انتخاب سایز نامناسب بریکر DC میتواند منجر به خرابیهای فاجعهبار سیستم، خطرات آتشسوزی و آسیبهای پرهزینه به تجهیزات در تاسیسات خورشیدی PV شود. چه در حال طراحی سیستم برای بازارهای آمریکای شمالی باشید و چه پروژههای بینالمللی، درک تفاوتهای حیاتی بین استانداردهای NEC 690 و IEC 60947-2 برای نصب ایمن و مطابق با استاندارد ضروری است.
این راهنمای جامع، روشهای محاسبه، فاکتورهای ایمنی و کاربردهای عملی هر دو استاندارد را تشریح میکند تا به مهندسان برق، طراحان سیستم و نصابان کمک کند تا تصمیمات آگاهانهای بگیرند.
نکات کلیدی
- NEC 690 یک ضریب 1.56× اعمال میکند (1.25 × 1.25) به جریان اتصال کوتاه برای مدارهای منبع PV، در حالی که IEC 60947-2 از فاکتورهای بار پیوسته متفاوتی استفاده میکند بر اساس نوع کاربرد
- رتبهبندی ولتاژ تفاوت قابل توجهی دارد: NEC 690 سیستمهای DC مسکونی را به 600 ولت محدود میکند، در حالی که IEC 60947-2 تا 1500 ولت DC را برای کاربردهای صنعتی پوشش میدهد.
- الزامات ظرفیت قطع: NEC بر جریان خطای موجود در نقطه نصب تمرکز دارد، در حالی که IEC 60947-2 رتبهبندیهای Icu (نهایی) و Ics (سرویس) را مشخص میکند.
- کاهش دما: هر دو استاندارد نیاز به اصلاحات دمای محیط دارند، اما دماهای مرجع متفاوت است (40 درجه سانتیگراد برای NEC، بسته به کاربرد IEC متفاوت است).
- الزامات مستندسازی: NEC 690 برچسبزنی و پلاکهای خاصی را الزامی میکند، در حالی که IEC 62446-1 گزارشهای جامع راهاندازی را الزامی میکند.
درک استانداردهای بریکر DC: چرا اهمیت دارند
بریکرهای DC اساساً متفاوت از همتایان AC خود عمل میکنند. برخلاف جریان AC که به طور طبیعی 100-120 بار در ثانیه از صفر عبور میکند (که به خاموش شدن قوس کمک میکند)، جریان DC قطبیت ثابتی را حفظ میکند و قطع قوس را به طور قابل توجهی چالشبرانگیزتر میکند. این واقعیت فیزیکی نیاز به محاسبات و استانداردهای تخصصی سایزبندی را ایجاد میکند.
ماده 690 کد ملی برق (NEC) سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی را عمدتاً در ایالات متحده و حوزههای قضایی که چارچوب NEC را اتخاذ میکنند، اداره میکند. در همین حال، IEC 60947-2 به عنوان استاندارد بینالمللی برای بریکرهای ولتاژ پایین مورد استفاده در کاربردهای تجاری و صنعتی در سراسر جهان، از جمله تاسیسات خورشیدی در اروپا، آسیا و سایر مناطق، عمل میکند.
درک هر دو استاندارد برای تولیدکنندگانی که به بازارهای جهانی خدمات میدهند و نصابانی که روی پروژههای بینالمللی کار میکنند، بسیار مهم است. قطع کننده مدار DC چیست؟ دانش اساسی در مورد اصول حفاظت DC را ارائه میدهد.
NEC 690: روش سایزبندی بریکر خورشیدی PV
ضریب 1.56× توضیح داده شد
NEC 690.8(A)(1) پایه و اساس سایزبندی بریکر DC در کاربردهای خورشیدی را ایجاد میکند. این محاسبه دو فاکتور ایمنی متوالی 1.25 را اعمال میکند:
مرحله 1: در نظر گرفتن افزایش تابش
اولین فاکتور 1.25 به اثر “لبه ابر” میپردازد، جایی که ماژولهای خورشیدی میتوانند جریانی بیشتر از جریان اتصال کوتاه نامی خود (Isc) تحت شرایط جوی خاص تولید کنند.
مرحله 2: فاکتور بار پیوسته
دومین فاکتور 1.25 عملکرد پیوسته را در نظر میگیرد، زیرا سیستمهای PV میتوانند برای سه ساعت متوالی یا بیشتر در طول اوج نور خورشید برق تولید کنند.
محاسبه ترکیبی:
حداکثر جریان = Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.56
مثال عملی سایزبندی NEC 690
مشخصات سیستم:
- جریان اتصال کوتاه ماژول خورشیدی Isc: 10.5A
- تعداد رشتههای موازی: 2
- ولتاژ عملیاتی: 48V DC
مراحل محاسبه:
- محاسبه کل جریان اتصال کوتاه:
کل Isc = 10.5A × 2 رشته = 21A - اعمال ضریب NEC 690.8:
رتبهبندی مورد نیاز بریکر = 21A × 1.56 = 32.76A - انتخاب سایز استاندارد بریکر:
سایز استاندارد بعدی = بریکر 40A DC - تأیید ظرفیت آمپر هادی:
هادی باید پس از اصلاحات دما/پر شدن مجرا، ≥ 32.76A را تحمل کند.
این روش اطمینان میدهد که بریکر در شرایط عادی تابش بالا به طور مزاحمتی قطع نمیشود و در عین حال حفاظت کافی در برابر اضافه بار را فراهم میکند. چگونه بریکر DC مناسب را انتخاب کنیم معیارهای انتخاب اضافی را ارائه میدهد.
ملاحظات ولتاژ NEC 690
NEC 690.7 نیاز به محاسبه حداکثر ولتاژ سیستم با استفاده از ولتاژ مدار باز تصحیح شده با دما (Voc) دارد. برای تاسیسات مسکونی، NEC ولتاژ DC را به 600 ولت برای خانههای یک و دو خانواری محدود میکند، اگرچه سیستمهای تجاری میتوانند با محافظتهای مناسب در ولتاژهای بالاتر کار کنند.
فرمول تصحیح دما:
Voc(max) = Voc(STC) × [1 + (Tmin – 25°C) × ضریب دما]
جایی که Tmin کمترین دمای محیط مورد انتظار در محل نصب است.
IEC 60947-2: استانداردهای بریکر DC صنعتی
دامنه و کاربرد
IEC 60947-2 برای بریکرهایی با کنتاکتهای اصلی در نظر گرفته شده برای مدارهایی که از موارد زیر تجاوز نمیکنند، اعمال میشود:
- 1,000 ولت AC
- 1500 ولت DC
این استاندارد بریکرهای قالبگیری شده (MCCB) و سایر دستگاههای حفاظتی درجه صنعتی را پوشش میدهد و آن را برای تاسیسات خورشیدی در مقیاس بزرگ، سیستمهای ذخیره انرژی باتری (BESS) و میکروشبکههای DC مناسب میسازد. درک IEC 60947-2 این استاندارد را با الزامات MCB مسکونی مقایسه میکند.
دستههای رتبهبندی جریان IEC
IEC 60947-2 چندین رتبهبندی جریان را تعریف میکند که با اصطلاحات NEC متفاوت است:
جریان عملیاتی نامی (Ie):
جریانی که بریکر میتواند به طور مداوم در دمای محیط مشخص شده (به طور معمول 40 درجه سانتیگراد برای تاسیسات محصور، 25 درجه سانتیگراد برای هوای آزاد) حمل کند.
جریان حرارتی (Ith):
حداکثر جریان مداومی که بریکر میتواند در محفظه خود حمل کند بدون اینکه از محدودیتهای افزایش دما تجاوز کند.
جریان حرارتی متعارف هوای آزاد (Ithe):
مقدار جریان نامی مداوم در هنگام نصب بر روی ریل DIN در هوای آزاد در دمای 25 درجه سانتیگراد.
روش اندازه گیری IEC 60947-2
برخلاف ضریب ثابت 1.56× NEC، استاندارد IEC 60947-2 از طراحان میخواهد که موارد زیر را در نظر بگیرند:
- جریان بار مداوم (جریان عامل در شرایط عادی)
- کاهش توان بر اساس دمای محیط (دمای مرجع بسته به نصب و راه اندازی متفاوت است)
- دسته بندی استفاده (AC-21A، AC-22A، AC-23A برای AC؛ DC-21A، DC-22A، DC-23A برای DC)
- ظرفیت قطع اتصال کوتاه (مقادیر نامی Icu و Ics)
فرمول اساسی اندازه گیری IEC:
جریان نامی بریکر (Ie) ≥ (جریان بار مداوم) / (ضریب کاهش توان دما)
الزامات ظرفیت قطع IEC
استاندارد IEC 60947-2 دو مقدار نامی مهم ظرفیت قطع را مشخص میکند:
Icu (ظرفیت قطع نهایی اتصال کوتاه):
حداکثر جریان خطایی که بریکر میتواند یک بار قطع کند. پس از این آزمایش، ممکن است بریکر برای ادامه سرویس مناسب نباشد.
Ics (ظرفیت قطع سرویس اتصال کوتاه):
سطح جریان خطایی که بریکر میتواند چندین بار قطع کند و در سرویس باقی بماند. معمولاً به صورت درصدی از Icu بیان میشود (25٪، 50٪، 75٪ یا 100٪).
برای حفاظت قابل اعتماد، مقدار نامی Icu بریکر باید از حداکثر جریان خطای موجود در نقطه نصب بیشتر باشد، در حالی که Ics باید از جریان خطای مورد انتظار برای ادامه کار پس از یک رویداد خطا بیشتر باشد.
تجزیه و تحلیل تطبیقی: NEC 690 در مقابل IEC 60947-2
| پارامتر | NEC 690 (خورشیدی PV) | IEC 60947-2 (صنعتی) |
|---|---|---|
| کاربرد اولیه | سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی (ایالات متحده آمریکا) | سیستمهای ولتاژ پایین صنعتی/تجاری (بین المللی) |
| حداکثر ولتاژ DC | 600 ولت (مسکونی)، 1000 ولت (تجاری) | 1500 ولت DC |
| محاسبه جریان | Isc × 1.56 (ضریب ثابت) | Ie بر اساس بار مداوم + کاهش توان |
| مرجع دما | دمای محیط 40 درجه سانتیگراد (NEC 310.15) | 40 درجه سانتیگراد محصور، 25 درجه سانتیگراد هوای آزاد |
| شکستن ظرفیت | بر اساس جریان خطای موجود | مقادیر نامی Icu (نهایی) و Ics (سرویس) |
| ضریب بار پیوسته | 125٪ در ضریب 1.56× تعبیه شده است | به طور جداگانه بر اساس چرخه وظیفه اعمال میشود |
| دسته بندی های استفاده | مشخص نشده است (مختص PV) | DC-21A، DC-22A، DC-23A تعریف شده است |
| استانداردهای تست | UL 489 (ایالات متحده آمریکا)، UL 1077 (تکمیلی) | توالی تست IEC 60947-2 |
| مستندات | برچسب ها مطابق NEC 690.53 | راه اندازی مطابق IEC 62446-1 |
| هماهنگی | انتخابی بودن مطابق NEC 240.12 | تبعیض مطابق پیوست A استاندارد IEC 60947-2 |
مثالهای عملی اندازه گیری: مقایسه جانبی
مثال 1: آرایه خورشیدی مسکونی
پارامترهای سیستم:
- جریان اتصال کوتاه ماژول (Isc): 9.5 آمپر
- رشته های موازی: 3
- ولتاژ سیستم: 400 ولت DC
- مکان: فونیکس، آریزونا (دمای بالا)
- نصب: کانال روی پشت بام
محاسبه NEC 690:
- کل Isc = 9.5 آمپر × 3 = 28.5 آمپر
- ضریب NEC = 28.5 آمپر × 1.56 = 44.46 آمپر
- بریکر استاندارد = بریکر 50 آمپر DC
- هادی: سیم 8 AWG (50 آمپر در 90 درجه سانتیگراد) با تصحیح دما
محاسبه IEC 60947-2:
- جریان مداوم = 28.5 آمپر (Isc به عنوان مرجع)
- کاهش توان دما (دمای محیط 50 درجه سانتیگراد): ضریب 0.88
- Ie مورد نیاز = 28.5A / 0.88 = 32.4A
- کلید مدار انتخابی: MCCB 40A (دارای رتبه IEC)
- بررسی کنید Icu ≥ جریان اتصال کوتاه در دسترس
تفاوت کلیدی: ضریب محافظهکارانه 1.56× NEC منجر به یک کلید بزرگتر (50A در مقابل 40A) میشود و حاشیه ایمنی بیشتری را برای شرایط تابش شدید که در آب و هوای بیابانی رایج است، فراهم میکند.
مثال 2: سیستم ذخیره سازی باتری تجاری
پارامترهای سیستم:
- بانک باتری: 500V DC اسمی
- حداکثر جریان شارژ: 100 آمپر
- حداکثر جریان تخلیه: 150A
- جریان اتصال کوتاه در دسترس: 8,000A
رویکرد NEC 690 (در صورت لزوم):
برای مدارهای باتری، NEC 690 مستقیماً اعمال نمیشود، اما NEC 706 (سیستمهای ذخیره انرژی) حاکم خواهد بود:
- جریان پیوسته = 150A (بیشتر از شارژ/تخلیه)
- اعمال ضریب 1.25 = 150A × 1.25 = 187.5A
- بریکر استاندارد = کلید 200A DC
رویکرد IEC 60947-2:
- جریان عملیاتی نامی (Ie) = 150A
- کلید مدار با Ie ≥ 150A را انتخاب کنید
- بررسی کنید Icu ≥ 8,000A (8kA)
- بررسی کنید Ics ≥ 4,000A (حداقل 50% Icu)
- کلید مدار انتخابی: MCCB 160A با رتبه Icu 10kA
تفاوت کلیدی: IEC امکان اندازه گیری دقیق تر بر اساس جریان عملیاتی واقعی را بدون ضریب ثابت 1.56× فراهم می کند، اما نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق جریان اتصال کوتاه و تأیید ظرفیت قطع دارد.
کاهش توان حرارتی: ملاحظات حیاتی
هر دو استاندارد نیاز به اصلاحات دمایی دارند، اما روش ها متفاوت است:
اصلاح دمای NEC 310.15
NEC فاکتورهای اصلاح دما را در جدول 310.15(B)(1) ارائه می دهد:
| دمای محیط | ضریب اصلاح (هادی 90 درجه سانتیگراد) |
|---|---|
| ۳۰ درجه سانتیگراد | 1.04 |
| ۴۰ درجه سانتیگراد | 1.00 |
| ۵۰ درجه سانتیگراد | 0.82 |
| ۶۰ درجه سانتیگراد | 0.58 |
کاربرد: ظرفیت آمپر هادی را در ضریب اصلاح ضرب کنید، سپس بررسی کنید که رتبه کلید از ظرفیت آمپر اصلاح شده تجاوز نکند.
کاهش توان حرارتی IEC 60947-2
کلیدهای IEC در دماهای مرجع خاص (به طور معمول 40 درجه سانتیگراد برای محفظه بسته، 25 درجه سانتیگراد برای هوای آزاد) رتبه بندی می شوند. سازندگان منحنی های کاهش توان را برای شرایط محیطی مختلف ارائه می دهند.
کاهش توان معمولی IEC:
- 30 درجه سانتیگراد: 1.05× جریان نامی
- 40 درجه سانتیگراد: 1.00× جریان نامی (مرجع)
- 50 درجه سانتیگراد: 0.86× جریان نامی
- 60 درجه سانتیگراد: 0.71× جریان نامی
برای تاسیسات خورشیدی در آب و هوای گرم، کاهش توان حرارتی می تواند به طور قابل توجهی بر انتخاب کلید تأثیر بگذارد. راهنمای کاهش توان ارتفاع کلید مدار عوامل محیطی اضافی را پوشش می دهد.
ظرفیت قطع و تجزیه و تحلیل جریان اتصال کوتاه
رویکرد NEC: جریان اتصال کوتاه در دسترس
NEC 110.9 ایجاب می کند که “تجهیزاتی که برای قطع جریان در سطوح اتصال کوتاه در نظر گرفته شده اند، باید دارای رتبه قطع کافی برای ولتاژ مدار اسمی و جریانی باشند که در پایانه های خط تجهیزات در دسترس است.”
روش محاسبه:
- حداکثر جریان اتصال کوتاه در دسترس از شرکت برق/منبع را تعیین کنید
- سهم جریان اتصال کوتاه از آرایه خورشیدی را محاسبه کنید
- جمع کل جریان اتصال کوتاه در دسترس
- کلید مدار با رتبه قطع ≥ کل جریان اتصال کوتاه را انتخاب کنید
جریان اتصال کوتاه PV خورشیدی:
حداکثر جریان اتصال کوتاه از PV ≈ Isc × 1.25 × تعداد رشته های موازی
رویکرد IEC 60947-2: رتبه بندی Icu و Ics
IEC نیاز به تأیید ظرفیت قطع نهایی (Icu) و سرویس (Ics) دارد:
انتخاب Icu:
Icu کلید ≥ حداکثر جریان اتصال کوتاه احتمالی
انتخاب Ics:
Ics کلید ≥ جریان اتصال کوتاه مورد انتظار برای ادامه کار
- Ics = 100% Icu: ظرفیت سرویس کامل
- Ics = 75% Icu: ظرفیت سرویس بالا
- Ics = 50% Icu: ظرفیت سرویس متوسط
- Ics = 25% Icu: ظرفیت سرویس محدود
برای تاسیسات حیاتی، انتخاب کلیدهای مدار با Ics = 100% Icu تضمین می کند که کلید پس از رفع جریان های اتصال کوتاه به طور کامل عملیاتی باقی می ماند. رتبه بندی کلید مدار ICU ICS ICW ICM توضیحات مفصلی از این رتبه بندی ها ارائه می دهد.
هماهنگی و گزینش
الزامات انتخابی NEC
NEC 240.12 به هماهنگی انتخابی برای سیستم های اضطراری، سیستم های آماده به کار مورد نیاز قانونی و سیستم های قدرت عملیات حیاتی می پردازد. برای تاسیسات خورشیدی:
- کلید اصلی باید در هنگام قطع کلید پاییندست بسته بماند.
- منحنیهای زمان-جریان باید تحلیل شوند.
- سیستمهای دارای رتبهبندی سریالی تحت شرایط خاص مجاز هستند.
الزامات تبعیض IEC
پیوست A استاندارد IEC 60947-2 جداول تفصیلی تبعیض (انتخابی) و روشهای محاسبه را ارائه میدهد:
تبعیض کامل:
دستگاه بالادست برای هیچ خطایی که توسط دستگاه پاییندست رفع میشود، عمل نمیکند.
تبعیض جزئی:
تبعیض تا سطح جریان مشخص (حد تبعیض)
تبعیض انرژی:
بر اساس ویژگیهای انرژی عبوری (I²t)
برای تاسیسات خورشیدی بزرگ با سطوح حفاظتی متعدد، هماهنگی مناسب از قطع ناخواسته جلوگیری کرده و در دسترس بودن سیستم را حفظ میکند. راهنمای هماهنگی انتخابی کلید چیست؟ اصول هماهنگی را به تفصیل توضیح میدهد.
ملاحظات ویژه برای کاربردهای خورشیدی
قطبیت و خاموش کردن قوس DC
کلیدهای مدار DC برای کاربردهای خورشیدی باید چالشهای منحصر به فردی را مدیریت کنند:
دشواری خاموش کردن قوس:
قوسهای DC به طور طبیعی در نقطه عبور از صفر مانند AC خاموش نمیشوند. کلیدها از موارد زیر استفاده میکنند:
- سیمپیچهای دمنده مغناطیسی
- کانالهای قوس با صفحات دیونیزه
- افزایش جداسازی کنتاکت
ملاحظات قطبیت:
برخی از کلیدهای DC به قطبیت حساس هستند. راهنمای کلید مدار DC قطبیت جهتگیری نصب مناسب را پوشش میدهد.
حفاظت در سطح رشته در مقابل سطح آرایه
حفاظت در سطح رشته (NEC 690.9):
- کلید جداگانه برای هر رشته
- امکان جداسازی یک رشته واحد را فراهم میکند.
- تعداد و هزینه قطعات بالاتر
حفاظت در سطح آرایه:
- یک کلید برای چندین رشته موازی
- نیاز به تعیین اندازه مناسب هادی دارد.
- هزینه کمتر اما کنترل دانهبندی کمتر
انطباق با خاموشی سریع
NEC 690.12 (2017 و بعد از آن) عملکرد خاموش کردن سریع را الزامی میکند:
- کاهش ولتاژ به ≤ 80 ولت در عرض 30 ثانیه
- برخی از کلیدهای DC با سیستمهای خاموش کردن سریع ادغام میشوند.
- بر محل قرارگیری کلید و طراحی سیستم تأثیر میگذارد.
راهنمای ایمنی قطع سریع در مقابل قطع DC رویکردهای مختلف انطباق را مقایسه میکند.
یکپارچهسازی تعیین اندازه هادی
تعیین اندازه مناسب کلید مدار DC باید با ظرفیت آمپر هادی هماهنگ باشد:
تعیین اندازه هادی NEC
- حداقل ظرفیت آمپر را محاسبه کنید:
ظرفیت آمپر ≥ Isc × 1.56 - فاکتورهای تصحیح را اعمال کنید:
- تصحیح دما (NEC 310.15(B)(1))
- تنظیم پر کردن لوله (NEC 310.15(B)(3)(a))
- حفاظت کلید را تأیید کنید:
رتبه کلید ≤ ظرفیت آمپر هادی (پس از تصحیحات)
تعیین اندازه هادی IEC
- جریان طراحی (Ib) را تعیین کنید:
Ib = جریان عملیاتی مداوم - رتبه کلید (In) را انتخاب کنید:
In ≥ Ib - ظرفیت آمپر هادی (Iz) را انتخاب کنید:
Iz ≥ In - فاکتورهای تصحیح را اعمال کنید:
- دمای محیط (IEC 60364-5-52)
- فاکتور گروهبندی
- روش نصب
راهنمای انتخاب اندازه سیم 50 آمپر مثالهای عملی تعیین اندازه هادی را ارائه میدهد.
اشتباهات رایج سایزینگ و نحوه اجتناب از آنها
اشتباه 1: شمارش مضاعف فاکتور 1.56
رویکرد نادرست:
- محاسبه: Isc × 1.56 = 15.6A
- اعمال ضریب اضافی 125%: 15.6A × 1.25 = 19.5A ❌
رویکرد صحیح:
- NEC 690 از قبل شامل ضریب بار پیوسته است.
- استفاده از: Isc × 1.56 = 15.6A
- انتخاب اندازه استاندارد بعدی: 20A ✓
اشتباه 2: نادیده گرفتن کاهش توان بر اساس دما
مشکل:
انتخاب #12 AWG (25A در 90 درجه سانتیگراد) برای یک بریکر 20 آمپری در دمای محیط 60 درجه سانتیگراد بدون اصلاح دما.
آمپراژ اصلاح شده:
25A × 0.58 (ضریب 60 درجه سانتیگراد) = 14.5A (برای بریکر 20 آمپری کافی نیست)
راه حل:
استفاده از #10 AWG (35A × 0.58 = 20.3A) ✓
اشتباه 3: ظرفیت قطع ناکافی
سناریو:
نصب یک بریکر 6kA در جایی که جریان اتصال کوتاه در دسترس 8kA است.
پیامد:
بریکر ممکن است در هنگام اتصال کوتاه به طور فاجعه باری از کار بیفتد و باعث خطر آتش سوزی شود.
راه حل:
محاسبه حداکثر جریان اتصال کوتاه شامل تمام منابع، انتخاب بریکر با Icu ≥ جریان اتصال کوتاه کل
اشتباه 4: مخلوط کردن رتبه بندی AC و DC
خطای بحرانی:
استفاده از بریکر دارای رتبه AC برای کاربرد DC
چرا این کار با شکست مواجه می شود:
- بریکرهای AC برای خاموش کردن قوس الکتریکی به عبور از صفر متکی هستند.
- قوس DC بدون مکانیزم قطع مناسب به طور نامحدود ادامه می یابد.
- می تواند منجر به خرابی بریکر و آتش سوزی شود.
راه حل:
همیشه بریکرهای دارای رتبه DC را برای سیستم های خورشیدی PV و باتری مشخص کنید. تفاوت های اساسی بریکرهای DC در مقابل AC تفاوت های اساسی را توضیح می دهد.
الزامات انطباق و مستندسازی
مستندات NEC 690
برچسب های مورد نیاز (NEC 690.53):
- حداکثر ولتاژ سیستم
- حداکثر جریان مدار
- حداکثر رتبه OCPD
- جریان اتصال کوتاه نامی (Short-circuit current rating)
الزامات پلاکارد:
- محل قطع کننده های DC
- محل دکمه خاموش کردن سریع
- اطلاعات تماس اضطراری (Emergency contact information)
مستندات راه اندازی IEC
الزامات IEC 62446-1:
- مستندات طراحی سیستم
- مشخصات قطعات
- نتایج آزمایش (مقاومت عایق، قطبیت، پیوستگی زمین)
- اندازه گیری منحنی I-V
- تنظیمات دستگاه حفاظتی
- نقشه های ساخته شده
برای پروژه های بین المللی، حفظ هر دو برچسب NEC و گزارش های راه اندازی IEC، انطباق در سراسر حوزه های قضایی را تضمین می کند.
انتخاب استاندارد مناسب برای پروژه شما
از NEC 690 استفاده کنید وقتی:
- نصب در ایالات متحده آمریکا، کانادا یا حوزه های قضایی پذیرنده NEC
- طراحی سیستم های خورشیدی مسکونی
- کار با تجهیزات دارای لیست UL
- پروژه نیاز به تایید AHJ تحت چارچوب NEC دارد.
- اتصال متقابل با شبکه از IEEE 1547 پیروی می کند.
از IEC 60947-2 استفاده کنید وقتی:
- نصب در اروپا، آسیا، خاورمیانه یا مناطق پذیرنده IEC
- طراحی سیستم های تجاری/صنعتی بزرگ
- کار با تجهیزات دارای علامت CE
- مشخصات پروژه نیاز به انطباق با IEC دارد.
- ادغام با رابط شبکه IEC 61727
رویکرد انطباق دوگانه:
برای تولیدکنندگانی که به بازارهای جهانی خدمات می دهند:
- طراحی مطابق با سخت گیرانه ترین الزامات
- دریافت هر دو گواهینامه UL و IEC
- ارائه مستندات برای هر دو استاندارد
- استفاده از اندازه محافظه کارانه که هر دو چارچوب را برآورده می کند.
بسیاری از بریکرهای DC مدرن دارای رتبه بندی دوگانه (UL 489 و IEC 60947-2) هستند که مشخصات را برای پروژه های بین المللی ساده می کند. 10 تولید کننده برتر مدار شکن در چین بررسی کنید لیست تامین کنندگان ارائه دهنده محصولات دارای گواهینامه دوگانه.
موضوعات پیشرفته: ذخیره سازی باتری و ریزشبکه ها
حفاظت از مدار باتری
سیستم های ذخیره سازی انرژی باتری چالش های منحصر به فردی را ارائه می دهند:
عدم تقارن شارژ/دشارژ:
- جریان شارژ: معمولاً توسط اینورتر/شارژر محدود میشود.
- جریان دشارژ: میتواند به طور قابل توجهی بالاتر باشد.
- سایز بریکر برای حداکثر جریان شارژ یا دشارژ.
جریان هجومی:
- بارهای خازنی جریان هجومی بالایی ایجاد میکنند.
- ممکن است به بریکرهای منحنی D یا مدارهای سافت استارت نیاز باشد.
مشارکت جریان خطا:
- باتریها میتوانند جریانهای خطای بسیار بالایی را تامین کنند.
- نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق ظرفیت قطع دارد.
چرا بریکرهای DC استاندارد در BESS با ظرفیت قطع بالا با شکست مواجه میشوند. به چالشهای حفاظت خاص باتری میپردازد.
کاربردهای میکروگرید DC
سیستمهای DC چند منبعی نیاز به هماهنگی حفاظتی پیچیدهای دارند:
هماهنگی منبع:
- مشارکت PV خورشیدی
- مشارکت باتری
- مشارکت یکسوساز متصل به شبکه
- مشارکت ژنراتور
جریان توان دو طرفه:
- بریکرها باید جریان را در هر دو جهت قطع کنند.
- ملاحظات پلاریته برای بریکرهای غیر متقارن
طرحهای اتصال به زمین:
- سیستمهای با اتصال زمین مستقیم
- سیستمهای با اتصال زمین مقاومتی بالا
- سیستمهای بدون اتصال به زمین (سیستمهای IT مطابق با IEC)
روندهای آینده در حفاظت از مدار DC
بریکرهای حالت جامد
فناوری حالت جامد نوظهور ارائه میدهد:
- زمانهای قطع سریعتر (میکروثانیه در مقابل میلیثانیه)
- بدون سایش مکانیکی
- محدود کردن دقیق جریان
- ادغام با سیستمهای شبکه هوشمند
بریکر حالت جامد SSCB Nvidia Tesla Switch این فناوری نوظهور را بررسی میکند.
بریکرهای هوشمند و ادغام IoT
بریکرهای DC نسل بعدی دارای ویژگیهای زیر هستند:
- نظارت بر جریان فعلی در زمان واقعی
- هشدارهای تعمیر و نگهداری پیشبینانه
- قابلیت تریپ/بستن از راه دور
- ادغام با سیستمهای مدیریت ساختمان
هماهنگسازی استانداردها
تلاشهای مداوم برای همسو کردن استانداردهای NEC و IEC:
- IEC/UL 61730 ایمنی ماژول خورشیدی را هماهنگ میکند.
- گروههای کاری مشترک به شکافهای حفاظت DC میپردازند.
- افزایش به رسمیت شناختن متقابل نتایج آزمایش
بخش سوالات متداول کوتاه
س: آیا میتوانم از همان روش سایزینگ بریکر برای پروژههای NEC و IEC استفاده کنم؟
پاسخ: خیر. NEC 690 به ضریب ثابت 1.56× برای مدارهای PV خورشیدی نیاز دارد، در حالی که IEC 60947-2 از جریان بار پیوسته با فاکتورهای کاهش توان جداگانه استفاده میکند. همیشه استانداردی را که بر حوزه قضایی شما حاکم است اعمال کنید. برای پروژههای بینالمللی، با استفاده از هر دو روش محاسبه کنید و نتیجه محافظهکارانهتر را انتخاب کنید.
س: تفاوت بین رتبهبندی Icu و Ics در بریکرهای IEC چیست؟
پاسخ: Icu (ظرفیت قطع نهایی) حداکثر جریان خطایی است که بریکر میتواند یک بار قطع کند، در حالی که Ics (ظرفیت قطع سرویس) سطح خطایی است که میتواند چندین بار قطع کند و عملیاتی باقی بماند. Ics معمولاً 25-100٪ Icu است. برای کاربردهای حیاتی، بریکرهایی را با Ics = 100٪ Icu انتخاب کنید.
س: آیا باید ضریب 1.56× را برای مدارهای باتری تحت NEC اعمال کنم؟
پاسخ: خیر. ضریب NEC 690.8 به طور خاص برای مدارهای منبع و خروجی PV اعمال میشود. مدارهای باتری تحت NEC 706 (سیستمهای ذخیره انرژی) قرار میگیرند، که به 125٪ (1.25×) برای بارهای پیوسته نیاز دارد، اما نه فاکتور تابش اضافی. همیشه ماده کد قابل اجرا را برای کاربرد خاص خود بررسی کنید.
س: آیا میتوانم از یک بریکر با رتبه AC برای کاربردهای DC استفاده کنم اگر رتبهبندی ولتاژ و جریان کافی باشد؟
پاسخ: هرگز. بریکرهای AC به عبور از صفر طبیعی جریان متناوب برای خاموش کردن قوسها متکی هستند. جریان DC پلاریته ثابتی را حفظ میکند و به مکانیزمهای تخصصی قطع قوس نیاز دارد. استفاده از بریکرهای AC برای کاربردهای DC میتواند منجر به خرابی فاجعهبار و خطرات آتشسوزی شود. همیشه بریکرهای دارای رتبه DC را با رتبهبندی ولتاژ مناسب مشخص کنید.
س: چگونه جریان خطای موجود را برای انتخاب بریکر تعیین کنم؟
پاسخ: برای سیستمهای متصل به شبکه، جریان خطای موجود شرکت برق را در نقطه اتصال متقابل دریافت کنید. مشارکت جریان خطا را از آرایه PV خود اضافه کنید (تقریباً Isc × 1.25 × تعداد رشتههای موازی). برای سیستمهای باتری، برای حداکثر جریان اتصال کوتاه به دادههای سازنده مراجعه کنید. بریکری را با Icu (IEC) یا رتبهبندی قطع (NEC) انتخاب کنید که از کل جریان خطای محاسبه شده بیشتر باشد.
س: از چه دمایی باید برای کاهش توان هادی در تاسیسات پشت بام خورشیدی استفاده کنم؟
پاسخ: برای هادیهای نصب شده در کانال روی پشت بامها، دمای محیط میتواند در نور مستقیم خورشید از 60-70 درجه سانتیگراد فراتر رود. از دادههای آب و هوایی محلی و NEC 310.15(B)(3)(c) برای افزودنیهای دمای پشت بام استفاده کنید (معمولاً +33 درجه سانتیگراد بالاتر از محیط). طرحهای محافظهکارانه از دمای محیط 70 درجه سانتیگراد برای آب و هوای بیابانی یا پشت بامهای تیره با تهویه ضعیف استفاده میکنند.
نتیجهگیری: تضمین حفاظت DC ایمن و مطابق با استاندارد
سایزینگ مناسب بریکر DC برای تاسیسات ایمن و قابل اعتماد PV خورشیدی و ذخیره انرژی اساسی است. چه در حال کار تحت استانداردهای NEC 690 یا IEC 60947-2 باشید، درک روشهای محاسبه، فاکتورهای ایمنی و الزامات ظرفیت قطع تضمین میکند که سیستمهای شما از تجهیزات و پرسنل محافظت میکنند.
اصول کلیدی برای به خاطر سپردن:
- استاندارد صحیح را اعمال کنید برای حوزه قضایی و کاربرد خود
- هرگز از کاهش توان دما صرف نظر نکنید – برای حفاظت از هادی بسیار مهم است
- ظرفیت قطع را تأیید کنید در برابر حداکثر جریان خطای موجود
- از بریکرهای دارای رتبه DC استفاده کنید – هرگز بریکرهای AC را جایگزین کاربردهای DC نکنید
- به طور کامل مستند کنید – برچسبگذاری مناسب و سوابق راهاندازی ضروری است
برای تاسیسات پیچیده شامل منابع متعدد، ذخیره باتری یا الزامات انطباق بینالمللی، مشورت با مهندسان برق مجرب و استفاده از تجهیزات تولیدکنندگان معتبر تضمین میکند که سیستمهای حفاظتی شما در صورت نیاز به درستی عمل میکنند.
VIOX Electric طیف گستردهای از بریکرهای DC مطابق با استانداردهای NEC و IEC را ارائه میدهد که توسط آزمایشهای دقیق و پشتیبانی فنی برای کاربرد مناسب پشتیبانی میشوند. چه در حال طراحی آرایههای خورشیدی مسکونی باشید و چه سیستمهای ذخیره باتری در مقیاس بزرگ، حفاظت مناسب مدار با محاسبات دقیق سایزینگ و قطعات با کیفیت شروع میشود.
