پاسخ سریع: جعبه ترکیبکننده AC در مقابل جعبه ترکیبکننده DC
یک جعبه ترکیب AC خروجیهای جریان متناوب چندین اینورتر، میکرواینورتر یا شاخههای اینورتر را قبل از تغذیه تابلوی توزیع AC، تابلو برق، تجهیزات سوئیچینگ، ترانسفورماتور یا نقطه اتصال به شبکه، ترکیب میکند.
الف جعبه ترکیب DC خروجیهای جریان مستقیم رشتههای فتوولتائیک را قبل از اینورتر ترکیب میکند. این جعبه معمولاً شامل فیوزهای رشتهای یا کلیدهای DC، حفاظت در برابر نوسانات DC، شینههای مثبت و منفی، جداکنندهها یا کلیدهای قطعکننده DC، پایانههای اتصال به زمین و گاهی سیستم پایش رشتهها است.
تفاوت تنها در محل قرارگیری جعبه نیست. این موضوع طراحی حفاظتی را تغییر میدهد:
یک جعبه ترکیبکننده DC باید ولتاژ DC فتوولتائیک، قطبیت، جریان معکوس و قوسهای الکتریکی پایدار DC را مدیریت کند. یک جعبه ترکیبکننده AC باید حفاظت شاخه AC، تجمیع خروجی اینورتر، درجهبندی اتصال کوتاه، آرایش نول/ارت و الزامات قطعکننده یا تجهیزات سوئیچینگ AC را مدیریت کند.
نکات کلیدی
- جعبههای ترکیبکننده DC قبل از اینورتر استفاده میشوند. آنها رشتههای فتوولتائیک را در سمت DC ترکیب میکنند.
- جعبههای ترکیبی AC پس از اینورتر استفاده میشوند. آنها خروجیهای AC را از اینورترهای رشتهای، میکرواینورترها یا گروههای اینورتری ترکیب میکنند.
- حفاظت DC با حفاظت AC متفاوت است. فیوزهای DC، کلیدهای اتوماتیک DC، برقگیرهای (SPD) DC و جداکنندههای DC باید بر اساس ولتاژ و قطبیت سیستم فتوولتائیک انتخاب شوند.
- تابلوهای توزیع و کلیدزنی ترکیبی AC در سیستمهای بزرگتر رایج هستند. خروجیهای چندگانه اینورتر ممکن است به تابلوهای توزیع AC، تجهیزات کلیدزنی یا پنلهای ترکیبکننده مجدد تغذیه شوند.
- سیستمهای میکرواینورتر اغلب از ترکیبکننده AC استفاده میکنند. هر میکرواینورتر جریان DC ماژول را به جریان AC سازگار با شبکه تبدیل میکند، بنابراین ترکیب در سمت AC انجام میشود.
- تنها بر اساس اندازه محفظه انتخاب نکنید. چیدمان کابل، ولتاژ، جریان، نرخ اتصال کوتاه (SCCR)، نوع برقگیر (SPD)، اتصال زمین، برچسبگذاری و استانداردها همگی حائز اهمیت هستند.
جدول مقایسه جعبه ترکیبی (Combiner Box) جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC)
| مورد | مرحله 2: ولتاژ، جریان و رتبهبندی قطعات را مطابقت دهید | جعبه ترکیبی AC |
|---|---|---|
| مکان | بین رشتههای فتوولتائیک (PV) و ورودی DC اینورتر | بین خروجیهای اینورتر و توزیع AC/اتصال به شبکه |
| نوع فعلی | جریان مستقیم | جریان متناوب (AC) |
| هدف اصلی | ترکیب مدارهای DC رشتههای فتوولتائیک | ترکیب مدارهای خروجی اینورتر AC |
| ورودی مشترک | رشتههای فتوولتائیک (PV) | اینورترهای رشتهای، میکرواینورترها، مدارهای انشعابی اینورتر |
| خروجی مشترک | ورودی DC اینورتر | تابلوی AC، تابلو برق AC، ترانسفورماتور، اتصال به شبکه |
| دستگاه های حفاظتی | فیوزهای gPV، کلیدهای مینیاتوری (MCB) و اتوماتیک (MCCB) جریان مستقیم، ایزولاتور DC، برقگیر (SPD) DC | کلیدهای مینیاتوری AC، کلید AC، برقگیر (SPD) AC، تجهیزات اندازهگیری، شینه (Busbar) |
| طرحبندی شینه | مثبت، منفی، ارت (PE)/زمین | شین فاز، نول در صورت نیاز، ارت/PE |
| ریسک فنی اصلی | قوس الکتریکی DC، خطای پلاریته، جریان معکوس، اضافه ولتاژ PV | جریان خطای AC، پسخورد اینورتر، هماهنگی، درجهبندی تجهیزات سوئیچگیر |
| کاربردهای معمول | آرایههای PV اینورتر رشتهای، رشتههای PV نیروگاهی، جمعکننده DC | میکرواینورترها، اینورترهای رشتهای چندگانه، پشتبامهای تجاری، مزارع خورشیدی |
| عبارت جستجوی رایج | جعبه کمباینر DC، جعبه کمباینر خورشیدی | جعبه ترکیبکننده AC، تابلو ترکیبکننده AC، تابلو برق ترکیبکننده AC |
جایگاه هر جعبه در سیستم فتوولتائیک خورشیدی
یک سیستم اینورتر رشتهای سادهشده به این صورت است:
ماژولهای PV
سیستم میکرواینورتر متفاوت است:
ماژول PV
به همین دلیل است که جعبه ترکیبکننده DC معمولاً با معماری اینورتر رشتهای مرتبط است، در حالی که جعبه ترکیبکننده AC در سیستمهای میکرواینورتر، سیستمهای تجاری چند اینورتری و تجمیع خروجی اینورترهای مقیاس بزرگ کاربرد دارد.
جعبه کمباینر DC چیست؟
الف جعبه ترکیب DC یک جعبه حفاظتی و جمعآوری فتوولتائیک (PV) است که در سمت DC سیستم خورشیدی نصب میشود. این جعبه چندین رشته (استرینگ) PV را قبل از رسیدن به اینورتر، به مدارهای خروجی کمتری ترکیب میکند.
اجزای معمول شامل موارد زیر است:
- فیوزهای رشتهای PV یا کلیدهای مینیاتوری DC
- شینه مثبت
- شینه منفی
- DC surge protective device
- ایزولاتور یا کلید قطعکننده DC
- ترمینال اتصال به زمین یا PE
- ماژول پایش رشتهها در صورت نیاز
- گلندهای کابل یا کانکتورهای PV
- محفظه فضای باز
- برچسبهای هشدار و برچسبهای قطبیت
جعبههای ترکیبی (کمباینر باکس) DC اغلب در موارد زیر استفاده میشوند:
- یک اینورتر دارای چندین ورودی رشتهای (استرینگ) خورشیدی باشد
- چندین رشته باید به صورت جداگانه محافظت شوند
- نیاز به پایش رشتهها باشد
- مسیرهای طولانی کابل DC نیاز به جمعآوری سازمانیافته داشته باشند
- حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ DC در نزدیکی آرایه خورشیدی مورد نیاز باشد
- تیمهای تعمیر و نگهداری به یک نقطه جداسازی DC مشخص نیاز دارند
برای اطلاعات جامعتر، به VIOX مراجعه کنید راهنمای جعبه کمباینر خورشیدی.
جعبه ترکیبکننده AC چیست؟
یک جعبه ترکیب AC مدارهای خروجی AC را از چندین اینورتر یا شاخههای میکرواینورتر ترکیب میکند. این تجهیز پس از تبدیل DC به AC نصب میشود.
اجزای معمول شامل موارد زیر است:
- کلیدهای مینیاتوری (MCB) یا کلیدهای اتوماتیک (MCCB) جریان متناوب
- شینه AC
- کلید یا جداکننده اصلی AC
- AC SPD
- شینه نول در صورت نیاز
- شینه ارت/زمین (PE)
- دستگاه اندازهگیری یا پایش
- بلوکهای ترمینال
- غدد کابل
- محفظه
- برچسبهای مدار
جعبههای ترکیبی (Combiner Box) جریان متناوب (AC) معمولاً در موارد زیر کاربرد دارند:
- سیستمهای خورشیدی با میکرواینورتر
- سیستمهای فتوولتائیک تجاری پشتبامی با چندین اینورتر
- نیروگاههای فتوولتائیک بزرگ با خروجیهای متعدد اینورتر
- اتاقهای اینورتر
- تابلوهای ترکیبکننده جریان متناوب (AC Recombiner)
- تابلوهای ترکیبی جریان متناوب (AC)
- تجهیزات سوئیچینگ ترکیبی جریان متناوب (AC)
در سیستمهای فتوولتائیک بزرگ، اصطلاح تجهیزات سوئیچینگ ترکیبی جریان متناوب (AC) یا بازترکیبکننده جریان متناوب (AC Recombiner) زمانی استفاده میشود که تجهیزات فراتر از یک جعبه کوچک باشند. این تجهیزات ممکن است شامل کلیدهای اتوماتیک بزرگتر، تجهیزات اندازهگیری، رلههای حفاظتی، شینهها، ترانسفورماتورهای جریان و قابلیت یکپارچهسازی با تابلوهای فشار ضعیف باشند.
جعبه ترکیبی AC در مقابل تجهیزات سوئیچینگ ترکیبی AC در مقابل بازترکیبکننده AC
این اصطلاحات با یکدیگر مرتبط هستند، اما همیشه به تجهیزاتی با ابعاد یکسان اشاره ندارند.
| اصطلاح | معنی عملی | کاربرد معمول |
|---|---|---|
| جعبه ترکیب AC | محفظه کوچکتر برای ترکیب خروجیهای جریان متناوب اینورترها | سیستمهای مسکونی، تجاری، میکرواینورتر و سیستمهای چند اینورتری کوچک |
| تابلوی ترکیبکننده AC | مجموعه ترکیبکننده AC تابلویی همراه با کلیدهای مینیاتوری (بریکرها) | سیستمهای اینورتری توزیعشده و پشتبامی تجاری |
| تابلو برق ترکیبکننده AC | مجموعه توزیع AC بزرگتر جهت ترکیب فیدرهای اینورتر | سیستمهای فتوولتائیک (PV) تجاری و در مقیاس نیروگاهی |
| تجهیزات سوئیچینگ ترکیبی جریان متناوب (AC) | ترکیب و حفاظت AC در سطح تابلو برقهای صنعتی مستحکمتر | اتاقهای اینورتر بزرگ، نیروگاههای خورشیدی (PV) مقیاس بزرگ |
| بازترکیبکننده جریان متناوب (AC Recombiner) | ترکیب خروجیهای حاصل از کمباینرهای AC پاییندست یا بلوکهای اینورتر | نیروگاههای خورشیدی بزرگ و سیستمهای جمعآوری AC چندسطحی |
از اصطلاحی استفاده کنید که با سطح تجهیزات مطابقت داشته باشد. یک کمباینر AC کوچک برای میکرواینورتر نباید به عنوان تابلو برق (Switchgear) توصیف شود. یک ردیف تابلو برق AC در مقیاس نیروگاهی نیز نباید به یک جعبه کمباینر ساده تقلیل یابد.
اجزای جعبه کمباینر DC
| کامپوننت | عملکرد | نکته انتخاب |
|---|---|---|
| فیوز gPV یا کلید اتوماتیک DC | محافظت از مدارهای رشتههای خورشیدی (PV String) | باید با ولتاژ و جریان سیستم فتوولتائیک مطابقت داشته باشد |
| شینه مثبت | هادیهای رشتهای مثبت را ترکیب میکند | جریان نامی و فاصلهگذاری را بررسی کنید |
| شینه منفی | هادیهای رشتهای منفی را ترکیب میکند | قطبیت و عایقبندی را بررسی کنید |
| دی سی SPD | اضافه ولتاژهای گذرا را در سمت DC سیستم فتوولتائیک محدود میکند | از برقگیر (SPD) با درجهبندی PV/DC استفاده کنید |
| جداکننده DC | امکان قطع محلی جریان مستقیم (DC) را فراهم میکند | باید برای ولتاژ سیستم دارای درجهبندی DC باشد |
| پایش رشتههای خورشیدی (استرینگ) | اندازهگیری جریان یا وضعیت رشتههای خورشیدی | کاربردی در نیروگاههای خورشیدی بزرگتر |
| محفظه | محافظت از تجهیزات در فضای باز | درجه حفاظت IP، مقاومت در برابر اشعه فرابنفش (UV)، حرارت و میعان |
| ورودیهای کابل | آببندی کابلهای فتوولتائیک (PV) در محفظه | تطبیق قطر کابل با آببندی فضای باز |
نکته مهندسی: تعیین سایز فیوزهای رشتهای (String) فتوولتائیک. در طراحیهای مبتنی بر استاندارد NEC آمریکای شمالی، جریان مدار منبع فتوولتائیک معمولاً به عنوان جریان مداوم مشتقشده از جریان اتصال کوتاه ماژول در نظر گرفته میشود. یک نقطه شروع عملی عبارت است از:
حداقل جریان نامی فیوز فتوولتائیک >= ۱.۵۶ برابر جریان اتصال کوتاه (Isc) رشته
ضریب ۱.۵۶ از اعمال ۱۲۵٪ بر جریان اتصال کوتاه فتوولتائیک و ۱۲۵٪ دیگر برای تعیین سایز حفاظت در برابر جریان اضافه برای کارکرد مداوم حاصل میشود. انتخاب نهایی همچنان به دیتاشیت ماژول، حداکثر جریان نامی فیوز سری، دمای محیط، گروهبندی، جریان نامی پایه فیوز، مقررات محلی و قوانین طراحی سازنده اینورتر بستگی دارد.
برای پروژههای IEC، اعداد استاندارد NEC را کورکورانه کپی نکنید. کلاس لینک فیوز، ولتاژ نامی، جریان رشته، شرایط جریان معکوس و هماهنگی فیوز gPV را مطابق با استاندارد پروژه و دیتاشیت قطعات بررسی کنید.
برای حفاظت در برابر نوسانات سمت DC، به بخش زیر مراجعه کنید تجهیزات حفاظت در برابر اضافه ولتاژ DC برای سیستمهای فتوولتائیک، خودروهای برقی، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی (BESS) و سیستمهای صنعتی.
اجزای جعبه ترکیبکننده AC
| کامپوننت | عملکرد | نکته انتخاب |
|---|---|---|
| قطع کننده AC | محافظت از شاخه خروجی اینورتر | تطبیق جریان خروجی اینورتر و درجهبندی خطا |
| کلید اصلی AC | فراهمکننده ایزولاسیون یا قطع بار | تایید درجهبندی قطع بار |
| شینه AC | ترکیبکننده خروجیهای AC اینورتر | بررسی جریان، افزایش دما و نرخ اتصال کوتاه |
| AC SPD | محدود کردن اضافه ولتاژ گذرا در سمت AC | تطبیق با ولتاژ سیستم AC و سیستم زمین (ارتینگ) |
| نوار نول | استفاده در مواردی که به نول نیاز است | وابسته به نوع سیستم |
| شینه ارت/زمین (PE) | همبندی حفاظتی | باید از طراحی سیستم زمین پیروی کند |
| اندازهگیری | اندازهگیری جریانهای خروجی یا انشعاب | رایج در تابلوهای ترکیبی (Combiner) بزرگ AC |
| محفظه | محافظت از قطعات جریان متناوب (AC) | فضای داخلی/خارجی، درجه حفاظت IP/NEMA، خوردگی |
برای تفاوتهای کلی توزیع AC/DC، به راهنمای VIOX مراجعه کنید جعبه توزیع AC در مقابل جعبه توزیع DC.
چرا جعبههای ترکیبی (Combiner Boxes) DC نیاز به توجه ویژه دارند
جعبههای ترکیبی DC از نظر فنی چالشبرانگیز هستند، زیرا جریان مستقیم (DC) فتوولتائیک رفتار متفاوتی نسبت به جریان متناوب (AC) دارد.
خطرات کلیدی DC عبارتند از:
- عدم وجود نقطه عبور از صفر طبیعی در جریان
- قوسهای الکتریکی DC پایدار
- ولتاژ مدار باز بالا در شرایط دمای پایین
- جریان معکوس بین رشتهها (استرینگها)
- اشتباهات در قطبیت
- خطاهای عایقی
- تابش اشعه فرابنفش (UV) و قرارگیری در فضای باز
- میعان داخل محفظهها (تابلوها)
- خرابی آببندی گلند کابل
جدیترین اشتباه در طراحی، در نظر گرفتن جعبه ترکیبی (Combiner Box) خورشیدی DC به عنوان یک جعبه توزیع معمولی است. یک کلید مینیاتوری AC، برقگیر (SPD) AC یا جداکننده معمولی ممکن است نتواند مدار DC خورشیدی را به طور ایمن قطع کند یا در برابر آن مقاومت نماید.
انتخاب برقگیر (SPD): مقایسه نوع 1+2 با نوع 2 در جعبههای ترکیبی خورشیدی
حفاظت در برابر اضافه ولتاژ تنها یک گزینه انتخابی نیست. در طراحی جعبه ترکیبی خورشیدی، نوع SPD باید با میزان در معرض صاعقه بودن، سیستم زمین، مسیر کابلکشی و منطقه حفاظتی مطابقت داشته باشد.
| انتخاب SPD | کاربرد معمول در سیستمهای خورشیدی PV | نکته کاربردی در طراحی |
|---|---|---|
| برقگیر (SPD) DC نوع 2 | اکثر آرایههای خورشیدی بدون سیستم حفاظت مستقیم در برابر صاعقه | انتخاب متداول برای مقابله با اضافه ولتاژهای القایی و گذراهای ناشی از کلیدزنی در سمت DC |
| برقگیر (SPD) نوع 1+2 مخصوص سیستمهای DC | آرایههای فتوولتائیک (PV) روی ساختمانهای دارای سیستم حفاظت در برابر صاعقه خارجی، پشتبامهای در معرض خطر، یا سایتهایی با ریسک بالای صاعقه | مورد استفاده در مکانهایی که ممکن است نیاز به تخلیه بخشی از جریان صاعقه در مرز سیستم PV باشد |
| Type 2 AC SPD | تابلوهای ترکیبی AC و توزیع خروجی اینورتر | تطبیق با ولتاژ AC، سیستم زمین (ارتینگ) و هماهنگی برقگیرهای (SPD) بالادست و پاییندست |
| SPD AC نوع 1+2 | ورودی سرویس، تابلو برق اصلی AC، یا تاسیسات در معرض صاعقه | اغلب به صورت هماهنگ با برقگیرهای (SPD) نوع 2 در پاییندست استفاده میشود |
برای سیستمهای فتوولتائیک تجاری پشتبامی که دارای سیستم حفاظت در برابر صاعقه خارجی هستند، استفاده از برقگیر (SPD) نوع 1+2 DC در نزدیکی جعبه ترکیبی (Combiner Box) اغلب همراه با هماهنگی SPD در سمت AC در خروجی اینورتر و تابلوی توزیع اصلی ارزیابی میشود. برای پشتبامهای تجاری معمولی با سطح در معرض خطر پایین، استفاده از SPD نوع 2 ممکن است کافی باشد، اما تصمیمگیری در این مورد باید در طراحی حفاظت در برابر اضافه ولتاژ پروژه صورت گیرد، نه در یک لیست اقلام عمومی (BOM).
مدیریت حرارتی و کنترل میعان
خرابی جعبههای ترکیبی (Combiner Boxes) در فضای باز به همان اندازه که ناشی از سیمکشی نادرست است، به دلیل گرما و رطوبت نیز رخ میدهد. یک جعبه ترکیبی DC که در معرض تابش خورشید قرار دارد، میتواند بسیار داغتر از دمای هوای محیط عمل کند، بهویژه زمانی که نگهدارندههای فیوز، شینهها و پایانههای کابل بهصورت فشرده در یک محفظه کوچک قرار گرفته باشند.
پیش از تایید چیدمان محفظه، موارد زیر را بررسی کنید:
- افزایش دمای نگهدارنده فیوز: نگهدارندههای فیوز gPV تحت بار، گرما تولید میکنند؛ در آبوهوای گرم یا چیدمانهای فشرده، ممکن است نیاز به کاهش ظرفیت (Derating) باشد.
- فضای خم شدن کابل: خمهای تند کابل باعث ایجاد تنش مکانیکی شده و تعمیر و نگهداری را دشوارتر میکند.
- تهویه یا متعادلسازی فشار: محفظههای فضای باز ممکن است برای کاهش میعان و چرخههای فشار، ضمن حفظ درجه حفاظت (IP) مورد نیاز، به شیرهای تنفسی یا گلندهای تهویه نیاز داشته باشند.
- مقاومت در برابر اشعه فرابنفش (UV) و خوردگی: پلاستیکها، واشرها، گلندهای کابل و برچسبها باید در برابر شرایط فضای باز مقاوم باشند.
- دسترسی جهت سرویس: تکنسینها به فضای کافی برای تست ولتاژ رشتهها، تعویض فیوزها، بازرسی ترمینالها و بررسی نشانگرهای برقگیر (SPD) نیاز دارند.
قانون بازبینی میدانی: اگر نقشه الکتریکی صحیح به نظر برسد اما چیدمان محفظه باعث شود تمام کابلها، نگهدارندههای فیوز و SPDها در یک ناحیه کوچک و داغ فشرده شوند، طراحی هنوز کامل نیست.
چه زمانی از جعبه کمباینر DC استفاده کنیم
از جعبه ترکیبکننده DC (DC Combiner Box) در موارد زیر استفاده کنید:
- زمانی که چندین رشته فتوولتائیک (PV strings) باید قبل از ورود به یک ورودی اینورتر با هم ترکیب شوند
- زمانی که نیاز به فیوزینگ در سطح رشته (string-level fusing) باشد
- زمانی که نیاز به حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ DC در نزدیکی آرایه باشد
- زمانی که نیاز به پایش (مانیتورینگ) رشتهها باشد
- زمانی که کابلهای DC نیاز به جمعآوری و سازماندهی داشته باشند
- زمانی که جداسازی محلی DC (local DC isolation) باعث بهبود عملیات نگهداری شود
- زمانی که تعداد ورودیهای MPPT اینورتر کمتر از تعداد رشتهها باشد
زمانی که یک اینورتر کوچک دارای ورودیهای رشتهای محافظتشده کافی باشد، یا زمانی که سیستم از میکرواینورترها استفاده میکند و تجمیع در سمت AC انجام میشود، استفاده از کمباینر DC معمولاً غیرضروری است.
چه زمانی از جعبه کمباینر AC استفاده کنیم
در موارد زیر از جعبه کمباینر AC استفاده کنید:
- خروجیهای AC چندین اینورتر نیاز به تجمیع داشته باشند
- یک سیستم میکرواینورتر دارای چندین مدار شاخه AC باشد
- یک سیستم پشتبامی تجاری دارای اینورترهای توزیعشده باشد
- خروجیهای اینورتر نیاز به قطعکننده محلی AC داشته باشند
- حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ AC قبل از تابلوی توزیع اصلی مورد نیاز باشد
- اندازهگیری یا پایش در سطح خروجی اینورتر مورد نیاز است
- پروژه قبل از تابلو برق به یک مرحله ترکیبکننده AC (AC recombiner) نیاز دارد
با افزایش تعداد اینورترها، ترکیب AC اهمیت بیشتری پیدا میکند. در سیستمهای بزرگتر، طراحی ممکن است از یک جعبه ترکیبکننده AC کوچک به تابلو برق ترکیبکننده AC یا پنل ترکیبکننده مجدد AC تغییر یابد.
چکلیست انتخاب جعبه ترکیبکننده AC در مقابل DC
| است | مرحله 2: ولتاژ، جریان و رتبهبندی قطعات را مطابقت دهید | جعبه ترکیبی AC |
|---|---|---|
| کدام سمت اینورتر؟ | قبل از اینورتر | بعد از اینورتر |
| چه ولتاژی اعمال میشود؟ | حداکثر ولتاژ DC سیستم فتوولتائیک | ولتاژ نامی AC |
| چه تجهیزات حفاظتی مورد نیاز است؟ | فیوز gPV، کلید اتوماتیک DC، برقگیر (SPD) DC، جداکننده DC | کلید اتوماتیک AC، برقگیر (SPD) AC، کلید AC |
| منبع جریان چیست؟ | رشتههای فتوولتائیک (PV) | خروجیهای اینورتر |
| آیا قطبیت اهمیت دارد؟ | بله | به روش مشابه نیست |
| آیا جریان معکوس امکانپذیر است؟ | بله، بهویژه در سیستمهای فتوولتائیک چند رشتهای (Multi-string PV) | امکان بازگشت جریان از خروجیهای اینورتر بسته به طراحی وجود دارد |
| درجه حفاظت محفظه (Enclosure rating) چقدر است؟ | معمولاً فضای باز، مقاوم در برابر اشعه فرابنفش (UV)، دارای درجه حفاظت IP و مقاوم در برابر میعان | بسته به محل قرارگیری اینورتر، فضای داخلی یا خارجی |
| چارچوب استاندارد چیست؟ | قوانین مونتاژ ولتاژ پایین و جریان مستقیم (DC) سیستمهای فتوولتائیک | قوانین مربوط به تابلوهای توزیع جریان متناوب (AC)، تابلوهای برق و تجهیزات سوئیچگیر |
| چه برچسبهایی حیاتی هستند؟ | ولتاژ DC، قطبیت، ایزولاسیون، هشدار | ولتاژ AC، منبع، شناسه کلید مینیاتوری (MCB)، قطعکننده |
استانداردها و مراجع طراحی جهت بررسی
الزامات دقیق به کشور، نوع نصب، ولتاژ سیستم و مشخصات پروژه بستگی دارد. مراجع رایج عبارتند از:
| استاندارد یا حوزه آییننامه | Relevance |
|---|---|
| سری استاندارد IEC 61439 | تابلوهای کلید و کنترل فشار ضعیف |
| IEC 62548 | طراحی و شیوههای نصب آرایههای فتوولتائیک |
| سری استاندارد IEC 60947 | تجهیزات کلیدزنی و حفاظتی فشار ضعیف |
| IEC 60269-6 | فیوزهای gPV برای کاربردهای فتوولتائیک |
| کمیسیون مستقل انتخابات ۶۱۶۴۳-۳۱ | برقگیرها (SPD) متصل به سمت DC در تاسیسات فتوولتائیک |
| کمیسیون مستقل انتخابات ۶۱۶۴۳-۱۱ | برقگیرها (SPD) برای سیستمهای قدرت فشار ضعیف AC |
| NEC Article 690 | سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی در تاسیسات تحت نظارت استاندارد NEC |
| چارچوب استانداردهای UL 508A / UL 1741 | تابلوهای کنترل صنعتی و تجهیزات مرتبط با اینورتر در پروژههای آمریکای شمالی |
تصور نکنید که استفاده از قطعات دارای گواهینامه، کل مجموعه کمباینر را دارای گواهینامه میکند. محفظه، سیمکشی، افزایش دما، درجه اتصال کوتاه، فاصلهگذاری، برچسبگذاری و مستندات، همگی اهمیت دارند.
اشتباهات رایج
اشتباه ۱: استفاده از کمباینر AC در جایی که به کمباینر DC نیاز است
یک کمباینر AC نمیتواند جایگزین کمباینر DC خورشیدی شود. تجهیزات حفاظتی AC ممکن است نتوانند جریان DC فتوولتائیک را بهطور ایمن قطع کنند.
اشتباه ۲: نامیدن هر جعبه خورشیدی به عنوان جعبه کمباینر DC
سیستمهای میکرواینورتر معمولاً خروجیها را در سمت AC ترکیب میکنند. در این صورت، تجهیزات مربوطه ممکن است یک جعبه کمباینر AC یا تابلوی کمباینر AC باشد.
اشتباه ۳: نادیده گرفتن معماری اینورتر
سیستمهای اینورتر رشتهای (String)، سیستمهای اینورتر مرکزی، سیستمهای میکرواینورتر و سیستمهای بهینهساز، از استراتژیهای ترکیب متفاوتی استفاده میکنند.
اشتباه ۴: انتخاب تنها بر اساس جریان نامی
ولتاژ، پلاریته، قدرت قطع، کاهش ظرفیت فیوز، نوع حفاظت در برابر نوسانات برق، درجه حفاظت محفظه، دما و طراحی ورودی کابل به همان اندازه مهم هستند.
اشتباه ۵: در نظر گرفتن انتخاب SPD به عنوان یک قطعه جانبی عمومی
برای سیستمهای فتوولتائیک، تصمیمگیری در مورد SPD به این بستگی دارد که جعبه ترکیبی (Combiner) در سمت DC باشد یا AC، آیا ساختمان دارای سیستم حفاظت در برابر صاعقه خارجی است یا خیر، و تجهیزات در کدام منطقه حفاظتی در برابر صاعقه قرار دارند. یک SPD نوع ۲ لزوماً اشتباه نیست و یک SPD نوع ۱+۲ لزوماً بهتر نیست؛ پاسخ صحیح به طراحی حفاظت در برابر نوسانات بستگی دارد.
اشتباه ۶: انتخاب محفظه با ابعاد کوچکتر از حد نیاز
جعبههای ترکیبی به فضای کافی برای خم شدن کابل، دفع حرارت، دسترسی جهت سرویس، فاصلهگذاری ترمینالها و بازرسیهای آتی نیاز دارند.
اشتباه ۷: فراموش کردن حالتهای خرابی در فضای باز
بسیاری از خرابیهای جعبههای ترکیبی خورشیدی ناشی از نفوذ آب، میعان، فرسودگی در برابر اشعه فرابنفش، گلندهای کابل نامناسب، ترمینالهای شل یا داغ شدن بیش از حد نگهدارندههای فیوز است، نه صرفاً به دلیل نقشه الکتریکی.
اشتباه ۸: کپی کردن یک طراحی جعبه ترکیبی (Combiner) برای معماریهای مختلف اینورتر
طراحی انجامشده برای اینورترهای رشتهای (String Inverters) ممکن است برای میکرواینورترها اشتباه باشد و یک تابلوی ترکیبی AC فشرده ممکن است برای ترکیب مجدد AC در مقیاس نیروگاهی مناسب نباشد. در بررسیهای EPC، یکی از سریعترین راهها برای تشخیص یک طراحی ضعیف این است که بپرسید: “آیا این جعبه رشتههای PV را قبل از اینورتر ترکیب میکند یا خروجیهای اینورتر را پس از تبدیل؟” اگر نقشه نتواند بلافاصله به این سوال پاسخ دهد، نامگذاری تجهیزات و طراحی حفاظتی نیاز به بازنگری دارد.
سوالات متداول
سریعترین راه برای تشخیص اینکه یک جعبه ترکیبی AC است یا DC چیست؟
به موقعیت آن نسبت به اینورتر نگاه کنید. اگر رشتههای PV را قبل از اینورتر ترکیب کند، یک جعبه ترکیبی DC است. اگر خروجیهای اینورتر را پس از تبدیل ترکیب کند، یک جعبه ترکیبی AC، تابلوی ترکیبی AC، تابلو برق ترکیبی AC یا ترکیبکننده مجدد AC است.
آیا سیستمهای میکرواینورتر از جعبههای ترکیبی AC استفاده میکنند یا DC؟
سیستمهای میکرواینورتر معمولاً از ترکیب AC استفاده میکنند، زیرا هر میکرواینورتر توان DC ماژول را در محل یا نزدیک پنل به AC تبدیل میکند.
آیا میتوان از یک کلید مینیاتوری (Breaker) AC در جعبه ترکیبی DC استفاده کرد؟
تنها در صورتی که آن کلید دقیقاً برای ولتاژ، جریان، سیمکشی قطبها و کاربرد DC مورد نیاز، دارای رتبهبندی و مستندات باشد. کلیدهای مخصوص AC نباید برای قطع جریان DC در سیستمهای PV استفاده شوند.
فیوز جعبه ترکیبکننده (Combiner Box) جریان مستقیم (DC) را چگونه سایزبندی میکنید؟
با جریان اتصال کوتاه ماژول فتوولتائیک و مبنای آییننامه پروژه شروع کنید. در طراحیهای مبتنی بر NEC، نقطه شروع معمول، جریان نامی فیوز >= ۱.۵۶ برابر جریان اتصال کوتاه (Isc) رشته است؛ در عین حال باید حداکثر جریان نامی فیوز ماژول، کاهش توان ناشی از دمای محیط، جریان نامی پایه فیوز و الزامات مرجع ذیصلاح محلی (AHJ) نیز بررسی شود.
آیا جعبه ترکیبکننده فتوولتائیک باید از برقگیر (SPD) نوع ۱+۲ استفاده کند یا نوع ۲؟
برای بسیاری از کاربردهای استاندارد جعبه ترکیبکننده فتوولتائیک که خطر ناشی از اضافه ولتاژ القایی است، از SPD نوع ۲ استفاده کنید. در مواردی که آرایه فتوولتائیک به سازهای با سیستم حفاظت در برابر صاعقه خارجی متصل است، یا در معرض خطر صاعقه روی پشتبام قرار دارد، و یا الزامات طراحی برای تخلیه بخشی از جریان صاعقه وجود دارد، از SPD نوع ۱+۲ استفاده کنید.
تابلو برق (Switchgear) ترکیبکننده جریان متناوب (AC) چیست؟
تابلو برق ترکیبکننده AC، یک مجموعه بزرگتر برای ترکیب و حفاظت جریان متناوب است که در سیستمهای فتوولتائیک تجاری یا نیروگاهی استفاده میشود؛ جایی که خروجیهای چندین اینورتر در سطح تابلو برق با هم ترکیب میشوند.
ترکیبکننده مجدد (Recombiner) جریان متناوب چیست؟
یک ترکیبکننده مجدد AC، خروجیهای چندین تابلوی ترکیبکننده AC یا بلوکهای اینورتر را قبل از رسیدن به تابلو برق اصلی یا ترانسفورماتور، در یک نقطه جمعآوری AC سطح بالاتر ترکیب میکند.
کدام بهتر است: کمباینر AC یا کمباینر DC؟
هیچکدام به طور مطلق بهتر نیستند. انتخاب صحیح به معماری اینورتر بستگی دارد. سیستمهای استرینگ اینورتر اغلب به کمباینر DC نیاز دارند. سیستمهای میکرواینورتر و مولتیاینورتر اغلب به کمباینر AC نیاز دارند.
نتيجه گيری
جعبههای کمباینر AC و DC مشکلات متفاوتی را در سیستمهای خورشیدی فتوولتائیک حل میکنند.
الف جعبه ترکیب DC کمباینر DC مدارات استرینگهای فتوولتائیک را قبل از اینورتر جمعآوری میکند و باید برای ولتاژ DC فتوولتائیک، قطبیت، جریان معکوس، قطع قوس الکتریکی DC، حفاظت در برابر نوسانات DC و شرایط محیطی فضای باز طراحی شده باشد.
یک جعبه ترکیب AC کمباینر AC خروجیهای AC اینورتر را پس از تبدیل جمعآوری میکند و باید برای حفاظت شاخه AC، تجمیع خروجی اینورتر، هماهنگی تجهیزات سوئیچگیر، حفاظت در برابر نوسانات AC، اندازهگیری و توزیع سمت شبکه طراحی شده باشد.
برای یک نصب خورشیدی قابل اطمینان، با معماری اینورتر شروع کنید. هنگامی که دانستید تجمیع در کجا انجام میشود، جعبه کمباینر را بر اساس نوع جریان، ولتاژ، تجهیزات حفاظتی، محیط محفظه، چیدمان سیمکشی و استانداردهای مربوطه انتخاب کنید.
