Πώς να επιλέξετε το μέγεθος ασφαλειών Φ/Β και διακοπτών απομόνωσης DC σύμφωνα με το NEC 690

Ο διαστασιολογητής αποζεύκτη φωτοβολταϊκών (PV) είναι δεν ένας καθολικός Isc × 1,56 υπολογισμός. Η τεκμηριωμένη μέθοδος είναι να διατηρούνται τέσσερις αποφάσεις ξεχωριστές:

1. Υπολογίστε το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος σύμφωνα με την τοπικά υιοθετημένη έκδοση του NEC.
2. Αποφασίστε εάν απαιτείται προστασία από υπερένταση, και στη συνέχεια καθορίστε το μέγεθος του OCPD εάν απαιτείται.
3. Επιλέξτε τον Αποζεύκτης DC για το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος, τη μέγιστη τάση, την απαιτούμενη λειτουργία μεταγωγής και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
4. Επαληθεύστε το πλήρες αποδεικτικό προϊόντος και συναρμολόγησης: καταχώριση, σημάνσεις, SCCR, διάταξη πόλων, περίβλημα, ακροδέκτες αγωγών και οδηγίες κατασκευαστή.

Η γνωστή τιμή 156% προέρχεται από δύο βήματα 125% σε μία κοινή διαδρομή NEC: πρώτον από το ρεύμα βραχυκυκλώματος της μονάδας στο μέγιστο ρεύμα κυκλώματος, και στη συνέχεια από το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος σε μια συμβατική ονομαστική τιμή OCPD. Ο δεύτερος παράγοντας δεν αποτελεί αυτόματα παράγοντα ονομαστικής τιμής αποζεύκτη.

Όριο σχεδιασμού: Οι εκδόσεις του NEC και οι τοπικές τροποποιήσεις υιοθετούνται με διαφορετικά χρονοδιαγράμματα. Χρησιμοποιήστε την έκδοση που επιβάλλεται από την αρμόδια αρχή (AHJ), τις οδηγίες της μονάδας και του μετατροπέα, τις συνθήκες του καταχωρισμένου εξοπλισμού και το αρχείο μηχανικής του έργου. Αυτό το άρθρο εξηγεί τη δομή λήψης αποφάσεων· δεν αποτελεί εγκεκριμένη μελέτη.

Το μοντέλο διαστασιολόγησης τεσσάρων επιπέδων

Lane	Ερώτηση	Κύρια έξοδος	Μην το συγχέετε με
Ρεύμα κυκλώματος	Ποιο είναι το μέγιστο ρεύμα κατά NEC για αυτό το κύκλωμα πηγής, εξόδου ή εισόδου;	Μέγιστο ρεύμα κυκλώματος	Μέγεθος ασφάλειας ή ονομαστική τιμή αμπέρ διακόπτη από τον κατάλογο
Αγωγοί και OCPD	Απαιτείται προστασία από υπερένταση και ποια ονομαστική τιμή μπορεί να δεχτεί το πλήρες κύκλωμα;	Αγωγιμότητα αγωγού και ονομαστική τιμή/τοποθέτηση OCPD	Αποζεύκτης που φέρει ρεύμα
Αποζεύκτης	Ποια είναι η απαιτούμενη ένταση ρεύματος, τάση, ικανότητα μεταγωγής, αριθμός πόλων, περίβλημα και ακροδέκτες;	Προδιαγραφές αποζεύκτη	Μια ασφάλεια ή μια λειτουργία απόζευξης αυτόματου διακόπτη
Έγκριση και ικανότητα διακοπής σφάλματος	Είναι η συγκεκριμένη συσκευή ή διάταξη κατάλληλη για την αγορά και το διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος;	Πιστοποίηση, στοιχεία SCCR/ικανότητας διακοπής, σημάνσεις, έγγραφα	Ένα λογότυπο προτύπων ή ένα φυλλάδιο της σειράς προϊόντων

Απαιτούμενα δεδομένα εισόδου πριν από τον υπολογισμό

Μην ξεκινάτε με έναν κατάλογο διακοπτών. Συλλέξτε πρώτα τα δεδομένα του κυκλώματος.

Είσοδος	Γιατί έχει σημασία	Πηγή τεκμηρίωσης
Isc και Voc φωτοβολταϊκού πλαισίου	Αρχικές τιμές για υπολογισμούς ρεύματος και τάσης	Ακριβές φύλλο δεδομένων/πινακίδα πλαισίου
Μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς	Ανώτατο όριο για το OCPD του κυκλώματος πηγής	Φύλλο δεδομένων/πινακίδα πλαισίου
Πλαίσια σε σειρά ανά στοιχειοσειρά (string)	Καθορίζει την τάση ανοικτού κυκλώματος της στοιχειοσειράς	Σχεδιασμός συστοιχίας
Παράλληλες στοιχειοσειρές στο σημείο που υπολογίζεται	Καθορίζει τη συνδυασμένη έκθεση σε ρεύμα και ρεύμα αντίστροφης φοράς	Μονογραμμικό διάγραμμα
Χαμηλότερη αναμενόμενη θερμοκρασία	Χρησιμοποιείται για τη μέγιστη τάση Φ/Β	Βάση σχεδιασμού εγκατάστασης και μέθοδος NEC
Όρια μετατροπέα (inverter) ή μετατροπέα DC-to-DC	Ενδέχεται να επηρεάσει την επιτρεπόμενη μέθοδο υπολογισμού, την ανάστροφη τροφοδοσία και τη συμβατότητα του εξοπλισμού	Ακριβείς οδηγίες προϊόντος
Τύπος αγωγού, ονομαστική θερμοκρασία και εγκατάσταση	Απαραίτητα για την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, τη διόρθωση και την προσαρμογή	Μέθοδος καλωδίωσης και δεδομένα αγωγών
Άλλες συνδεδεμένες πηγές	Το δίκτυο, η μπαταρία ή οι παράλληλες πηγές μπορούν να αλλάξουν το διαθέσιμο ρεύμα και την τοποθέτηση του OCPD	Πλήρης αρχιτεκτονική ηλεκτρικού συστήματος
Διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος	Απαραίτητα για τις ονομαστικές τιμές διακοπής και βραχυκύκλωσης	Μελέτη μηχανικού ή επικυρωμένος υπολογισμός
Λειτουργία αποσύνδεσης	Διακοπή φορτίου, απομόνωση εξοπλισμού, απομόνωση συντήρησης ή άλλη καθορισμένη λειτουργία	Περιγραφή σχεδιασμού και υιοθετημένος κώδικας
Περιβάλλον, περίβλημα, υψόμετρο και τοποθέτηση	Μπορεί να αλλάξει το ωφέλιμο ρεύμα και την περιβαλλοντική καταλληλότητα	Συνθήκες εγκατάστασης και οδηγίες προϊόντος
Αγορά-στόχος και AHJ	Καθορίζει τον υιοθετημένο κώδικα και την απαιτούμενη καταχώριση/αποδεικτικά στοιχεία	Απαιτήσεις έργου

Εάν το ανοιχτό ερώτημα είναι πού πού ανήκει ο διακόπτης απομόνωσης αντί για το πώς βαθμολογείται, ξεκινήστε με τον οδηγό τοποθεσίας διακόπτη απομόνωσης φωτοβολταϊκών.

Βήμα 1: Υπολογισμός του μέγιστου ρεύματος κυκλώματος Φ/Β

Για ένα συμβατικό κύκλωμα πηγής PV που χρησιμοποιεί τη μέθοδο ρεύματος βραχυκύκλωσης της μονάδας, το γνωστό σημείο εκκίνησης είναι:

Μέγιστο ρεύμα κυκλώματος πηγής = Isc μονάδας × 1.25

Για πανομοιότυπες σειρές που συνδυάζονται παράλληλα:

Μέγιστο συνδυασμένο ρεύμα εξόδου = αριθμός παράλληλων σειρών × Isc μονάδας × 1.25

Ο συντελεστής 1.25 εδώ μετατρέπει τη βάση Isc της μονάδας στο μέγιστο ρεύμα κυκλώματος για αυτή τη συνήθη μέθοδο NEC. Δεν αποτελεί ακόμα το μέγεθος της ασφάλειας, την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του αγωγού ή το μέγεθος καταλόγου του διακόπτη απομόνωσης.

Το άρθρο 690 περιέχει επίσης διαδρομές για κυκλώματα συνδεδεμένα σε ηλεκτρονικούς μετατροπείς ισχύος και για ορισμένους υπολογισμούς μεγάλης κλίμακας φωτοβολταϊκών συστημάτων. Η διαχείριση ρεύματος των αμφίπλευρων μονάδων (bifacial) και τα όρια που αφορούν συγκεκριμένο εξοπλισμό μπορούν επίσης να αλλάξουν την είσοδο. Επομένως, χρησιμοποιήστε τη μέθοδο που επιτρέπεται από την υιοθετημένη έκδοση του NEC και υποστηρίζεται από τα έγγραφα του έργου, αντί να επιβάλλετε το ίδιο σύστημα εξίσωσης σε κάθε περίπτωση.

Συμβατικό παράδειγμα: έξι παράλληλες στοιχειοσειρές

Υποθέστε έξι πανομοιότυπες στοιχειοσειρές, καθεμία από τις οποίες χρησιμοποιεί μονάδες με:

• Isc = 14.45 A
• μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς = 25 A
• δεν περιλαμβάνεται πρόσθετη συνεισφορά ρεύματος σε αυτό το απλοποιημένο παράδειγμα

Το συνδυασμένο μέγιστο ρεύμα κυκλώματος είναι:

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

Το 108.4 A είναι το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος στη συνδυασμένη έξοδο για αυτόν τον υπολογισμό. Δεν αποτελεί αυτόματα απαίτηση για αποζεύκτη 150 A.

Βήμα 2: Απόφαση σχετικά με την αναγκαιότητα χρήσης OCPD

Ένα φωτοβολταϊκό κύκλωμα δεν απαιτεί ασφάλεια μόνο και μόνο επειδή περιέχει μια μονάδα. Οι φωτοβολταϊκές πηγές περιορίζονται ως προς το ρεύμα και ορισμένα κυκλώματα μπορούν να παραλείψουν μια διάταξη προστασίας από υπερένταση (OCPD) όταν πληρούνται οι ισχύουσες προϋποθέσεις του NEC — για παράδειγμα, όταν ο αγωγός έχει επαρκή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος και το ρεύμα από όλες τις πηγές δεν μπορεί να υπερβεί το επιτρεπόμενο όριο υπερέντασης του εξοπλισμού.

Η προστασία από υπερένταση καθίσταται σημαντική όταν παράλληλες στοιχειοσειρές, μπαταρίες, το δίκτυο κοινής ωφέλειας ή άλλη πηγή μπορούν να διοχετεύσουν επιβλαβές ρεύμα σε ένα κύκλωμα ή αγωγό. Η θέση της OCPD πρέπει να λαμβάνει υπόψη την κατεύθυνση και την πηγή αυτού του ρεύματος, και όχι απλώς να τοποθετείται εκεί που είναι βολικό.

Θέστε αυτές τις ερωτήσεις με τη σειρά:

1. Ποιες πηγές μπορούν να τροφοδοτήσουν τον αγωγό κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος;
2. Καλύπτει η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του αγωγού το μέγιστο ρεύμα από αυτές τις πηγές μετά από όλες τις απαιτούμενες διορθώσεις και προσαρμογές;
3. Μπορεί το ρεύμα από όλες τις πηγές να υπερβεί το όριο της μονάδας, του μετατροπέα, του αγωγού ή του εξοπλισμού;
4. Επιτρέπει η υιοθετημένη έκδοση του NEC την προστασία στο ένα άκρο, απαιτεί προστασία και στα δύο άκρα ή δεν επιτρέπει κανένα OCPD για αυτό το κύκλωμα;
5. Επιβάλλουν οι οδηγίες της μονάδας, του μετατροπέα, του συνδυαστή, της ασφαλειοθήκης ή άλλου πιστοποιημένου εξοπλισμού κάποια πρόσθετη προϋπόθεση;

Για μια βαθύτερη ανάλυση των συνθηκών χωρίς ασφάλεια και του ρεύματος αντίστροφης ροής παράλληλων κλάδων, δείτε όταν το NEC 690.9 απαιτεί ασφάλειες κλάδων Φ/Β.

Βήμα 3: Επιλογή μεγέθους ασφάλειας Φ/Β ή άλλου OCPD

Όπου απαιτείται OCPD, μια κοινή διαδρομή του NEC ορίζει την ελάχιστη ονομαστική τιμή του στο 125% του μέγιστου ρεύματος κυκλώματος, εκτός εάν εφαρμόζεται μια επιτρεπόμενη διαδρομή διάταξης με ονομαστική τιμή 100%.

Συμβατικό ελάχιστο OCPD = μέγιστο ρεύμα κυκλώματος × 1,25

Ο συνδυασμός αυτού με τη συμβατική μέθοδο Isc της μονάδας παράγει:

Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.5625

Αυτή είναι η προέλευση του συντομογραφικού “κανόνα 156%”. Μπορεί να είναι χρήσιμος για έναν συμβατικό υπολογισμό OCPD κυκλώματος πηγής, αλλά μόνο αφού επιβεβαιωθεί ότι εφαρμόζεται η υιοθετημένη διαδρομή κώδικα.

Η επιλεγμένη ασφάλεια ή ο αυτόματος διακόπτης πρέπει να ικανοποιεί κάθε εφαρμοστέο περιορισμό—όχι μόνο το υπολογισμένο ελάχιστο:

• ίσο ή μεγαλύτερο από την απαιτούμενη ελάχιστη ονομαστική τιμή;
• ίσο ή μικρότερο από τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς της μονάδας όπου ισχύει αυτό το όριο;
• συμβατό με την αγωγιμότητα του αγωγού μετά από διόρθωση και προσαρμογή;
• κατάλληλο για τη μέγιστη τάση DC;
• επαρκή ονομαστική τιμή διακοπής για το διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος;
• σωστή κατηγορία εφαρμογής φωτοβολταϊκών (PV), καταχώριση, βάση και συνδυασμός συναρμολόγησης· και
• επιτρέπεται από τις οδηγίες του εξοπλισμού και τους τυπικούς κανόνες μεγέθους έντασης ρεύματος.

Εάν το επόμενο τυπικό μέγεθος OCPD υπερβαίνει το όριο της μονάδας, του αγωγού, της βάσης ή του εξοπλισμού, μην κάνετε “στρογγυλοποίηση προς τα πάνω με την ελπίδα ότι θα λειτουργήσει”. Αλλάξτε τον αγωγό, την αρχιτεκτονική, την ομαδοποίηση των στοιχειοσειρών (strings) ή τον εξοπλισμό, ώστε να ικανοποιούνται όλοι οι περιορισμοί.

Για την αξιολόγηση προϊόντων στη Βόρεια Αμερική, η UL Solutions προσδιορίζει τις διαδρομές UL 248-19 και UL 2579 για ασφάλειες PV. Σε έργα προσανατολισμένα στο πρότυπο IEC, IEC 60269-6 provides supplementary requirements for fuse-links protecting PV strings and arrays up to 1,500 V DC. A gPV marking or IEC test report does not by itself satisfy a U.S. listing requirement.

Βήμα 4: Επιλογή μεγέθους ρεύματος διακόπτη απομόνωσης DC—ξεχωριστά

Για την απομόνωση εξοπλισμού σύμφωνα με το άρθρο 690 του NEC, το μέσο αποσύνδεσης ή η συσκευή απομόνωσης πρέπει να αξιολογείται για το κύκλωμα που ελέγχει. Ως βάση αναφοράς, η ισχύουσα ονομαστική ένταση ρεύματος του διακόπτη αποσύνδεσης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από το μέγιστο ρεύμα του κυκλώματος. Στη συνέχεια, εφαρμόστε τις συνθήκες καταχώρισης του συγκεκριμένου προϊόντος, τους περιορισμούς συνεχούς χρήσης, τις διορθώσεις θερμοκρασίας περιβάλλοντος, τις επιδράσεις του περιβλήματος, τα όρια των ακροδεκτών και τις οδηγίες του κατασκευαστή.

Για το παράδειγμα των έξι στοιχειοσειρών (strings):

• μέγιστο ρεύμα κυκλώματος = 108.4 A;
• συμβατικό ελάχιστο OCPD, εάν απαιτείται ένα στην εν λόγω έξοδο = 108.4 A × 1.25 = 135.5 A πριν από τους περιορισμούς τυποποιημένου μεγέθους και εξοπλισμού·;
• βάση ρεύματος αποζεύκτη = τουλάχιστον 108.4 A, ακολουθούμενο από ελέγχους χρήσης και απομείωσης συγκεκριμένων προϊόντων.

Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι ακόμα μια συσκευή καταλόγου 125 A, 150 A, 160 A ή μεγαλύτερη, ανάλογα με το πώς βαθμολογείται και χρησιμοποιείται το συγκεκριμένο προϊόν. Το θέμα είναι ότι τα 150 A δεν προκύπτουν αυτόματα από την εφαρμογή του συντελεστή OCPD στον αποζεύκτη.

Μην υποθέτετε ότι μια ονομαστική τιμή ρεύματος καταλόγου σημαίνει το ίδιο πράγμα σε όλα τα προϊόντα. Επαληθεύστε εάν πρόκειται για ονομαστική τιμή συνεχούς ρεύματος, ονομαστική τιμή διακόπτη γενικής χρήσης, ονομαστική τιμή ειδική για φωτοβολταϊκά (PV), ονομαστική τιμή κατηγορίας χρήσης ή ονομαστική τιμή που εξαρτάται από μια συγκεκριμένη διάταξη πόλων. Το Οδηγός ονομαστικών χαρακτηριστικών αποζεύκτη DC εξηγεί αυτές τις διακρίσεις στην πινακίδα τύπου.

Βήμα 5: Υπολογισμός της μέγιστης τάσης DC

Ο καθορισμός μεγέθους ρεύματος από μόνος του δεν μπορεί να πιστοποιήσει έναν αποζεύκτη PV. Τα συνδεδεμένα σε σειρά πλαίσια αυξάνουν την τάση και η τιμή Voc του πλαισίου αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία των κυψελών πέφτει.

Για μια σειρά (string) που χρησιμοποιεί τη μέθοδο πίνακα του NEC, ο εννοιολογικός υπολογισμός είναι:

Μέγιστη τάση PV = πλαίσια σε σειρά × Voc πλαισίου × εφαρμοστέος συντελεστής διόρθωσης χαμηλής θερμοκρασίας

Άλλες επιτρεπόμενες μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν συντελεστές θερμοκρασίας που παρέχονται από τον κατασκευαστή ή τεχνικούς υπολογισμούς. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο που επιτρέπεται από την υιοθετημένη έκδοση του NEC και τη χαμηλότερη αναμενόμενη θερμοκρασία της εγκατάστασης.

Επιλέξτε την ασφάλεια, τη βάση ασφάλειας, τον αυτόματο διακόπτη, τον αποζεύκτη, το κουτί συνδυασμού (combiner), το SPD και την είσοδο του μετατροπέα για τάση DC τουλάχιστον ίση με τη μέγιστη υπολογισμένη. Επαληθεύστε τυχόν όρια πολικότητας, γείωσης και διάταξης πόλων σε σειρά. Μην υποθέτετε ποτέ δυνατότητα 1,000 V ή 1,500 V προσθέτοντας σημάνσεις από μεμονωμένους πόλους, εκτός εάν οι ακριβείς οδηγίες επιτρέπουν ρητά αυτή τη διάταξη.

Βήμα 6: Καθορισμός της απαιτούμενης λειτουργίας μεταγωγής

“Οι όροι ”αποζεύκτης“ (disconnect), ”διακόπτης απομόνωσης“ (isolator) και ”διακόπτης-αποζεύκτης» (switch-disconnector) δεν είναι εναλλάξιμες ονομασίες σε κάθε πρότυπο ή εγκατάσταση.

Εάν η συσκευή αναμένεται να ανοίξει ενώ ρέει ρεύμα, πρέπει να αξιολογηθεί και να επισημανθεί για την απαιτούμενη ικανότητα διακοπής φορτίου DC στην πραγματική τάση, το ρεύμα και τη διάταξη σύνδεσης. Ορισμένες συσκευές απομόνωσης επιτρέπονται μόνο όταν η διακοπή του φορτίου εμποδίζεται από μια διάταξη αλληλομανδάλωσης ή όταν η συσκευή φέρει σήμανση ότι δεν προορίζεται για λειτουργία υπό φορτίο. Μια χειρολαβή και ένα σύμβολο OFF δεν αποδεικνύουν την ικανότητα διακοπής φορτίου.

Καθορίστε τη λειτουργία πριν επιλέξετε το προϊόν:

• Θα λειτουργεί τακτικά υπό φορτίο;
• Αποτελεί μόνο σημείο απομόνωσης εξοπλισμού αφού μια άλλη συσκευή ανοίξει το κύκλωμα;
• Απαιτεί ο σχεδιασμός ορατή διακοπή ή απομόνωση με δυνατότητα κλειδώματος;
• Πρέπει να χρησιμεύει ως μέσο αποσύνδεσης φωτοβολταϊκού συστήματος, ως αποζεύκτης εξοπλισμού ή μόνο ως απομονωτής συντήρησης;
• Τι παραμένει υπό τάση μετά τη λειτουργία;

Ένας αποζεύκτης DC δεν αποτελεί επίσης αυτόματα σύστημα ταχείας απενεργοποίησης. Η θέση και η λειτουργία καλύπτονται ξεχωριστά στο οδηγός επιλογής διακόπτη απομόνωσης ηλιακών συστημάτων.

Βήμα 7: Επαλήθευση των ονομαστικών τιμών SCCR και διακοπής

Δύο ονομαστικές τιμές συχνά συγχέονται:

• Ικανότητα διακοπής εφαρμόζεται στην ικανότητα ενός OCPD να διακόπτει το ρεύμα σφάλματος με ασφάλεια.
• Ονομαστική τιμή ρεύματος βραχυκυκλώματος (SCCR) εφαρμόζεται στην ικανότητα ενός εξοπλισμού ή μιας διάταξης να αντέχει το αναμενόμενο ρεύμα σφάλματος υπό καθορισμένες συνθήκες.

Η ονομαστική τιμή διακοπής της ασφάλειας δεν καθίσταται αυτόματα SCCR ενός κουτιού συνδυασμού ή μιας διάταξης αποζεύκτη. Το SCCR της πλήρους διάταξης εξαρτάται από τον αξιολογημένο συνδυασμό αποζεύκτη, ασφάλειας και βάσης, ακροδεκτών, ζυγοσταθμών, περιβλήματος, εύρους αγωγών, αποστάσεων και οποιασδήποτε προστασίας περιορισμού ρεύματος.

Οι συστοιχίες Φ/Β έχουν περιορισμένο ρεύμα, αλλά οι μπαταρίες, οι παράλληλοι συνδυαστές και οι διαδρομές ανάστροφης τροφοδοσίας από αντιστροφέα ή δίκτυο μπορούν να μεταβάλουν ουσιαστικά το διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος. Τεκμηριώστε κάθε πηγή. Επαληθεύστε ότι:

• η ονομαστική τιμή διακοπής του OCPD δεν είναι μικρότερη από το διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος στους ακροδέκτες του·;
• το SCCR του αποζεύκτη και του εξοπλισμού είναι επαρκές για την εγκατάσταση·;
• οποιαδήποτε αξίωση ονομαστικής τιμής σειράς ή περιορισμού ρεύματος επιτρέπεται ρητά και τεκμηριώνεται· και
• Η ετικέτα του συγκροτήματος αντικατοπτρίζει την εγκεκριμένη διαμόρφωση.

Για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε Ικανότητα διακοπής ασφάλειας φωτοβολταϊκών (PV).

Βήμα 8: Αντιστοίχιση της διαδρομής αξιολόγησης προϊόντος

Τα πρότυπα προσδιορίζουν τις κατηγορίες προϊόντων· δεν εγκρίνουν μια εγκατάσταση μόνο από τον τίτλο τους.

Εξάρτημα ή λειτουργία	Αναφορές αξιολόγησης για τη Βόρεια Αμερική που προσδιορίζονται από την UL Solutions	Αναφορά προσανατολισμένη στο IEC	Τι να επαληθεύσετε
Ασφάλεια φωτοβολταϊκών (PV)	UL 248-19 / UL 2579	IEC 60269-6	Τάση, ρεύμα, εφαρμογή, ονομαστική τιμή διακοπής, συνδυασμός βάσης
Διακόπτης απομόνωσης φωτοβολταϊκών (PV)	UL 98B / UL 508I	IEC 60947-3	Ακριβής καταχώριση/κατηγορία, ένταση ρεύματος, τάση, κύκλος λειτουργίας, πόλοι, σημάνσεις, SCCR
Αυτόματος διακόπτης φωτοβολταϊκών (PV)	UL 489B	Πρότυπο αυτόματου διακόπτη ειδικό για την αγορά	Τάση, ένταση ρεύματος, απόζευξη, πολικότητα, ικανότητα διακοπής, εφαρμογή
Κουτί συνδυασμού (Combiner box)	UL 1741 ή εφαρμόσιμη διαδρομή αξιολόγησης συναρμολογημένου εξοπλισμού	Εφαρμόσιμα πρότυπα συναρμολογημένου εξοπλισμού/προϊόντων	SCCR συναρμολόγησης, περίβλημα, ακροδέκτες, προστασία, σημάνσεις

Σελίδα πιστοποίησης ηλιακών συστημάτων (balance-of-system) της UL Solutions παραθέτει αυτές τις διαδρομές προϊόντων. Δεν είναι εναλλάξιμες. Για παράδειγμα, μια αναφορά IEC 60947-3 μπορεί να αποτελεί σχετικό αποδεικτικό στοιχείο για έναν διακόπτη απομόνωσης της αγοράς IEC, αλλά δεν τεκμηριώνει μια καταχώριση UL 98B ή UL 508I.

Πριν από τον καθορισμό ενός προϊόντος, λάβετε τον ακριβή αριθμό μοντέλου και επαληθεύστε τον στη σχετική βάση δεδομένων πιστοποίησης. Ένα φυλλάδιο σειράς προϊόντων, η ένδειξη “σχεδιασμένο για να πληροί”, η σήμανση CE ή ένα πιστοποιητικό για ένα παρεμφερές μοντέλο δεν υποκαθιστούν την απαιτούμενη καταχώριση και τις προϋποθέσεις αποδοχής.

Λυμένο παράδειγμα Α: Μία σειρά φωτοβολταϊκών (PV)

Θεωρήστε μία στοιχειοσειρά (string) με:

• Isc μονάδας = 14.45 A;
• Voc μονάδας = 49.5 V;
• 20 μονάδες σε σειρά;
• μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς = 25 A· και
• ένας ενδεικτικός συντελεστής τάσης χαμηλής θερμοκρασίας 1,14 επιλεγμένος από την επιτρεπόμενη μέθοδο του έργου.

Τρέχον

Μέγιστο ρεύμα κυκλώματος:

14.45 A × 1.25 = 18.06 A

Εάν οι υιοθετημένες συνθήκες NEC δείχνουν ότι καμία πηγή δεν μπορεί να διοχετεύσει υπερβολικό ρεύμα στη σειρά και τα όρια του αγωγού/εξοπλισμού ικανοποιούνται, ενδέχεται να μην απαιτείται OCPD κυκλώματος πηγής.

Εάν απαιτείται OCPD και εφαρμόζεται η συμβατική διαδρομή OCPD 125%:

18.06 A × 1.25 = 22.58 A

Το επόμενο κατάλληλο τυποποιημένο μέγεθος μπορεί να είναι 25 A, αλλά μόνο επειδή σέβεται επίσης το όριο ασφάλειας σειράς 25 A, την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του αγωγού, την τάση, τη βάση και τις απαιτήσεις καταχώρισης. Αυτό το παράδειγμα δεν εγκρίνει ασφάλεια 25 A για διαφορετική μονάδα.

Η βάση του ρεύματος αποσύνδεσης παραμένει τουλάχιστον 18.06 A, υπό την προϋπόθεση των συνθηκών χρήσης του συγκεκριμένου προϊόντος. Δεν γίνεται 22.58 A απλώς επειδή αυτή η τιμή χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του μεγέθους ενός OCPD.

Τάση

Μέγιστη τάση στοιχειοσειράς για αυτήν την επεξηγηματική μέθοδο:

20 × 49.5 V × 1.14 = 1,128.6 V DC

Μια συσκευή 1,000 V DC δεν θα ήταν επαρκής για αυτήν την υπολογισμένη τιμή. Ο επόμενος υποψήφιος μπορεί να είναι ένα προϊόν 1,200 V ή 1,500 V, αλλά η ακριβής επιτρεπόμενη τάση, η διάταξη των πόλων, το καθήκον, η πιστοποίηση και η συμβατότητα του εξοπλισμού πρέπει ακόμη να επαληθευτούν.

Λυμένο παράδειγμα Β: Έξοδος συνδυαστή έξι σειρών

Χρησιμοποιώντας έξι παράλληλες στοιχειοσειρές με το ίδιο Isc μονάδας 14.45 A:

Μέγιστο ρεύμα κυκλώματος

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

OCPD εξόδου, εάν απαιτείται

108.4 A × 1.25 = 135.5 A

Ένας σχεδιαστής μπορεί να εξετάσει έναν τυπικό αυτόματο διακόπτη προστασίας από υπερένταση (OCPD) 150 A, αλλά μόνο αφού επιβεβαιώσει την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του αγωγού, τα όρια του συνδυαστή και του μετατροπέα, τους κανόνες τυποποιημένων μεγεθών, την ικανότητα διακοπής και τις συνθήκες συναρμολόγησης της καταχωρημένης διάταξης. Εάν οποιοσδήποτε περιορισμός είναι χαμηλότερος, η αρχιτεκτονική πρέπει να αλλάξει.

Αποζεύκτης

Ο διακόπτης απομόνωσης πρέπει να είναι κατάλληλος για μέγιστο ρεύμα κυκλώματος τουλάχιστον 108.4 A πριν από την εφαρμογή ειδικών συνθηκών του προϊόντος. Στη συνέχεια, ο σχεδιαστής πρέπει να ελέγξει τη μέγιστη τάση, τη λειτουργία διακοπής φορτίου, το SCCR, την πιστοποίηση, το περίβλημα, τους ακροδέκτες, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την τοποθέτηση και τη διάταξη των πόλων.

Ασφάλειες χορδών

Κάθε απόφαση σχετικά με την ασφάλεια σειράς (string-fuse) απαιτεί επίσης τη συνεισφορά αντίστροφου ρεύματος από τις άλλες παράλληλες σειρές και την ονομαστική τιμή της μέγιστης ασφάλειας σειράς της μονάδας. Μην επιλέγετε και τις έξι ασφάλειες κλάδων αποκλειστικά με βάση την τιμή OCPD της συνδυασμένης εξόδου. Τα κυκλώματα κλάδου και εξόδου αποτελούν διαφορετικές ζώνες προστασίας.

Συνήθη Σφάλματα Διαστασιολόγησης

Σφάλμα	Γιατί αποτυγχάνει	Διορθωτική ενέργεια
Πολλαπλασιάστε το Isc επί 1,56 και ονομάστε το αποτέλεσμα μέγεθος διακόπτη απομόνωσης	Ο δεύτερος συντελεστής 1,25 αφορά συνήθως τον καθορισμό μεγέθους του OCPD και όχι αυτόματα το ρεύμα του διακόπτη απομόνωσης	Υπολογίστε το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος και, στη συνέχεια, εφαρμόστε τις ακριβείς συνθήκες χρήσης του διακόπτη απομόνωσης
Εγκαταστήστε μια ασφάλεια σε κάθε σειρά χωρίς να ελέγξετε την αναγκαιότητα	Ορισμένα κυκλώματα περιορισμένου ρεύματος μπορούν να πληρούν τις προϋποθέσεις του NEC χωρίς OCPD	Αξιολογήστε το ρεύμα από όλες τις πηγές, την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος των αγωγών και τα όρια του εξοπλισμού
Επιλέξτε μόνο βάσει αμπέρ	Ένας διακόπτης μπορεί να έχει επαρκή ικανότητα ρεύματος αλλά ανεπαρκή τάση DC, κύκλο λειτουργίας, SCCR, πόλους ή πιστοποίηση	Χρησιμοποιήστε μια προδιαγραφή πολλαπλών πυλών
Προσθέστε τις τάσεις των πόλων από ένα γενικό διάγραμμα	Η ικανότητα τάσης DC μπορεί να εξαρτάται από μια διάταξη επαφών σε σειρά συγκεκριμένη για το μοντέλο	Ακολουθήστε το ακριβές διάγραμμα καλωδίωσης και τη σήμανση του μοντέλου
Αντιμετωπίστε την ονομαστική ικανότητα διακοπής της ασφάλειας ως SCCR του συνδυαστή	Οι ονομαστικές τιμές εξαρτήματος και συναρμολογημένης διάταξης διαφέρουν	Επαληθεύστε το SCCR της αξιολογημένης συναρμολογημένης διάταξης και τη διαμόρφωση
Εφαρμόστε έναν γενικό συντελεστή θερμοκρασίας 80%, 90% ή 95%	Η απομείωση ονομαστικών χαρακτηριστικών του προϊόντος εξαρτάται από τον ακριβή σχεδιασμό, το περίβλημα, το περιβάλλον και τις συνθήκες δοκιμής	Χρησιμοποιήστε καμπύλες ειδικές για το μοντέλο και οδηγίες εγκατάστασης
Αντιμετωπίστε τα αποδεικτικά στοιχεία IEC ως πιστοποίηση των Η.Π.Α.	Τα πρότυπα και τα συστήματα έγκρισης αγοράς έχουν διαφορετικά πεδία εφαρμογής	Αντιστοιχίστε την τεκμηρίωση με το έργο και τις απαιτήσεις της AHJ
Υποθέστε ότι η ένδειξη OFF σημαίνει ότι κάθε αγωγός Φ/Β είναι εκτός τάσης	Τα φωτιζόμενα πλαίσια μπορούν να διατηρήσουν τους αγωγούς της πλευράς της συστοιχίας υπό τάση	Προσδιορίστε τα όρια απομόνωσης και ακολουθήστε τις διαδικασίες ασφαλούς εργασίας

Έλεγχος σχεδιασμού και λίστα ελέγχου RFQ

Στείλτε στους προμηθευτές και τους αξιολογητές έναν πλήρη ορισμό του κυκλώματος, όχι μόνο “Απαιτείται διακόπτης απομόνωσης φωτοβολταϊκών 150 A”. Συμπεριλάβετε:

• την υιοθετημένη έκδοση του NEC, τη δικαιοδοσία και την απαιτούμενη διαδρομή αξιολόγησης προϊόντος;
• το μονογραμμικό διάγραμμα και την ακριβή θέση/λειτουργία του διακόπτη απομόνωσης;
• τη μάρκα/μοντέλο του πλαισίου, το Isc, το Voc, τη μέγιστη ονομαστική τιμή ασφάλειας σειράς και τους συντελεστές θερμοκρασίας;
• τον αριθμό πλαισίων ανά σειρά και τον αριθμό των παράλληλων σειρών;
• υπολογιζόμενο μέγιστο ρεύμα κυκλώματος και μέθοδος υπολογισμού·;
• εάν απαιτείται OCPD, η προτεινόμενη ονομαστική τιμή/θέση του και οι περιοριστικοί παράγοντες ελέγχου·;
• υπολογιζόμενη μέγιστη τάση DC και χαμηλότερη θερμοκρασία σχεδιασμού·;
• διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος και απαιτούμενη ονομαστική ικανότητα διακοπής OCPD/SCCR διάταξης·;
• απαίτηση διακοπής φορτίου ή μόνο απομόνωσης·;
• διάταξη πόλων, γείωση, πολικότητα και απαίτηση διαγράμματος καλωδίωσης κατασκευαστή·;
• υλικό αγωγού, κλάση, διατομή, ονομαστική θερμοκρασία και απαιτήσεις ακροδεκτών·;
• τύπος περιβλήματος, απαίτηση IP/NEMA, εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος, υψόμετρο, τοποθέτηση και μέθοδος εισόδου καλωδίων·;
• ακριβές φύλλο δεδομένων μοντέλου, οδηγίες, διαστασιολογικό σχέδιο και διάγραμμα συνδεσμολογίας·;
• ακριβής αριθμός καταχώρισης/πιστοποιητικού και εγγραφή βάσης δεδομένων όπου απαιτείται· και
• απαιτούμενες ετικέτες, παρελκόμενα, διάταξη ασφάλισης, εφεδρικές ασφάλειες και πολιτική ανταλλακτικών.

Η VIOX προσφέρει Διακόπτης απομονωτή DC και ηλιακό κουτί συνδυαστή οικογένειες προϊόντων για τεχνική σύγκριση. Χρησιμοποιήστε αυτές τις σελίδες για να επιλέξετε μηχανικές μορφές και δηλωμένες ονομαστικές τιμές, και στη συνέχεια ζητήστε τα ακριβή αποδεικτικά στοιχεία για το συγκεκριμένο μοντέλο που απαιτούνται από το έργο. Μην υποθέτετε τη συμμόρφωση με τον NEC ή την καταχώριση UL από μια σελίδα οικογένειας προϊόντων.

Τελικός κανόνας

Η ασφαλέστερη ακολουθία διαστασιολόγησης είναι απλή στην απομνημόνευση:

Πρώτα το ρεύμα. Δεύτερον η OCPD. Τρίτον ο αποζεύκτης. Τελευταία τα αποδεικτικά στοιχεία—αλλά υποχρεωτικά.

Η συντόμευση 156% ανήκει μόνο εκεί όπου απαιτούνται πραγματικά και τα δύο βήματα 125%. Ένας συμβατός σχεδιασμός Φ/Β διατηρεί το μέγιστο ρεύμα κυκλώματος, την ονομαστική τιμή ασφάλειας, την ονομαστική τιμή αποζεύκτη, την τάση, την ικανότητα διακοπής σφάλματος, τη λειτουργία μεταγωγής και την έγκριση προϊόντος ως ξεχωριστούς ελέγχους που πρέπει όλοι να περάσουν.

Πηγές

• NFPA 70 (National Electrical Code), τρέχουσες και αρχειοθετημένες εκδόσεις μέσω του NFPA LiNK
• UL Solutions — Πιστοποίηση εξοπλισμού φωτοβολταϊκών συστημάτων (Balance of System)
• UL Solutions — Βάση δεδομένων πιστοποίησης Product iQ
• IEC — IEC 60269-6:2010+A1:2021, ασφάλειες τήξεως φωτοβολταϊκών (PV)
• IEC — IEC 60947-3:2020+A1:2025, διακόπτες, αποζεύκτες, διακόπτες-αποζεύκτες και μονάδες συνδυασμού ασφαλειών