύο ωρών, προστατεύοντας από αντίστροφες υπερεντάσεις όταν μία συμβολοσειρά τροφοδοτεί μια παράλληλη συμβολοσειρά με σφάλμα.
Τι είναι οι Αποζεύκτες DC;
Αποσυνδέσεις DC είναι διακόπτες που απομονώνουν την έξοδο του πίνακα συνένωσης από τον κατάντη εξοπλισμό για συντήρηση και απενεργοποίηση έκτακτης ανάγκης. Το NEC 690.15 απαιτεί αυτοί οι αποζεύκτες να έχουν ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου για εφαρμογές σε στέγες, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να ανοίξουν με ασφάλεια κυκλώματα υπό πλήρες ρεύμα φορτίου χωρίς να δημιουργηθεί επικίνδυνο τόξο. Οι διακόπτες διακοπής φορτίου περιλαμβάνουν θαλάμους απόσβεσης τόξου και επαφές ονομαστικής τιμής για την υψηλή ενέργεια τόξου των κυκλωμάτων DC. Οι αποζεύκτες χωρίς διακοπή φορτίου—απλοί απομονωτές—μπορούν να λειτουργήσουν μόνο αφού απενεργοποιηθεί το κύκλωμα και είναι ακατάλληλοι για εξόδους πινάκων συνένωσης.
Μεθοδολογία Βήμα προς Βήμα για την Επιλογή Μεγέθους Ασφάλειας
Βήμα 1: Υπολογίστε το Ρεύμα Βραχυκυκλώματος της Συμβολοσειράς
Ξεκινήστε με το ρεύμα βραχυκυκλώματος (Isc) της μονάδας από το φύλλο δεδομένων. Τα σύγχρονα πάνελ υψηλής απόδοσης κυμαίνονται από 9A έως 18,5A ανάλογα με την κατηγορία ισχύος. Για συμβολοσειρές με μονάδες σε σειρά, το Isc παραμένει σταθερό (η σύνδεση σε σειρά δεν προσθέτει ρεύμα). Για παράδειγμα, μια μονάδα TOPCon 580W με Isc = 14,45A σε μια συμβολοσειρά 10 μονάδων εξακολουθεί να παράγει 14,45A σε βραχυκύκλωμα.
Βήμα 2: Εφαρμόστε τον Κανόνα NEC 156%
Το άρθρο 690 του NEC απαιτεί δύο διαδοχικούς πολλαπλασιαστές 125%:
Πρώτος πολλαπλασιαστής (NEC 690.8(A)(1)): Υπολογίστε το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος
- Μέγιστο Ρεύμα = Isc × 1,25
- Λαμβάνει υπόψη το “φαινόμενο άκρης νέφους”—όταν το ηλιακό φως αντανακλάται από τις άκρες των νεφών, η ακτινοβολία μπορεί να υπερβεί στιγμιαία τα 1.000 W/m², ωθώντας το ρεύμα πάνω από το ονομαστικό Isc.
Δεύτερος πολλαπλασιαστής (NEC 690.9(B)): Επιλέξτε μέγεθος προστασίας από υπερένταση για συνεχή λειτουργία
- Ονομαστική Τιμή OCPD = Μέγιστο Ρεύμα × 1,25
- Τα Φ/Β κυκλώματα λειτουργούν στη μέγιστη έξοδο για 3+ ώρες καθημερινά. Οι τυπικές συσκευές χειρίζονται μόνο το 80% του ονομαστικού ρεύματος συνεχώς, επομένως ο συντελεστής 125% (αντίστροφο του 80%) αποτρέπει την άσκοπη ενεργοποίηση.
Συνδυασμένος υπολογισμός: Isc × 1,25 × 1,25 = Isc × 1,56
Βήμα 3: Επιλέξτε Τυπική Ονομαστική Τιμή Ασφάλειας
Στρογγυλοποιήστε προς τα πάνω στο επόμενο διαθέσιμο τυπικό μέγεθος ασφάλειας: 10A, 15A, 20A, 25A, 30A. Η επιλεγμένη ασφάλεια δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς της μονάδας (που καθορίζεται στο φύλλο δεδομένων, συνήθως 20A έως 30A για τα περισσότερα πάνελ).
Παράδειγμα: Συμβολοσειρά Isc = 14,45A
- Ελάχιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας: 14,45A × 1,56 = 22,54A
- Επιλεγμένη ασφάλεια: 25A ονομαστικής τιμής gPV
Βήμα 4: Επιλέξτε Μέγεθος του Αποζεύκτη DC
Αθροίστε τα μέγιστα ρεύματα από όλες τις παράλληλες συμβολοσειρές και, στη συνέχεια, εφαρμόστε έναν συντελεστή ασφαλείας 125%:
Ονομαστική Τιμή Αποζεύκτη = (Αριθμός Συμβολοσειρών × Isc × 1,25) × 1,25
Για 6 συμβολοσειρές στα 14,45A η καθεμία:
- Συνολικό ρεύμα: 6 × 14,45A × 1,25 = 108,4A
- Ονομαστική τιμή αποζεύκτη: 108,4A × 1,25 = 135,5A
- Επιλεγμένος αποζεύκτης: 150A ονομαστικής τιμής διακοπής φορτίου
Πίνακας 1: Παραδείγματα Επιλογής Μεγέθους Ασφάλειας για Κοινές Φ/Β Μονάδες
| Ισχύς Μονάδας | Isc Μονάδας | Ελάχιστη Ονομαστική Τιμή Ασφάλειας (×1,56) | Επιλεγμένη Τυπική Ασφάλεια | Μέγιστος Αριθμός Συμβολοσειρών ανά 30A : Η ηλεκτρική διαδρομή που προστατεύεται |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Πίνακες Αναφοράς Γρήγορης Επιλογής Μεγέθους
Τυπικές Διαμορφώσεις και Ονομαστικές Τιμές Αποζεύκτη
Πίνακας 2: Επιλογή Μεγέθους Αποζεύκτη ανά Διαμόρφωση Συμβολοσειράς
| Αριθμός Συμβολοσειρών | Isc Συμβολοσειράς | Συνολικό Μέγιστο Ρεύμα (×1.25) | Ελάχιστη Ονομαστική Τιμή Αποσύνδεσης (×1.56) | Συνιστώμενη Αποσύνδεση |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 10A | 50A | 62.4A | 80A |
| 6 | 10A | 75A | 93.6A | 100A |
| 8 | 10A | 100A | 124.8A | 150A |
| 4 | 14A | 70A | 87.4A | 100A |
| 6 | 14A | 105A | 131.0A | 150A |
| 8 | 14A | 140A | 174.8A | 200Α |
NEC έναντι IEC: Βασικές Διαφορές Μεγεθών
Ενώ και οι δύο κώδικες δίνουν προτεραιότητα στην ασφάλεια, οι προσεγγίσεις τους για τον καθορισμό μεγεθών διαφέρουν:
NEC 690.8/690.9 (Βόρεια Αμερική):
- Καθορισμός μεγέθους ασφάλειας: Isc × 1.56 (156%)
- Αιτιολόγηση: Συνεχής λειτουργία + αιχμές ακτινοβολίας
- Εξαίρεση: Οι συσκευές με ονομαστική τιμή 100% χρειάζονται μόνο πολλαπλασιαστή 1.25×
IEC 62548 (Διεθνής):
- Εύρος καθορισμού μεγέθους ασφάλειας: 1.5 × Isc ≤ In ≤ 2.4 × Isc
- Πιο ευέλικτο, επιτρέπει τη βελτιστοποίηση για συγκεκριμένες συνθήκες
- Απαιτείται υποβάθμιση θερμοκρασίας πάνω από 45°C περιβάλλοντος
Πίνακας 3: Σύγκριση Κωδίκων για Σειρά 12A
| Πρότυπο | Ελάχιστη Ονομαστική Τιμή Ασφάλειας | Τυπική Επιλογή | Φιλοσοφία Σχεδιασμού |
|---|---|---|---|
| NEC | 18.72A (12A × 1.56) | 20A | Συντηρητική, απλός πολλαπλασιαστής |
| IEC | 18.0A έως 28.8A (12A × 1.5 έως 2.4) | 20A έως 25A | Ευέλικτο εύρος βάσει συνθηκών |
Κριτήρια Επιλογής Κρίσιμων Σημείων
Απαιτήσεις Ονομαστικής Τιμής Τάσης
Οι ονομαστικές τιμές τάσης της ασφάλειας και του διακόπτη πρέπει να υπερβαίνουν τη μέγιστη τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc) του συστήματος στη χαμηλότερη αναμενόμενη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Λογαριασμός: Voc_max = Voc μονάδας × Αριθμός Μονάδων σε Σειρά × Συντελεστής Θερμοκρασίας
- Στους -40°C: 49V × 10 × [1 + 0.0027 × (25 – (-40))] = 576V
- Απαιτούμενη ονομαστική τιμή: 600V ελάχιστο (πρότυπο: 600V, 1000V, 1500V). Το IEC 60269-6 συνιστά ονομαστική τάση ασφάλειας ≥ 1.2 × Voc_max για επιπλέον περιθώριο ασφαλείας.
Interrupting Capacity (Breaking Capacity)
Η ικανότητα διακοπής DC (Icn ή Icu) πρέπει να υπερβαίνει το μέγιστο προοπτικό ρεύμα σφάλματος στο σημείο εγκατάστασης. Για εισόδους κουτιού συνένωσης, αυτό είναι συνήθως το συνδυασμένο Isc όλων των άλλων παράλληλων σειρών. Για 8 σειρές στα 14A η καθεμία:
- Προοπτικό ρεύμα σφάλματος: 7 × 14A = 98A (χειρότερη περίπτωση: 7 υγιείς σειρές τροφοδοτούν 1 σειρά με σφάλμα)
- Απαιτούμενο Icu: ≥ 150A (τυπικές ασφάλειες gPV: 200A έως 1500A Icu)
Υποβάθμιση Θερμοκρασίας
Τα κουτιά συνένωσης σε άμεσο ηλιακό φως μπορούν να φτάσουν σε εσωτερική θερμοκρασία 65°C έως 75°C. Οι περισσότερες ασφάλειες gPV έχουν ονομαστική τιμή στους 40°C περιβάλλοντος. Πάνω από αυτό, η ικανότητα ρεύματος μειώνεται:
- Στους 50°C: Υποβάθμιση στο 95% του ονομαστικού ρεύματος
- Στους 60°C: Υποβάθμιση στο 90% του ονομαστικού ρεύματος
- Στους 70°C: Υποβάθμιση στο 85% του ονομαστικού ρεύματος
Εάν η ασφάλεια 20A λειτουργεί στους 65°C περιβάλλοντος, η πραγματική ονομαστική τιμή = 20A × 0.87 = 17.4A. Βεβαιωθείτε ότι αυτό υπερβαίνει το ελάχιστο υπολογισμένο σας.
Πίνακας 4: Λίστα Ελέγχου Επιλογής Εξαρτημάτων
| Παράγοντας Επιλογής | Απαίτηση Προδιαγραφής | Αναφορά κώδικα | Μέθοδος Επαλήθευσης |
|---|---|---|---|
| Ονομαστική τιμή ρεύματος ασφάλειας | ≥ Isc × 1.56 (NEC) ή 1.5-2.4 (IEC) | NEC 690.9(B), IEC 62548 | Φύλλο δεδομένων Isc × πολλαπλασιαστής |
| Ονομαστική τιμή τάσης ασφάλειας | ≥ 1.2 × Voc_max σε ελάχιστη θερμοκρασία | IEC 60269-6 | Voc μονάδας × αριθμός σε σειρά × συντελεστής θερμοκρασίας |
| Κατηγορία ασφάλειας | gPV ονομαστική (IEC 60269-6) | NEC 690.9(D) | Επαληθεύστε τη σήμανση “gPV” |
| Μέγιστη ασφάλεια σειράς | ≤ Μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας μονάδας | Φύλλο δεδομένων μονάδας | Ελέγξτε την πινακίδα |
| Ρεύμα αποσύνδεσης | ≥ Συνολικό Isc × 1,56 | NEC 690.13 | Άθροιση όλων των ρευμάτων των συμβολοσειρών |
| Τύπος αποσύνδεσης | Ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου (σε στέγη) | NEC 690.15 | Επαλήθευση πιστοποίησης διακοπής φορτίου |
| Ικανότητα διακοπής | ≥ Μέγιστο ρεύμα σφάλματος | NEC 690.9(C) | Υπολογισμός συνεισφοράς παράλληλων συμβολοσειρών |
| Ονομαστική θερμοκρασία | Λήψη υπόψη της υποβάθμισης λόγω περιβάλλοντος | IEC 60269-6 | Μέτρηση εσωτερικής θερμοκρασίας του κουτιού συνένωσης |
Συνηθισμένα Λάθη Διαστασιολόγησης που Πρέπει να Αποφεύγονται
Σφάλμα 1: Χρήση Ασφαλειών Ονομαστικής Τιμής AC σε Εφαρμογές DC
Οι ασφάλειες AC δεν μπορούν να διακόψουν με ασφάλεια τα ρεύματα DC. Τα τόξα DC δεν αυτοσβήνουν στο μηδέν της τρέχουσας διέλευσης (δεν υπάρχει κανένα στο DC). Να καθορίζετε πάντα ασφάλειες με ονομαστική τιμή gPV με ονομαστικές τιμές τάσης DC που να ταιριάζουν με το σύστημά σας.
Σφάλμα 2: Υποδιαστασιολόγηση για Συνεχή Λειτουργία
Η εφαρμογή μόνο του πρώτου πολλαπλασιαστή 125% (Isc × 1,25) χωρίς τον δεύτερο έχει ως αποτέλεσμα μια ασφάλεια ονομαστικής τιμής μόνο για 80% συνεχή λειτουργία. Η συσκευή θα υπερθερμανθεί και θα αποτύχει πρόωρα κατά τις ώρες αιχμής του ήλιου. Να χρησιμοποιείτε πάντα τον πλήρη συντελεστή 156% εκτός εάν χρησιμοποιείτε συσκευές ονομαστικής τιμής 100%.
Σφάλμα 3: Αγνοώντας τη Μέγιστη Ονομαστική Τιμή Ασφάλειας Σειράς Μονάδας
Ακόμη και αν οι υπολογισμοί υποδεικνύουν μια ασφάλεια 30A, εάν το φύλλο δεδομένων της μονάδας περιορίζει τις ασφάλειες σειράς στα 20A, πρέπει να χρησιμοποιήσετε 20A. Η υπέρβαση αυτής της τιμής ακυρώνει τις εγγυήσεις και δημιουργεί κίνδυνο πυρκαγιάς. Λύση: μειώστε τις συμβολοσειρές ανά συνενωτή ή χρησιμοποιήστε μονάδες με υψηλότερες ονομαστικές τιμές ασφαλειών.
Σφάλμα 4: Εσφαλμένος Υπολογισμός Παράλληλων Συμβολοσειρών
Κατά τη διαστασιολόγηση του κύριου διακόπτη αποσύνδεσης του συνενωτή, αθροίστε τα μέγιστα ρεύματα (Isc × 1,25) όλων των συμβολοσειρών και, στη συνέχεια, εφαρμόστε τον δεύτερο πολλαπλασιαστή 125%. Μην εφαρμόζετε 156% σε κάθε συμβολοσειρά ξεχωριστά — ο πρώτος πολλαπλασιαστής είναι ανά συμβολοσειρά, ο δεύτερος είναι για το συνδυασμένο OCPD.
Λανθασμένο: (Συμβολοσειρά 1: 10A × 1,56) + (Συμβολοσειρά 2: 10A × 1,56) = 31,2A
Σωστό: [(10A + 10A) × 1,25] × 1,25 = 31,25A
Σφάλμα 5: Υπερδιαστασιολόγηση για “Μελλοντική Επέκταση”
Η εγκατάσταση μιας ασφάλειας 60A για μια συμβολοσειρά 10A “για κάθε ενδεχόμενο” καταργεί την προστασία από υπερένταση. Η ασφάλεια δεν θα ανοίξει κατά τη διάρκεια συνθηκών αντίστροφου σφάλματος, επιτρέποντας ζημιά στο καλώδιο ή πυρκαγιά. Διαστασιολογήστε τις ασφάλειες για το πραγματικό ρεύμα της συμβολοσειράς. αναβαθμίστε τα κουτιά συνένωσης κατά την προσθήκη χωρητικότητας.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Τι μέγεθος ασφάλειας χρειάζομαι για μια συμβολοσειρά με 10,5A Isc;
Α: Ελάχιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας = 10,5A × 1,56 = 16,38A. Επιλέξτε το επόμενο τυπικό μέγεθος: Ασφάλεια 20A με ονομαστική τιμή gPV. Επαληθεύστε ότι αυτό δεν υπερβαίνει τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς της μονάδας στο φύλλο δεδομένων.
Ε: Μπορώ να χρησιμοποιήσω τυπικές ασφάλειες AC σε ένα κουτί συνένωσης DC;
Α: Όχι. Οι ασφάλειες AC δεν διαθέτουν την ικανότητα διακοπής DC για να καθαρίσουν με ασφάλεια τα σφάλματα DC. Τα τόξα DC διατηρούνται επ' αόριστον χωρίς μηδενική διέλευση ρεύματος. Να χρησιμοποιείτε πάντα ασφάλειες με ονομαστική τιμή gPV (IEC 60269-6) με ονομαστικές τιμές τάσης DC που να ταιριάζουν με την τάση του συστήματός σας.
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της διαστασιολόγησης ασφαλειών NEC και IEC;
Α: Το NEC απαιτεί έναν σταθερό πολλαπλασιαστή 156% (Isc × 1,56) για να ληφθεί υπόψη η συνεχής λειτουργία και οι αιχμές ακτινοβολίας. Το IEC 62548 επιτρέπει ένα εύρος από 1,5× έως 2,4× Isc, επιτρέποντας στους σχεδιαστές να βελτιστοποιήσουν για συγκεκριμένες θερμοκρασίες περιβάλλοντος και χαρακτηριστικά μονάδας. Και τα δύο εξασφαλίζουν ασφάλεια αλλά προσφέρουν διαφορετική ευελιξία.
Ε: Πώς μπορώ να διαστασιολογήσω έναν συνενωτή για μελλοντική επέκταση συμβολοσειρών;
Α: Διαστασιολογήστε τις ασφάλειες για το πραγματικό ρεύμα των εγκατεστημένων συμβολοσειρών. Για τον διακόπτη αποσύνδεσης και τις ράβδους ζυγών, μπορείτε να υπερδιαστασιολογήσετε με βάση την προγραμματισμένη χωρητικότητα. Παράδειγμα: Εγκαταστήστε ασφάλειες 20A για το τρέχον σύστημα 4 συμβολοσειρών (14A Isc), αλλά χρησιμοποιήστε έναν διακόπτη αποσύνδεσης 150A και μια ράβδο ζυγών 6 θέσεων για να φιλοξενήσετε την προσθήκη 2 ακόμη συμβολοσειρών αργότερα χωρίς να αντικαταστήσετε το περίβλημα.
Ε: Χρειάζομαι διακόπτες αποσύνδεσης με ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου για όλα τα κουτιά συνένωσης;
Α: Το NEC 690.15 απαιτεί διακόπτες αποσύνδεσης με ονομαστική τιμή διακοπής φορτίου για κουτιά συνένωσης που βρίσκονται σε στέγες. Οι συνενωτές στο επίπεδο του εδάφους μπορούν να χρησιμοποιούν απομονωτές χωρίς διακοπή φορτίου, εάν το σύστημα διαθέτει έναν κύριο διακόπτη αποσύνδεσης φορτίου αλλού. Να επαληθεύετε πάντα με την τοπική σας Αρχή που Έχει Δικαιοδοσία (AHJ), καθώς οι ερμηνείες διαφέρουν.
Εξασφαλίστε τη Μακροπρόθεσμη Ασφάλεια του Συστήματος
Η σωστή διαστασιολόγηση ασφαλειών και διακοπτών αποσύνδεσης προστατεύει την επένδυσή σας σε φωτοβολταϊκά και εξασφαλίζει χρόνια ασφαλούς, αξιόπιστης λειτουργίας. Εφαρμόστε τον κανόνα NEC 156% (Isc × 1,56) για τις ασφάλειες, επιλέξτε την επόμενη τυπική ονομαστική τιμή, επαληθεύστε σε σχέση με τα μέγιστα όρια ασφαλειών σειράς της μονάδας και διαστασιολογήστε τους διακόπτες αποσύνδεσης για το συνολικό συνδυασμένο ρεύμα. Σε περίπτωση αμφιβολίας, συμβουλευτείτε τα πιο πρόσφατα πρότυπα NEC Article 690 και IEC 62548.
Η VIOX Electric κατασκευάζει μια πλήρη σειρά κουτιών συνένωσης PV, ασφαλειών με ονομαστική τιμή gPV και διακοπτών αποσύνδεσης DC με διακοπή φορτίου, σχεδιασμένων για να πληρούν τις απαιτήσεις NEC και IEC. Η τεχνική μας ομάδα παρέχει δωρεάν υποστήριξη διαστασιολόγησης για τα συγκεκριμένα έργα σας. Επικοινωνήστε μαζί μας στο VIOX.com για φύλλα δεδομένων και βοήθεια εφαρμογής.
