تعیین اندازه فیوزها و قطعکنندهها در جعبههای ترکیبی PV مستلزم اعمال قانون NEC 156% است: جریان اتصال کوتاه رشته (Isc) را در 1.56 ضرب کنید، سپس رتبه فیوز استاندارد بعدی را انتخاب کنید. این محاسبه دو مرحلهای، عملکرد مداوم و افزایش تابش را در نظر میگیرد. تعیین اندازه مناسب از خرابیهای سیستم جلوگیری میکند، انطباق با کد را تضمین میکند و از خطرات آتشسوزی در تاسیسات خورشیدی محافظت میکند.
درک فیوزها و قطعکنندههای PV
فیوزهای دارای رتبه PV چیست؟
فیوزهای PV—که تحت استاندارد IEC 60269-6 به عنوان کلاس gPV تعیین شدهاند—دستگاههای حفاظت در برابر جریان بیش از حد هستند که به طور خاص برای کاربردهای جریان مستقیم در سیستمهای خورشیدی طراحی شدهاند. برخلاف فیوزهای AC استاندارد، فیوزهای gPV میتوانند جریانهای خطای DC را با خیال راحت قطع کنند، که به دلیل عدم وجود یک عبور از صفر جریان طبیعی، خاموش کردن آنها دشوار است. این فیوزها در برابر چرخههای حرارتی شدید ناشی از نوسانات تابش خورشیدی بدون خرابی زودرس مقاومت میکنند. آنها طوری طراحی شدهاند که در عرض یک تا دو ساعت، جریان را در 1.35 تا 1.45 برابر جریان نامی خود قطع کنند و از جریانهای بیش از حد معکوس زمانی که یک رشته به یک رشته موازی دچار خطا تغذیه میکند، محافظت کنند.
قطعکنندههای DC چیست؟
قطع کنندههای DC سوئیچهایی هستند که خروجی جعبه ترکیبی را از تجهیزات پاییندستی برای تعمیر و نگهداری و قطع برق اضطراری جدا میکنند. NEC 690.15 ایجاب میکند که این قطعکنندهها دارای رتبه قطع زیر بار برای کاربردهای پشت بام باشند، به این معنی که میتوانند با خیال راحت مدارهای باز را تحت جریان بار کامل بدون ایجاد فلاش قوس خطرناک باز کنند. سوئیچهای قطع زیر بار شامل محفظههای خاموش کننده قوس و کنتاکتهایی هستند که برای انرژی قوس بالای مدارهای DC رتبهبندی شدهاند. قطعکنندههای غیر قطع زیر بار—جداکنندههای ساده—فقط پس از قطع برق مدار قابل استفاده هستند و برای خروجیهای جعبه ترکیبی مناسب نیستند.
روش گام به گام تعیین اندازه فیوز
مرحله 1: محاسبه جریان اتصال کوتاه رشته
با جریان اتصال کوتاه (Isc) ماژول از دیتاشیت شروع کنید. پانلهای مدرن با راندمان بالا بسته به کلاس توان، از 9 آمپر تا 18.5 آمپر متغیر هستند. برای رشتههایی با ماژولهای سری، Isc ثابت میماند (اتصال سری جریان را اضافه نمیکند). به عنوان مثال، یک ماژول 580 واتی TOPCon با Isc = 14.45A در یک رشته 10 ماژولی همچنان 14.45 آمپر در اتصال کوتاه تولید میکند.
مرحله 2: اعمال قانون NEC 156%
ماده 690 NEC به دو ضریب متوالی 125% نیاز دارد:
ضریب اول (NEC 690.8(A)(1)): محاسبه حداکثر جریان مدار
- حداکثر جریان = Isc × 1.25
- اثر “لبه ابری” را در نظر میگیرد—زمانی که نور خورشید از لبههای ابر منعکس میشود، تابش میتواند به طور خلاصه از 1000 وات بر متر مربع فراتر رود و جریان را بالاتر از Isc نامی سوق دهد.
ضریب دوم (NEC 690.9(B)): تعیین اندازه حفاظت در برابر جریان بیش از حد برای عملکرد مداوم
- رتبه OCPD = حداکثر جریان × 1.25
- مدارهای PV روزانه به مدت 3+ ساعت با حداکثر خروجی کار میکنند. دستگاههای استاندارد فقط 80% جریان نامی را به طور مداوم تحمل میکنند، بنابراین ضریب 125% (معکوس 80%) از قطع ناخواسته جلوگیری میکند.
محاسبه ترکیبی: Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.56
مرحله 3: انتخاب رتبه فیوز استاندارد
به اندازه فیوز استاندارد موجود بعدی گرد کنید: 10A، 15A، 20A، 25A، 30A. فیوز انتخاب شده نباید از حداکثر رتبه فیوز سری ماژول (مشخص شده در دیتاشیت، معمولاً 20A تا 30A برای اکثر پانلها) تجاوز کند.
مثال: Isc رشته = 14.45A
- حداقل رتبه فیوز: 14.45A × 1.56 = 22.54A
- فیوز انتخاب شده: 25A دارای رتبه gPV
مرحله 4: تعیین اندازه قطعکننده DC
حداکثر جریانها را از تمام رشتههای موازی جمع کنید، سپس یک ضریب ایمنی 125% اعمال کنید:
رتبه قطعکننده = (تعداد رشتهها × Isc × 1.25) × 1.25
برای 6 رشته با 14.45 آمپر در هر کدام:
- کل جریان: 6 × 14.45A × 1.25 = 108.4A
- رتبه قطعکننده: 108.4A × 1.25 = 135.5A
- قطعکننده انتخاب شده: 150A دارای رتبه قطع زیر بار
جدول 1: نمونههایی از تعیین اندازه فیوز برای ماژولهای PV رایج
| توان ماژول | Isc ماژول | حداقل رتبه فیوز (×1.56) | فیوز استاندارد انتخاب شده | حداکثر رشته در هر 30A : مسیر الکتریکی که محافظت میشود |
|---|---|---|---|---|
| ۴۰۰ وات | 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 |
جداول مرجع سریع تعیین اندازه
پیکربندیهای استاندارد و رتبههای قطعکننده
جدول 2: تعیین اندازه قطعکننده بر اساس پیکربندی رشته
| تعداد رشتهها | Isc رشته | حداکثر جریان کل (×1.25) | حداقل جریان قطع (×1.56) | قطع کننده پیشنهادی |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 10A | 50A | 62.4 آمپر | 80A |
| 6 | 10A | 45A | 93.6 آمپر | ۱۰۰ آمپر |
| 8 | 10A | ۱۰۰ آمپر | 124.8 آمپر | ۱۵۰ آمپر |
| 4 | 14 آمپر | 70A | 87.4 آمپر | ۱۰۰ آمپر |
| 6 | 14 آمپر | 105 آمپر | 131.0 آمپر | ۱۵۰ آمپر |
| 8 | 14 آمپر | 140 آمپر | 174.8 آمپر | 200A |
NEC در مقابل IEC: تفاوتهای کلیدی در تعیین اندازه
در حالی که هر دو کد ایمنی را در اولویت قرار میدهند، رویکردهای تعیین اندازه آنها متفاوت است:
NEC 690.8/690.9 (آمریکای شمالی):
- تعیین اندازه فیوز: Isc × 1.56 (156%)
- منطق: وظیفه مداوم + افزایش ناگهانی تابش
- استثناء: دستگاههای دارای رتبه 100% فقط به ضریب 1.25× نیاز دارند
IEC 62548 (بین المللی):
- محدوده تعیین اندازه فیوز: 1.5 × Isc ≤ In ≤ 2.4 × Isc
- انعطاف پذیرتر، امکان بهینه سازی برای شرایط خاص را فراهم می کند
- کاهش توان بر اساس دما در دمای محیط بالای 45 درجه سانتیگراد مورد نیاز است
جدول 3: مقایسه کد برای رشته 12 آمپر
| استاندارد | حداقل جریان نامی فیوز | انتخاب معمول | فلسفه طراحی |
|---|---|---|---|
| ان ای سی | 18.72 آمپر (12 آمپر × 1.56) | 20A | محافظه کارانه، ضریب واحد |
| کمیسیون مستقل انتخابات | 18.0 آمپر تا 28.8 آمپر (12 آمپر × 1.5 تا 2.4) | 20 آمپر تا 25 آمپر | محدوده انعطاف پذیر بر اساس شرایط |
معیارهای انتخاب حیاتی
الزامات ولتاژ نامی
ولتاژ نامی فیوز و قطع کننده باید از حداکثر ولتاژ مدار باز (Voc) سیستم در کمترین دمای محیط مورد انتظار بیشتر باشد.
محاسبه: Voc_max = ولتاژ مدار باز ماژول × تعداد ماژول های سری × ضریب دما
- در دمای 40- درجه سانتیگراد: 49 ولت × 10 × [1 + 0.0027 × (25 – (-40))] = 576 ولت
- رتبه بندی مورد نیاز: حداقل 600 ولت (استاندارد: 600 ولت، 1000 ولت، 1500 ولت). IEC 60269-6 ولتاژ نامی فیوز ≥ 1.2 × Voc_max را برای حاشیه ایمنی اضافی توصیه می کند.
ظرفیت قطع (Breaking Capacity)
ظرفیت قطع DC (Icn یا Icu) باید از حداکثر جریان اتصال کوتاه احتمالی در نقطه نصب بیشتر باشد. برای ورودی های جعبه ترکیب کننده، این معمولاً Isc ترکیبی از تمام رشته های موازی دیگر است. برای 8 رشته با 14 آمپر در هر کدام:
- جریان اتصال کوتاه احتمالی: 7 × 14 آمپر = 98 آمپر (بدترین حالت: 7 رشته سالم به 1 رشته معیوب تغذیه می کنند)
- Icu مورد نیاز: ≥ 150 آمپر (فیوزهای استاندارد gPV: 200 آمپر تا 1500 آمپر Icu)
کاهش رتبه دما
جعبه های ترکیب کننده در نور مستقیم خورشید می توانند به دمای داخلی 65 درجه سانتیگراد تا 75 درجه سانتیگراد برسند. اکثر فیوزهای gPV در دمای محیط 40 درجه سانتیگراد رتبه بندی می شوند. بالاتر از این، ظرفیت جریان کاهش می یابد:
- در دمای 50 درجه سانتیگراد: کاهش توان به 95% جریان نامی
- در دمای 60 درجه سانتیگراد: کاهش توان به 90% جریان نامی
- در دمای 70 درجه سانتیگراد: کاهش توان به 85% جریان نامی
اگر فیوز 20 آمپری شما در دمای محیط 65 درجه سانتیگراد کار می کند، رتبه بندی موثر = 20 آمپر × 0.87 = 17.4 آمپر. بررسی کنید که این مقدار از حداقل محاسبه شده شما بیشتر باشد.
جدول 4: چک لیست انتخاب قطعات
| انتخاب عامل | نیاز مشخصات | مرجع کد | روش تأیید |
|---|---|---|---|
| جریان نامی فیوز | ≥ Isc × 1.56 (NEC) یا 1.5-2.4 (IEC) | NEC 690.9(B)، IEC 62548 | Isc دیتاشیت × ضریب |
| ولتاژ نامی فیوز | ≥ 1.2 × Voc_max در حداقل دما | IEC 60269-6 | ولتاژ مدار باز ماژول × تعداد سری × ضریب دما |
| کلاس فیوز | دارای رتبه gPV (IEC 60269-6) | NEC 690.9(D) | علامت “gPV” را بررسی کنید |
| حداکثر فیوز سری | ≤ حداکثر جریان نامی فیوز ماژول | دیتاشیت ماژول | پلاک را بررسی کنید |
| جریان قطع کننده | ≥ جریان اتصال کوتاه کل × 1.56 | NEC 690.13 | جمع کل جریانهای رشته |
| نوع قطعکننده | دارای رتبه قطع زیر بار (روی بام) | NEC 690.15 | تأیید گواهینامه قطع زیر بار |
| ظرفیت قطع | ≥ حداکثر جریان خطا | NEC 690.9(C) | محاسبه سهم جریان رشتههای موازی |
| رتبه دمایی | در نظر گرفتن کاهش توان محیطی | IEC 60269-6 | اندازهگیری دمای داخلی جعبه ترکیبی |
اشتباهات رایج در تعیین اندازه که باید از آنها اجتناب کرد
خطا 1: استفاده از فیوزهای دارای رتبه AC در کاربردهای DC
فیوزهای AC نمیتوانند جریانهای DC را به طور ایمن قطع کنند. قوسهای DC در نقطه عبور از صفر جریان خودبهخود خاموش نمیشوند (در DC چنین نقطهای وجود ندارد). همیشه فیوزهای دارای رتبه gPV با رتبههای ولتاژ DC مطابق با سیستم خود را مشخص کنید.
خطا 2: تعیین اندازه کمتر از حد برای کار مداوم
اعمال تنها ضریب اول 1.25 (جریان اتصال کوتاه × 1.25) بدون ضریب دوم، منجر به فیوزی میشود که تنها برای 80% کار مداوم رتبهبندی شده است. دستگاه در ساعات اوج تابش خورشید بیش از حد گرم شده و زودتر از موعد از کار میافتد. همیشه از فاکتور کامل 1.56 استفاده کنید، مگر اینکه از دستگاههای دارای رتبه 100% استفاده کنید.
خطا 3: نادیده گرفتن حداکثر رتبه فیوز سری ماژول
حتی اگر محاسبات فیوز 30 آمپر را پیشنهاد کند، اگر برگه اطلاعات ماژول فیوزهای سری را به 20 آمپر محدود کند، باید از 20 آمپر استفاده کنید. تجاوز از این مقدار گارانتیها را باطل کرده و خطر آتشسوزی ایجاد میکند. راه حل: تعداد رشتهها در هر ترکیبکننده را کاهش دهید یا از ماژولهایی با رتبههای فیوز بالاتر استفاده کنید.
خطا 4: محاسبه نادرست رشتههای موازی
هنگام تعیین اندازه قطعکننده اصلی ترکیبکننده، حداکثر جریانها (جریان اتصال کوتاه × 1.25) همه رشتهها را جمع کنید، سپس ضریب دوم 1.25 را اعمال کنید. 1.56 را به هر رشته به طور جداگانه اعمال نکنید—ضریب اول برای هر رشته است، ضریب دوم برای OCPD ترکیبی است.
نادرست: (رشته 1: 10A × 1.56) + (رشته 2: 10A × 1.56) = 31.2A
درست: [(10A + 10A) × 1.25] × 1.25 = 31.25A
خطا 5: تعیین اندازه بیش از حد برای “توسعه آینده”
نصب فیوز 60 آمپر برای یک رشته 10 آمپری “فقط در صورت نیاز” حفاظت در برابر جریان بیش از حد را از بین میبرد. فیوز در شرایط خطای معکوس باز نمیشود و به کابل آسیب میرساند یا باعث آتشسوزی میشود. اندازه فیوزها را برای جریان واقعی رشته تعیین کنید. هنگام افزودن ظرفیت، جعبههای ترکیبی را ارتقا دهید.
سوالات متداول
س: برای یک رشته با جریان اتصال کوتاه 10.5 آمپر به چه اندازه فیوز نیاز دارم؟
الف: حداقل رتبه فیوز = 10.5A × 1.56 = 16.38A. اندازه استاندارد بعدی را انتخاب کنید: فیوز 20A با رتبه gPV. تأیید کنید که این مقدار از حداکثر رتبه فیوز سری ماژول در برگه اطلاعات تجاوز نکند.
س: آیا میتوانم از فیوزهای AC استاندارد در جعبه ترکیبی DC استفاده کنم؟
الف: خیر. فیوزهای AC ظرفیت قطع DC برای رفع ایمن خطاهای DC را ندارند. قوسهای DC بدون عبور از صفر جریان به طور نامحدود ادامه مییابند. همیشه از فیوزهای دارای رتبه gPV (IEC 60269-6) با رتبههای ولتاژ DC مطابق با ولتاژ سیستم خود استفاده کنید.
س: تفاوت بین تعیین اندازه فیوز NEC و IEC چیست؟
الف: NEC به یک ضریب ثابت 1.56 (جریان اتصال کوتاه × 1.56) نیاز دارد تا کار مداوم و افزایش تابش را در نظر بگیرد. IEC 62548 محدوده ای از 1.5× تا 2.4× جریان اتصال کوتاه را مجاز می داند و به طراحان اجازه می دهد تا برای دماهای محیطی خاص و ویژگی های ماژول بهینه سازی کنند. هر دو ایمنی را تضمین می کنند اما انعطاف پذیری متفاوتی ارائه می دهند.
س: چگونه یک ترکیبکننده را برای توسعه رشته در آینده اندازه کنم؟
الف: اندازه فیوزها را برای جریان واقعی رشتههای نصب شده تعیین کنید. برای قطعکننده و شینهها، میتوانید بر اساس ظرفیت برنامهریزیشده، اندازه را بزرگتر در نظر بگیرید. مثال: فیوزهای 20 آمپر را برای سیستم 4 رشته فعلی (جریان اتصال کوتاه 14 آمپر) نصب کنید، اما از یک قطعکننده 150 آمپر و شینه 6 موقعیتی استفاده کنید تا بتوانید 2 رشته دیگر را بعداً بدون تعویض محفظه اضافه کنید.
س: آیا به قطعکنندههای دارای رتبه قطع زیر بار برای همه جعبههای ترکیبی نیاز دارم؟
الف: NEC 690.15 به قطعکنندههای دارای رتبه قطع زیر بار برای جعبههای ترکیبی واقع در پشت بام نیاز دارد. ترکیبکنندههای سطح زمین ممکن است از جداکنندههای غیر قطع زیر بار استفاده کنند، اگر سیستم دارای یک قطعکننده اصلی قطع زیر بار در جای دیگری باشد. همیشه با مرجع دارای صلاحیت محلی (AHJ) خود تأیید کنید، زیرا تفسیرها متفاوت است.
اطمینان از ایمنی سیستم در بلندمدت
تعیین اندازه مناسب فیوز و قطعکننده از سرمایهگذاری PV شما محافظت میکند و سالها عملکرد ایمن و قابل اعتماد را تضمین میکند. قانون NEC 1.56 (جریان اتصال کوتاه × 1.56) را برای فیوزها اعمال کنید، رتبه استاندارد بعدی را انتخاب کنید، در برابر محدودیتهای حداکثر فیوز سری ماژول تأیید کنید و اندازه قطعکنندهها را برای کل جریان ترکیبی تعیین کنید. در صورت تردید، با آخرین استانداردهای NEC Article 690 و IEC 62548 مشورت کنید.
VIOX Electric خط کاملی از جعبههای ترکیبی PV، فیوزهای دارای رتبه gPV و قطعکنندههای DC قطع زیر بار را تولید میکند که برای مطابقت با الزامات NEC و IEC طراحی شدهاند. تیم فنی ما پشتیبانی رایگان تعیین اندازه را برای پروژههای خاص شما ارائه میدهد. با ما در تماس باشید VIOX.com برای برگههای اطلاعات و کمک در کاربرد.
