Combiner Box Voltage Rating: 600V vs 1000V vs 1500V DC Specifications

رتبه‌بندی ولتاژ جعبه‌ی جمع‌کننده، حداکثر ولتاژ DC را تعریف می‌کند که تجهیزات می‌توانند با خیال راحت و بدون شکست عایق یا خرابی قطعات، تحمل کنند. این مشخصات تعیین می‌کند که کدام سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی می‌توانند از جعبه‌ی جمع‌کننده استفاده کنند—نصب و راه‌اندازی‌های مسکونی معمولاً به ۶۰۰ ولت جریان مستقیم رتبه‌بندی نیاز دارند، پروژه‌های تجاری از 1000 ولت DC سیستم‌ها استفاده می‌کنند و مزارع در مقیاس خدمات شهری در 1500 ولت DC. کار می‌کنند. انتخاب رتبه‌بندی ولتاژ صحیح برای انطباق با NEC، ایمنی سیستم و قابلیت اطمینان طولانی‌مدت بسیار مهم است.

نکات کلیدی:

• ۶۰۰ ولت جریان مستقیم سیستم‌ها طبق NEC 690.7 برای نصب و راه‌اندازی‌های مسکونی یک و دو خانواری اجباری هستند و کمترین هزینه‌های قطعات را ارائه می‌دهند.
• 1000 ولت DC پیکربندی‌ها تعداد رشته‌ها را در مقایسه با 600 ولت 40% کاهش می‌دهد و هزینه‌های تراز سیستم را برای پروژه‌های تجاری کاهش می‌دهد.
• 1500 ولت DC فناوری، 37% جعبه‌های جمع‌کننده‌ی کمتری را ارائه می‌دهد و 15-20% LCOE کمتری را برای نصب و راه‌اندازی‌های در مقیاس خدمات شهری بالاتر از 5 مگاوات ارائه می‌دهد.
• ضرایب تصحیح دما طبق جدول NEC 690.7(A) می‌توانند رتبه‌بندی ولتاژ مورد نیاز را در آب و هوای سرد 12-25% افزایش دهند.
• رتبه‌بندی‌های ولتاژ نامناسب، ضمانت‌های تجهیزات را باطل می‌کند و در شرایط خطا، خطرات فاجعه‌بار قوس الکتریکی ایجاد می‌کند.

درک رتبه‌بندی‌های ولتاژ DC در جعبه‌های جمع‌کننده‌ی خورشیدی

رتبه‌بندی ولتاژ یک جعبه‌ی جمع‌کننده‌ی خورشیدی نشان‌دهنده‌ی حداکثر ولتاژ سیستمی است که تجهیزات می‌توانند با خیال راحت در شرایط عادی و شرایط خطا قطع و جدا کنند. برخلاف رتبه‌بندی‌های ولتاژ AC که در قطع‌کننده‌های مدار مسکونی یافت می‌شوند، مشخصات ولتاژ DC باید تشکیل قوس پایدار را در نظر بگیرند—جریان DC شصت بار در ثانیه مانند AC از صفر عبور نمی‌کند، که خاموش کردن قوس را به طور قابل توجهی چالش‌برانگیزتر می‌کند.

سه کلاس ولتاژ بر صنعت خورشیدی تسلط دارند: ۶۰۰ ولت جریان مستقیم, 1000 ولت DC، و 1500 ولت DC. هر کلاس مربوط به بخش‌های خاص بازار و چارچوب‌های نظارتی است. NEC این مرزها را از طریق ماده‌ی 690.7 ایجاد می‌کند، که محاسبات حداکثر ولتاژ سیستم را بر اساس سردترین دمای محیط مورد انتظار در محل نصب شما الزامی می‌کند.

چرا رتبه‌بندی ولتاژ برای ایمنی و انطباق مهم است

سیستم‌های فتوولتائیک بالاترین ولتاژ خود را در صبح‌های سرد و آفتابی تولید می‌کنند، زمانی که دمای ماژول به زیر شرایط آزمایش استاندارد کاهش می‌یابد. یک رشته پنل خورشیدی با رتبه‌بندی 480 ولت در شرایط عادی می‌تواند در دمای 20- درجه‌ی سانتیگراد به 580 ولت DC افزایش یابد. اگر جعبه‌ی جمع‌کننده‌ی شما فقط برای 500 ولت DC رتبه‌بندی شده باشد، این افزایش ولتاژ در هوای سرد از قابلیت تحمل عایق تجهیزات فراتر می‌رود و حالت‌های خرابی متعددی ایجاد می‌کند:

• شکست عایق بین شینه‌ها و دیواره‌های محفظه
• خرابی SPD. زمانی که ولتاژ از حداکثر ولتاژ عملیاتی مداوم (MCOV) فراتر رود
• ردیابی قوس نگهدارنده‌ی فیوز در سراسر عایق‌های پلاستیکی که برای ولتاژهای پایین‌تر رتبه‌بندی شده‌اند
• جوش خوردن کنتاکت قطع‌کننده‌ی DC در طول تلاش‌های قطع ولتاژ بالا

داده‌های مهندسی VIOX از بیش از 2300 نصب میدانی نشان می‌دهد که 87% از خرابی‌های زودهنگام جعبه‌ی جمع‌کننده به رتبه‌بندی‌های ولتاژ کوچک‌تر از حد برمی‌گردد. این الگو ثابت است: نصب‌کنندگان ولتاژ رشته را در دمای 25 درجه‌ی سانتیگراد محاسبه می‌کنند، تجهیزات رتبه‌بندی شده در آن ولتاژ اسمی را سفارش می‌دهند و سپس در طول اولین سرمای زمستانی با خرابی فاجعه‌بار مواجه می‌شوند.

الزامات NEC 690.7 برای محاسبات ولتاژ

ماده‌ی 690.7 NEC سه روش محاسبه برای تعیین حداکثر ولتاژ مدار DC سیستم PV ارائه می‌دهد:

1. روش جدول 690.7(A) (رایج‌ترین): مجموع ولتاژ مدار باز (Voc) ماژول‌های متصل سری را در ضریب تصحیح دما از جدول 690.7(A) ضرب کنید. برای ماژول‌های سیلیکونی کریستالی، ضرایب تصحیح از 1.06 در 25 درجه‌ی سانتیگراد تا 1.25 در 40- درجه‌ی سانتیگراد متغیر است.
2. روش ضریب دمای سازنده: از ضریب دمای سازنده برای Voc (به طور معمول 0.27%- تا 0.35%- در هر درجه‌ی سانتیگراد) برای محاسبه‌ی ولتاژ در کمترین دمای محیط مورد انتظار استفاده کنید. طبق NEC 110.3(B)، این روش در صورت وجود داده‌های سازنده، اولویت دارد.
3. محاسبه‌ی مهندس حرفه‌ای (سیستم‌های ≥100 کیلووات): مهندس دارای مجوز می‌تواند مستندات مهر شده را با استفاده از روش‌های استاندارد صنعت ارائه دهد، که برای سیستم‌هایی با ظرفیت اینورتر 100 کیلووات یا بیشتر مورد نیاز است.

ضرایب تصحیح دما و ملاحظات هوای سرد

فیزیک پشت تصحیح دما سرراست است: انرژی باند گپ نیمه‌رسانا با کاهش دما افزایش می‌یابد و ولتاژ نوری بالاتری در هر سلول خورشیدی تولید می‌کند. برای یک ماژول معمولی 72 سلولی با Voc اسمی 40 ولت، تغییر ولتاژ بین شرایط عملیاتی استاندارد 25 درجه‌ی سانتیگراد و 20- درجه‌ی سانتیگراد تقریباً 8.2 ولت است (با استفاده از ضریب 0.31%/درجه‌ی سانتیگراد). این را در 16 ماژول سری ضرب کنید، و رشته‌ی “640 ولتی” شما اکنون در 771 ولت DC کار می‌کند—افزایش 20% که یک جعبه‌ی جمع‌کننده‌ی 600 ولتی را از بین می‌برد.

ابزار انتخاب رتبه‌بندی ولتاژ VIOX داده‌های آب و هوایی ASHRAE را برای بیش از 14000 مکان در ایالات متحده در خود جای داده است و به طور خودکار ضرایب تصحیح دمای خاص سایت را اعمال می‌کند. این تضمین می‌کند که هر جعبه جمع‌کننده خورشیدی با حاشیه‌ی ولتاژ مناسب برای دماهای شدید محلی ارسال می‌شود.

جعبه‌های جمع‌کننده‌ی 600 ولت DC: استاندارد مسکونی

The ۶۰۰ ولت جریان مستقیم کلاس ولتاژ به عنوان ستون فقرات نصب و راه‌اندازی‌های خورشیدی مسکونی و تجاری کوچک در سراسر آمریکای شمالی عمل می‌کند. NEC 690.7(A)(3) به صراحت سیستم‌های PV مسکونی یک و دو خانواری را به حداکثر ولتاژ مدار 600 ولت DC محدود می‌کند و یک سقف نظارتی ایجاد می‌کند که مشخصات تجهیزات مسکونی را تعریف می‌کند.

کاربردها و پیکربندی‌های سیستم معمولی

سیستم‌های مسکونی از 4 کیلووات تا 12 کیلووات معمولاً جعبه‌های جمع‌کننده‌ی 600 ولت DC را با 2-6 رشته‌ی ورودی مستقر می‌کنند. یک پیکربندی استاندارد از موارد زیر استفاده می‌کند:

• ترکیب رشته: 10-13 پنل در هر رشته (بسته به Voc ماژول)
• مشخصات ماژول: پنل‌های 350W-450W با 40-49V Voc
• ولتاژ رشته: 400-480V DC در دمای عملیاتی 25 درجه‌ی سانتیگراد
• ظرفیت جمع‌کننده: 2-6 رشته @ 10-15A در هر رشته
• جریان خروجی: 30-90A DC به میکرو اینورتر یا اینورتر رشته‌ای

به عنوان مثال، یک سیستم مسکونی 7.2 کیلوواتی با استفاده از پنل‌های 400 واتی (45V Voc) با 18 پنل در مجموع، دو رشته‌ی 9 پنلی را مستقر می‌کند. حداکثر ولتاژ محاسبه شده با تصحیح NEC 690.7(A) برای آب و هوای 10- درجه‌ی سانتیگراد: 45V × 9 × 1.14 = 461V DC—به طور ایمن در رتبه‌بندی 600 ولت DC با حاشیه‌ی ایمنی 30%.

مزایای هزینه‌ی تجهیزات 600 ولتی

بازار مسکونی 600 ولتی از صرفه‌جویی‌های مقیاس گسترده بهره می‌برد. حجم تولید از مجموع 1000 ولت و 1500 ولت فراتر می‌رود و هزینه‌های قطعات را کاهش می‌دهد:

• نگهدارنده فیوز: 18-25 دلار در هر موقعیت (در مقابل 35-45 دلار برای رتبه‌بندی 1000 ولت)
• قطع کننده‌های مدار DC: 85-120 دلار در هر واحد 2 پل 600 ولتی (در مقابل 180-250 دلار برای 1000 ولت)
• ماژول‌های SPD: 65-95 دلار برای SPD نوع II 600 ولتی (در مقابل 140-180 دلار برای SPD 1000 ولتی)
• رتبه‌بندی‌های محفظه: پلی‌کربنات IP65 کافی است (در مقابل فولاد ضد زنگ IP66 برای ولتاژهای بالاتر)

خط جعبه‌ی جمع‌کننده‌ی 600 ولت VIOX از قطعات استاندارد دارای گواهی UL در 12 SKU استفاده می‌کند و امکان 15-18% هزینه‌ی کمتر در هر وات را در مقایسه با پیکربندی‌های معادل 1000 ولتی فراهم می‌کند. برای نصب و راه‌اندازی‌های مسکونی حساس به قیمت، این تفاوت هزینه به طور مستقیم بر IRR پروژه و دوره‌ی بازگشت سرمایه تأثیر می‌گذارد.

انطباق با NEC برای خانه‌های مسکونی

محدودیت 600 ولت DC برای نصب و راه‌اندازی‌های مسکونی از NEC 690.7(A)(3) ناشی می‌شود، که بیان می‌کند: “برای خانه‌های مسکونی یک و دو خانواری، مدارهای DC سیستم PV مجاز به داشتن حداکثر ولتاژ سیستم PV تا 600 ولت هستند.” این قانون روشن مانع از استفاده‌ی نصب‌کنندگان مسکونی از تجهیزات ولتاژ بالاتر می‌شود، حتی زمانی که محاسبات رشته‌ای از نظر ریاضی آن را مجاز می‌دانند.

چه زمانی سیستم‌های 600 ولت را انتخاب کنیم

فراتر از کاربردهای مسکونی، جعبه‌های ترکیب‌کننده 600 ولت DC همچنان برای موارد زیر بهینه هستند:

• بام‌های تجاری کوچک تاسیسات زیر 50 کیلووات که فضای بام اجازه رشته‌های بیشتری را می‌دهد
• سازه‌های سایه‌بان خودرو با طول رشته‌های محدود به سایه که نیاز به تعداد ماژول کمتری دارند
• نمایش‌های آموزشی جایی که ولتاژ پایین‌تر ایمنی را در طول آموزش افزایش می‌دهد
• توسعه سیستم‌های قدیمی تطبیق با زیرساخت‌های موجود 600 ولت

VIOX تجهیزات 600 ولت را زمانی توصیه می‌کند که حداکثر ولتاژ تصحیح‌شده شما به زیر 480 ولت DC برسد و هزینه‌های نیروی کار نصب، توجیهی برای بهینه‌سازی ولتاژ بالاتر نداشته باشد. راهنمای سایزبندی جعبه ترکیب‌کننده خورشیدی کاربرگ‌های محاسبه رشته‌ای دقیقی را برای کاربردهای مسکونی ارائه می‌دهد.

جعبه‌های ترکیب‌کننده 1000 ولت DC: اسب بارکش تجاری

The 1000 ولت DC کلاس ولتاژ پس از اصلاحات NEC در سال 2011 که ولتاژهای سیستم بالاتر را برای تاسیسات غیر مسکونی مجاز می‌دانست، به عنوان استاندارد خورشیدی تجاری ظهور کرد. این سطح ولتاژ، تعادل بهینه بین کاهش هزینه و مدیریت ایمنی را برای پروژه‌هایی از 50 کیلووات تا 5 مگاوات ارائه می‌دهد.

کاربردهای تجاری و مقیاس متوسط

تاسیسات بام تجاری، سایبان‌های سازه پارکینگ و آرایه‌های نصب‌شده روی زمین با ظرفیت زیر 5 مگاوات معمولاً سیستم‌های 1000 ولت DC را با جعبه‌های ترکیب‌کننده‌ای که 4 تا 16 رشته را مدیریت می‌کنند، مستقر می‌کنند:

• ترکیب رشته: 16-27 پنل در هر رشته (در مقابل 10-13 برای سیستم‌های 600 ولت)
• مشخصات ماژول: پنل‌های 400W-550W با 40-49V Voc
• ولتاژ رشته: 640-890V DC در دمای کارکرد 25 درجه سانتیگراد
• ظرفیت جمع‌کننده: 4-16 رشته @ 10-20A در هر رشته
• جریان خروجی: 80-320A DC به اینورترهای مرکزی یا رشته‌ای

یک پروژه تجاری 250 کیلوواتی با استفاده از پنل‌های 500 واتی (48V Voc) تقریباً 500 ماژول را مستقر می‌کند. در 1000 ولت DC، این به صورت 20 رشته 25 پنلی پیکربندی می‌شود (1200V Voc × ضریب دمای 1.12 = 1344V—نیاز به محاسبه مهندس حرفه‌ای طبق NEC 690.7(B)(3)). در 600 ولت DC، همین سیستم به 33 رشته 15 پنلی نیاز دارد و تعداد ترکیب‌کننده‌ها را از 2 واحد به 4 واحد افزایش می‌دهد.

مزایای نسبت به سیستم‌های 600 ولت

مهاجرت از سیستم‌های 600 ولت به 1000 ولت DC، کاهش هزینه‌های قابل اندازه‌گیری تراز سیستم (BOS) را به همراه دارد:

• رشته‌های کمتر: تعداد جعبه‌های ترکیب‌کننده، هادی‌های اصلی و زیرساخت جمع‌آوری AC را کاهش می‌دهد
• هزینه‌های مس کمتر: رشته‌های طولانی‌تر به معنای هادی‌های موازی کمتری از آرایه به اینورتر است
• نصب سریع‌تر: اتصالات کمتر، مسیرهای لوله برق کمتر، کاهش پیچیدگی مدیریت کابل
• افت ولتاژ کمتر: ولتاژ بالاتر، اندازه‌های هادی کوچکتر را برای تحویل توان معادل امکان‌پذیر می‌کند

داده‌های واقعی از پورتفولیوی 180 مگاواتی VIOX از تاسیسات تجاری، میانگین کاهش هزینه BOS را نشان می‌دهد 0.11 دلار در هر وات هنگام انتقال از معماری 600 ولت به 1000 ولت DC. برای یک پروژه 1 مگاواتی، این نشان‌دهنده 110000 دلار صرفه‌جویی مستقیم در هزینه قبل از در نظر گرفتن بهبود راندمان اینورتر از پنجره‌های ولتاژ MPPT بهینه است.

الزامات قطعات: تجهیزات دارای رتبه 1000 ولت

هر قطعه در داخل جعبه ترکیب‌کننده 1000 ولت DC نیاز به گواهی رتبه‌بندی ولتاژ صریح دارد:

• فیوزهای gPV: از فیوزهای فتوولتائیک دارای رتبه 1000 ولت DC مطابق با IEC 60269-6 یا UL 2579 استفاده کنید. اندازه‌های استاندارد شامل 10×38mm (1-30A)، 14×51mm (25-32A) و 10×85mm (2.5-30A) است. VIOX فیوزهای Mersen یا Littelfuse را با حداقل ظرفیت شکست 15kA برای پروژه‌های اتصال متقابل تاسیسات مشخص می‌کند.
• قطع کننده‌های مدار جریان مستقیم: قطع‌کننده‌های دارای رتبه 2P-1000V DC را با منحنی‌های تریپ مناسب برای کاربردهای PV انتخاب کنید. منحنی‌های IEC 60947-2 نوع B یا C از تریپ مزاحم ناشی از جریان‌های هجومی صبحگاهی جلوگیری می‌کنند. رتبه‌بندی‌های معمولی: 32A، 63A، 80A، 125A بر اساس پیکربندی رشته.
• ماژول‌های SPD: دستگاه‌های حفاظت از ولتاژ باید دارای رتبه‌بندی MCOV (حداکثر ولتاژ کارکرد مداوم) ≥800V برای سیستم‌های 1000 ولت باشند. SPDهای نوع II با رتبه‌بندی جریان تخلیه 40kA (8/20μs) حفاظت کافی را ارائه می‌دهند. VIOX SPDهای Phoenix Contact یا DEHN را با کنتاکت‌های نشانگر از راه دور توصیه می‌کند.
• باسبارها: شینه‌های مسی یا مسی قلع‌اندود شده که مطابق با الزامات NEC 690.8(A)(1) سایزبندی شده‌اند: ظرفیت جریان ≥ حداکثر جریان رشته × تعداد رشته‌ها × ضریب ایمنی 1.25. حداقل چگالی جریان 2.0 A/mm² برای شینه‌های مسی که در دمای 90 درجه سانتیگراد کار می‌کنند.

محاسبات سایزبندی رشته برای سیستم‌های 1000 ولت

برای بهینه‌سازی طول رشته برای معماری 1000 ولت، از این روش محاسبه استفاده کنید:

1. ولتاژ حداکثر تصحیح‌شده را تعیین کنید: Voc_module × temp_factor (از جدول NEC 690.7(A) یا داده‌های سازنده)
2. حداکثر طول رشته را محاسبه کنید: 1000V ÷ corrected_Voc ÷ حاشیه ایمنی 1.15
3. به نزدیکترین تعداد پنل کامل گرد کنید
4. در برابر پنجره ورودی اینورتر تأیید کنید: اطمینان حاصل کنید که Vmp در دمای کارکرد در محدوده MPPT قرار می‌گیرد

مثال محاسبه برای پنل‌های 500 واتی (48V Voc، 40V Vmp) در منطقه آب و هوایی با پایین‌ترین رکورد -15 درجه سانتیگراد (ضریب تصحیح 1.18):

• Voc تصحیح‌شده: 48V × 1.18 = 56.6V
• حداکثر طول رشته: 1000V ÷ 56.6V ÷ 1.15 = 15.3 پنل → 15 پنل در هر رشته
• Voc رشته: 15 × 56.6V = 849V (حاشیه زیر رتبه‌بندی 1000 ولت)
• Vmp رشته در 25 درجه سانتیگراد: 15 × 40V = 600V (محدوده MPPT معمولی اینورتر: 550-850V)

این طراحی جعبه ترکیب‌کننده 1000 ولت رویکرد انطباق با کد را تضمین می‌کند در حالی که طول رشته را برای اقتصاد سیستم بهینه به حداکثر می‌رساند.

جعبه‌های ترکیب‌کننده 1500 ولت DC: انقلاب در مقیاس تاسیسات

انتقال صنعت خورشیدی به 1500 ولت DC این سیستم‌ها نمایانگر مهم‌ترین تغییر معماری از زمان انتقال از اینورترهای مرکزی به رشته‌ای هستند. برای پروژه‌های مقیاس نیروگاهی بالای 5 مگاوات، فناوری 1500 ولت بهبودهای چشمگیری در LCOE (هزینه تراز شده انرژی) ارائه می‌دهد که مستقیماً بر قابلیت تامین مالی پروژه و بازده سرمایه‌گذاران تأثیر می‌گذارد.

چرا صنعت از 1000 ولت به 1500 ولت تغییر کرد؟

محرک اقتصادی پشت پذیرش 1500 ولت ساده است: افزایش ولتاژ، کاهش جریان را برای تحویل توان معادل امکان‌پذیر می‌کند (P = V × I). این رابطه اساسی در تمام اجزای سیستم تاثیر می‌گذارد:

• 37% کاهش در جعبه‌های ترکیب رشته‌ای: یک مزرعه خورشیدی 100 مگاواتی در 1000 ولت تقریباً به 240 جعبه ترکیب نیاز دارد. همان پروژه در 1500 ولت فقط به 150 واحد نیاز دارد.
• 33% کابل‌های جمع‌آوری DC کمتر: ولتاژ بالاتر اجازه می‌دهد از سیم‌های با قطر کوچکتر استفاده شود (کاهش محتوای مس به میزان تقریبی 200 تن متریک برای یک پروژه 100 مگاواتی)
• 22% کاهش در نیروی کار نصب: اتصالات کمتر، مسیرهای لوله برق کاهش یافته، مدیریت کابل ساده‌تر
• 15-20% هزینه‌های BOS کمتر: صرفه‌جویی ترکیبی در جعبه‌های ترکیب، هادی‌ها، نیروی کار نصب و کارهای عمرانی

تجزیه و تحلیل صنعت از NREL (آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر) نشان می‌دهد که انتقال از معماری 1000 ولت به 1500 ولت، کل هزینه نصب شده را کاهش می‌دهد. 0.08-0.12 دلار در هر وات برای پروژه‌های بالای 50 مگاوات. برای یک نصب 100 مگاواتی در مقیاس نیروگاهی، این نشان دهنده 8-12 میلیون دلار صرفه‌جویی مستقیم در هزینه سرمایه است.

بهبود LCOE و بازگشت سرمایه

کلاس ولتاژ 1500 ولت LCOE را از طریق مکانیسم‌های متعددی فراتر از هزینه سرمایه اولیه بهبود می‌بخشد:

• کاهش تلفات سیستم: جریان DC کمتر (33% کاهش) به معنای تلفات I²R متناسب کمتر در هادی‌ها است. برای یک سیستم 100 مگاواتی، این نشان دهنده تقریباً 0.3% بهبود در بازده انرژی سالانه است و 450,000-600,000 دلار به درآمد 25 ساله در طول عمر سیستم اضافه می‌کند.
• بهبود راندمان اینورتر: اینورترهای مرکزی مدرن 1500 ولت در حداکثر راندمان در پنجره‌های ولتاژ MPPT گسترده‌تر (معمولاً 900-1350 ولت) کار می‌کنند. ولتاژ رشته در دمای کارکرد در نقطه مطلوب الکترونیک قدرت اینورتر قرار می‌گیرد و راندمان تبدیل >98.5% را در شرایط تابش گسترده‌تر حفظ می‌کند.
• کاهش عملیات و نگهداری: 37% جعبه‌های ترکیب کمتر به معنای محفظه‌های کمتری برای بازرسی، فیوزهای کمتری برای نظارت و کاهش نیروی کار تعمیر و نگهداری پیشگیرانه است. کاهش هزینه سالانه O&M: تقریباً 15,000-20,000 دلار در هر پروژه 100 مگاواتی.

ملاحظات مهندسی برای سیستم‌های 1500 ولت

انتقال به 1500 ولت DC چالش‌های مهندسی قابل توجهی را معرفی می‌کند که نیازمند انتخاب اجزای تخصصی و پروتکل‌های ایمنی پیشرفته است:

• در دسترس بودن قطعات: در حالی که قطعات دارای رتبه 1000 ولت از در دسترس بودن گسترده در بازار و قیمت رقابتی بهره می‌برند، تجهیزات دارای رتبه 1500 ولت در بین تولیدکنندگان تخصصی متمرکز باقی مانده‌اند. VIOX مشارکت‌های استراتژیک با Mersen (فیوزها)، ABB (قطع کننده‌های مدار) و Phoenix Contact (SPDs) را حفظ می‌کند تا زنجیره‌های تامین قابل اعتماد برای پروژه‌های 1500 ولت را تضمین کند.
• انرژی فلش قوسی: محاسبات جریان خطا برای سیستم‌های 1500 ولت سطوح انرژی حادثه 50% بالاتری را در مقایسه با سیستم‌های 1000 ولت نشان می‌دهد. این امر مستلزم الزامات PPE دارای رتبه قوس الکتریکی پیشرفته برای تکنسین‌ها و رویه‌های قفل/برچسب‌گذاری سخت‌گیرانه‌تر در طول تعمیر و نگهداری است.
• هماهنگی عایق‌بندی: الزامات فاصله قطعات برای جلوگیری از ردیابی در سراسر عایق‌ها افزایش می‌یابد. جعبه‌های ترکیب VIOX 1500 ولت از فاصله‌های خزشی افزایش یافته (≥25 میلی‌متر) و مواد تخصصی (CTI ≥600) برای نگهدارنده‌های فیوز و بلوک‌های ترمینال استفاده می‌کنند.
• ایمنی و خاموش شدن سریع: الزامات خاموش شدن سریع NEC 2023 ماده 690.12 در 1500 ولت اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. ولتاژ باید در عرض 30 ثانیه پس از فعال شدن خاموش شدن اضطراری به ≤80 ولت کاهش یابد - که وقتی ولتاژ رشته در صبح‌های سرد از 1200 ولت فراتر می‌رود، چالش برانگیز است. VIOX دستگاه‌های خاموش شدن سریع در سطح ماژول یا راه حل‌های مبتنی بر بهینه‌ساز را برای برآورده کردن الزامات کد ادغام می‌کند.

مشخصات قطعات حیاتی بر اساس کلاس ولتاژ

درک مشخصات فنی قطعات در هر کلاس ولتاژ از خطاهای مشخصات پرهزینه جلوگیری می‌کند و قابلیت اطمینان طولانی مدت سیستم را تضمین می‌کند. هر عنصر جعبه ترکیب - از نگهدارنده‌های فیوز گرفته تا شینه‌ها - به رتبه‌بندی‌ها و گواهینامه‌های مناسب ولتاژ نیاز دارد.

رتبه‌بندی فیوز و انتخاب فیوز gPV

فیوزهای فتوولتائیک به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد جریان‌های خطای DC، اساساً با فیوزهای الکتریکی استاندارد متفاوت هستند. تعیین gPV (فتوولتائیک با کاربرد عمومی) نشان دهنده انطباق با استانداردهای IEC 60269-6 یا UL 2579 خاص برای کاربردهای خورشیدی است.

• فیوزهای 600 ولت DC gPV:
  • اندازه‌های رایج: 10×38 میلی‌متر (1-30 آمپر)
  • ظرفیت شکست: حداقل 10 کیلو آمپر
  • زمان قطع: <1 ساعت در 1.45× جریان نامی
  • هزینه معمولی: 8-15 دلار برای هر فیوز
  • کاربرد: رشته‌های مسکونی و تجاری کوچک
• فیوزهای 1000 ولت DC gPV:
  • اندازه‌های رایج: 10×38 میلی‌متر (1-30 آمپر)، 14×51 میلی‌متر (25-32 آمپر)
  • ظرفیت شکست: حداقل 15 کیلو آمپر (20 کیلو آمپر ترجیح داده می‌شود برای اتصالات متقابل نیروگاهی)
  • زمان قطع: <1 ساعت در 1.35× جریان نامی
  • هزینه معمولی: 12-22 دلار برای هر فیوز
  • کاربرد: پروژه‌های تجاری و کوچک در مقیاس نیروگاهی
• فیوزهای 1500 ولت DC gPV:
  • اندازه‌های رایج: 14×65 میلی‌متر (2.5-30 آمپر)، 10×85 میلی‌متر با پسوند
  • ظرفیت شکست: حداقل 30 کیلو آمپر
  • زمان قطع: <2 ساعت در 1.35× جریان نامی
  • هزینه معمولی: 18-35 دلار برای هر فیوز
  • کاربرد: تاسیسات در مقیاس نیروگاهی بالای 5 مگاوات

VIOX سری Mersen A70QS یا Littelfuse KLKD را برای کاربردهای 1500 ولت به دلیل عملکرد قطع برتر و طراحی تماس با مقاومت کم که گرمایش را در طول کارکرد جریان بالا به حداقل می‌رساند، مشخص می‌کند.

رتبه‌بندی ولتاژ قطع کننده مدار DC

قطع کننده‌های مدار DC به دلیل عدم وجود عبور از صفر جریان طبیعی، با چالش‌های منحصر به فردی در قطع جریان مستقیم مواجه هستند. خاموش کردن قوس الکتریکی نیازمند جداسازی مکانیکی همراه با دمیدن مغناطیسی یا تشخیص قوس الکتریکی الکترونیکی است.

رتبه‌بندی ولتاژ قطع کننده‌های DC از پیکربندی قطب پیروی می‌کند:

• قطع کننده 1P: حداکثر 250 ولت DC
• قطع کننده 2P: حداکثر 500 ولت DC (600 ولت برای قطع کننده‌های دارای رتبه UL 489)
• قطع کننده 4P: حداکثر 1000 ولت DC

نکته مهم مشخصات: هرگز فرض نکنید که ولتاژ نامی AC برای کاربردهای DC قابل استفاده است. یک بریکر با ولتاژ نامی “240VAC” ممکن است فقط برای عملکرد 48V DC ایمن باشد، زیرا قوس الکتریکی در مدارهای DC پایدارتر است. بخش مهندسی VIOX چندین مورد خرابی میدانی را مستند کرده است که در آن نصاب‌ها بریکرهای دارای ولتاژ نامی AC را در کاربردهای DC جایگزین کرده‌اند، که منجر به آتش‌سوزی محفظه در هنگام تلاش برای رفع خطا شده است.

برای کاربردهای 1500V DC، بریکرهای تخصصی با سیستم‌های تماسی سری‌شده یا فناوری هیبریدی الکترونیکی (ترکیب کنتاکت‌های مکانیکی با سوئیچ‌های نیمه‌هادی) مورد نیاز است. قیمت این بریکرها معمولاً بین 800 تا 1200 دلار برای هر واحد است، در حالی که قیمت بریکرهای معادل 1000 ولت بین 180 تا 250 دلار است.

الزامات SPD و ولتاژ MCOV

دستگاه‌های حفاظت از ولتاژ (SPD) برای جعبه‌های ترکیبی خورشیدی باید معیارهای ولتاژ خاصی را در رابطه با شرایط عملکرد مداوم و قابلیت تحمل ولتاژهای گذرا داشته باشند:

حداکثر ولتاژ کاری مداوم (MCOV): بالاترین ولتاژی که SPD می‌تواند به طور مداوم بدون تخریب تحمل کند. طبق IEC 61643-31 و UL 1449، MCOV باید به این صورت باشد:

• سیستم‌های 600 ولت: MCOV ≥520V DC
• سیستم‌های 1000 ولت: MCOV ≥800V DC
• سیستم‌های 1500 ولت: MCOV ≥1200V DC

سطح حفاظت ولتاژ (Up): حداکثر ولتاژ عبوری در طول رویداد افزایش ولتاژ. سطوح حفاظت هدف:

• SPD نوع I (ورودی سرویس): Up ≤4.0kV
• SPD نوع II (جعبه ترکیبی): Up ≤2.5kV

VIOX سری Phoenix Contact PLT-SEC یا DEHN DEHNguard را برای کاربردهای 1500 ولت توصیه می‌کند، که دارای کنتاکت‌های نشانگر از راه دور هستند که پایان عمر SPD را به سیستم‌های مانیتورینگ SCADA اطلاع می‌دهند.

الزامات تعیین اندازه شینه بر اساس کلاس ولتاژ

شینه‌های مسی یا مسی قلع‌اندود، ستون فقرات جمع‌آوری جریان در داخل جعبه‌های ترکیبی را تشکیل می‌دهند. تعیین اندازه مناسب از افزایش بیش از حد دما و افت ولتاژ جلوگیری می‌کند:

روش تعیین اندازه (طبق NEC 690.8):

1. محاسبه کل جریان جمع‌آوری: مجموع تمام جریان‌های اتصال کوتاه رشته‌ها (Isc)
2. اعمال ضریب کار مداوم: کل جریان × 1.25
3. تعیین چگالی جریان: هدف 1.5-2.0 A/mm² برای مس در دمای محیط 90 درجه سانتیگراد
4. محاسبه حداقل سطح مقطع: جریان مورد نیاز ÷ چگالی جریان

مثال محاسبه برای ترکیب‌کننده 1000 ولت (12 رشته @ 12A Isc هر کدام):

• کل Isc: 12 رشته × 12A = 144A
• جریان کار مداوم: 144A × 1.25 = 180A
• مساحت مورد نیاز مس: 180A ÷ 1.8 A/mm² = 100mm²
• تعیین مشخصات شینه: 10mm × 10mm = 100mm² (اندازه استاندارد)

سیستم‌های ولتاژ بالاتر از الزامات جریان کمتری بهره می‌برند، که امکان استفاده از سطح مقطع کوچکتر شینه‌ها را فراهم می‌کند. یک سیستم 1500 ولت که توان معادل یک سیستم 1000 ولت را ارائه می‌دهد، به 33 درصد مس کمتری در شینه‌ها نیاز دارد، که به کاهش کلی هزینه BOS کمک می‌کند.

ملاحظات مربوط به محفظه و درجه IP

الزامات حفاظت محیطی با کلاس ولتاژ و محیط نصب افزایش می‌یابد:

• سیستم‌های 600 ولت DC (مسکونی/تجاری سبک):
  • حداقل درجه: IP65 یا NEMA 3R
  • جنس: پلی‌کربنات تثبیت‌شده در برابر UV یا فولاد با پوشش پودری
  • کاربرد: نصب روی پشت‌بام با محافظت بالاسری
• سیستم‌های 1000 ولت DC (تجاری):
  • حداقل درجه: IP66 یا NEMA 4X
  • جنس: آلومینیوم دریایی یا فولاد ضد زنگ 304
  • کاربرد: نصب روی پشت‌بام در معرض دید مستقیم آب و هوا یا نصب زمینی
• سیستم‌های 1500 ولت DC (در مقیاس نیروگاهی):
  • حداقل درجه: IP66 یا NEMA 4X
  • جنس: فولاد ضد زنگ 316 (ساحلی) یا فولاد با پوشش پودری (داخلی)
  • کاربرد: نصب زمینی با احتمال ورود شن/گرد و غبار

آزمایش نصب ساحلی VIOX نشان می‌دهد که محفظه‌های فولادی با پوشش پودری استاندارد، 40 درصد سرعت خوردگی بیشتری را در کاربردهای 1500 ولت در مقایسه با سیستم‌های 1000 ولت تجربه می‌کنند، که به دلیل خوردگی گالوانیکی بیشتر ناشی از پتانسیل‌های ولتاژ بالاتر است. برای سایت‌های واقع در فاصله 10 مایلی از آب شور، ما محفظه‌های فولادی ضد زنگ 316 با مواد واشر تقویت‌شده را مشخص می‌کنیم.

راهنمای انتخاب ولتاژ نامی: تجزیه و تحلیل هزینه در مقابل عملکرد

انتخاب کلاس ولتاژ بهینه مستلزم ایجاد تعادل بین هزینه‌های سرمایه‌ای اولیه و مزایای عملیاتی بلندمدت است. این چارچوب تصمیم‌گیری اندازه سیستم، محیط نصب و اقتصاد پروژه را در نظر می‌گیرد:

مشخصات	سیستم 600 ولت DC	سیستم 1000 ولت DC	سیستم 1500 ولت DC
Typical Application	مسکونی (4-12 کیلووات)، تجاری کوچک (<50 کیلووات)	تجاری (50 کیلووات - 5 مگاوات)، نصب زمینی در مقیاس متوسط	در مقیاس نیروگاهی (>5 مگاوات)، C&I بزرگ
پنل در هر رشته (مثال)	10-13 پنل	16-27 پنل	24-42 پنل
رشته در هر ترکیب‌کننده	2-6 رشته	4-16 رشته	8-24 رشته
شاخص هزینه قطعات	100٪ (خط پایه)	135% (+35%)	180% (+80%)
ساعات کار نصب	100٪ (خط پایه)	65% (-35%)	48% (-52%)
صرفه‌جویی در هزینه BOS	— (خط مبنا)	$0.08-0.11/وات	$0.15-0.22/وات
جدول زمانی بازگشت سرمایه (ROI)	غیر قابل اجرا (کلاس تنظیم شده)	18-24 ماه	12-18 ماه
نقاط ریسک خرابی	پایین تر (زنجیره تامین بالغ)	متوسط (فناوری اثبات شده)	بالاتر (دسترسی به قطعات)
محدودیت ولتاژ NEC	مورد نیاز برای خانه های یک یا دو خانواری	مجاز برای تجاری/صنعتی	نیاز به محاسبه PE برای ≥100kW
ضریب کاهش توان دما	1.14 (معمولی)	1.18 (معمولی)	1.20 (معمولی)

تحلیل شاخص هزینه: در حالی که هزینه قطعات 1500 ولت 80٪ بیشتر از معادل های 600 ولت بر اساس واحد است، کاهش چشمگیر در واحدهای مورد نیاز (37٪ جعبه های ترکیبی کمتر، 33٪ رشته های کمتر) منجر به کاهش کل هزینه سیستم می شود. یک پروژه 5 مگاواتی تقریباً به $42000 دلار تجهیزات جعبه ترکیبی در 1500 ولت در مقابل $67000 دلار در 1000 ولت نیاز دارد - علیرغم اینکه هزینه جعبه های 1500 ولت تقریباً دو برابر همتایان 1000 ولت خود است.

اقتصاد نیروی کار نصب: کاهش ساعت کار ناشی از پایانه های کمتر و مسیریابی ساده تر کابل است. یک نصب معمولی 1 مگاواتی نیاز دارد:

• پیکربندی 1000 ولت: 24 جعبه ترکیبی، ~480 پایانه رشته، 192 ساعت کار
• پیکربندی 1500 ولت: 15 جعبه ترکیبی، ~300 پایانه رشته، 115 ساعت کار

با نرخ دستمزد $85 دلار در ساعت (ترکیبی از برقکار + کمک کننده)، این نشان دهنده $6545 دلار صرفه جویی مستقیم در نیروی کار به ازای هر مگاوات نصب شده است.

انطباق با NEC: الزامات رتبه بندی ولتاژ

ماده 690 قانون ملی برق (NEC) چارچوب نظارتی برای رتبه بندی ولتاژ سیستم فتوولتائیک را ایجاد می کند. درک این الزامات از طراحی مجدد پرهزینه جلوگیری می کند و تأیید بازرس را تضمین می کند.

ماده 690.7 NEC: محاسبات حداکثر ولتاژ

حداکثر ولتاژ مدار DC سیستم PV به عنوان “بالاترین ولتاژ بین هر دو هادی یک مدار یا بین هر هادی و زمین” تعریف می شود. این مقدار رتبه بندی تجهیزات و الزامات فضای کار را تعیین می کند.

سه مسیر محاسبه:

1. روش جدول 690.7(A) (رویکرد استاندارد):
   • ولتاژ مدار باز (Voc) کل رشته را در ضریب تصحیح دما ضرب کنید
   • ضرایب تصحیح: 1.06 (25 درجه سانتیگراد) تا 1.25 (-40 درجه سانتیگراد) برای سیلیکون کریستالی
   • رویکرد محافظه کارانه مورد قبول همه AHJ ها
2. ضریب دمای سازنده (ترجیح داده شده برای دقت):
   • از ضریب دمای Voc برگه داده ماژول استفاده کنید
   • ولتاژ را در کمترین دمای محیط مورد انتظار محاسبه کنید
   • طبق NEC 110.3(B) در صورت وجود داده های سازنده مورد نیاز است
   • فرمول: Voc_max = Voc_STC × [1 + Temp_coeff × (T_min – 25°C)]
3. محاسبه‌ی مهندس حرفه‌ای (مورد نیاز ≥100kW):
   • PE دارای مجوز مستندات مهر شده ارائه می دهد
   • باید از روش محاسبه استاندارد صنعت استفاده کند
   • امکان بهینه سازی خاص سایت و مدل سازی پیشرفته را فراهم می کند

محدودیت های ولتاژ نوع ساختمان

NEC 690.7(A)(3) محدودیت های ولتاژ سختگیرانه ای را بر اساس اشغال ساختمان اعمال می کند:

• خانه های یک و دو خانواری: حداکثر 600 ولت DC
  • برای خانه های تک خانواری مستقل و دوبلکس ها اعمال می شود
  • بدون استثنا صرف نظر از اندازه سیستم یا محاسبه مهندسی حرفه ای
  • برای محدود کردن قرار گرفتن در معرض خطر شوک در محیط های مسکونی طراحی شده است
• چند خانواری، تجاری، صنعتی: حداکثر 1000 ولت DC (استاندارد)
  • سیستم های 1000 ولت را بدون نیازهای خاص مجاز می کند
  • فقط با محاسبه مهندس حرفه ای برای سیستم های ≥100kW می تواند از 1000 ولت فراتر رود
  • تضمین می کند که پرسنل واجد شرایط سیستم های ولتاژ بالاتر را نگهداری می کنند

VIOX سناریوهای رد مجوز متعددی را مشاهده کرده است که در آن نصب کنندگان سعی کردند تجهیزات 1000 ولت را در خانه های تک خانواری مستقل مستقر کنند با این فرض که پیچیدگی صاحب خانه ارتقاء کلاس ولتاژ را توجیه می کند. AHJ ها به طور کلی این تاسیسات را صرف نظر از توجیه مهندسی رد می کنند.

الزامات برچسب زدن طبق NEC 690.7(D)

برچسب زدن دائمی حداکثر ولتاژ DC در یکی از سه مکان اجباری است:

1. ابزار قطع DC: رایج ترین مکان، بسیار قابل مشاهده برای پرسنل خدمات
2. تجهیزات تبدیل توان الکترونیکی: محفظه اینورتر زمانی که قطع کننده DC از راه دور باشد
3. تجهیزات توزیع: زمانی که جعبه ترکیب کننده شامل عملکرد قطع کننده باشد

الزامات محتوای برچسب:

• “حداکثر ولتاژ سیستم PV: [مقدار محاسبه شده] VDC”
• ساختار بازتابنده یا حکاکی شده فلزی
• مواد مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش با درجه بندی برای قرار گرفتن در معرض فضای باز
• حداقل ارتفاع متن 1/4 اینچ برای مقدار ولتاژ

VIOX تمام جعبه های ترکیب کننده را با برچسب های از پیش نصب شده مطابق با استاندارد که رتبه ولتاژ را نشان می دهد، ارسال می کند. با این حال، برچسب حداکثر ولتاژ سیستم (که اصلاح دما را در نظر می گیرد) همچنان بر عهده نصاب است و باید پیکربندی واقعی رشته را منعکس کند.

ملاحظات مربوط به انطباق با خاموش کننده سریع

الزامات خاموش کننده سریع NEC 2023 ماده 690.12 با انتخاب رتبه ولتاژ تعامل دارد:

الزام اساسی: سیستم های PV باید هادی های کنترل شده توسط خاموش کننده سریع را در عرض 30 ثانیه پس از شروع خاموش شدن به ≤80V و ≤2A کاهش دهند.

مفاهیم کلاس ولتاژ:

• سیستم‌های 600 ولت: قابل دستیابی با الکترونیک سطح ماژول یا راه حل های مبتنی بر بهینه ساز
• سیستم‌های 1000 ولت: ممکن است به مناطق خاموش کننده متعدد یا دستگاه های سطح ماژول پیشرفته نیاز داشته باشد
• سیستم‌های 1500 ولت: تقریباً به طور جهانی به خاموش کننده سریع سطح ماژول یا معماری بهینه ساز نیاز دارد

طول رشته های طولانی تر در سیستم های 1500 ولت، برآورده کردن آستانه 80 ولت را چالش برانگیزتر می کند. VIOX توصیه می کند که طراحی خاموش کننده سریع را در طول مشخصات اولیه جعبه ترکیب کننده ادغام کنید تا اینکه بعد از نصب، اقدام به مقاوم سازی کنید. راهنمای ایمنی سیم کشی ما راهنمای ایمنی سیم کشی استراتژی های ادغام خاموش کننده سریع را پوشش می دهد.

بینش های سازنده: دیدگاه مهندسی VIOX

از 15 سال تولید جعبه های ترکیب کننده در هر سه کلاس ولتاژ، مهندسی VIOX خطاهای مشخصات مکرر و فرصت های بهینه سازی طراحی را شناسایی کرده است که به طور مستقیم بر عملکرد و طول عمر سیستم تأثیر می گذارد.

ملاحظات مربوط به رتبه ولتاژ نصب ساحلی

انتخاب رتبه ولتاژ استاندارد منحصراً بر ملاحظات الکتریکی متمرکز است - طول رشته، اصلاح دما و سازگاری اینورتر. با این حال، محیط های ساحلی در فاصله 10 مایلی از آب شور، پیچیدگی بیشتری را معرفی می کنند که بر اقتصاد کلاس ولتاژ تأثیر می گذارد.

عامل خوردگی گالوانیکی: ولتاژهای DC بالاتر، خوردگی الکتروشیمیایی را در محیط های مرطوب و شور تسریع می کنند. داده های آزمایش میدانی ما نشان می دهد:

• سیستم‌های 600 ولت: نرخ خوردگی پایه (نرمال شده به 1.0x)
• سیستم‌های 1000 ولت: خوردگی تسریع شده 1.4x بر روی شینه ها و ترمینال های مسی
• سیستم‌های 1500 ولت: خوردگی تسریع شده 2.1x با حفره های قابل مشاهده پس از 18-24 ماه

این تخریب تسریع شده ناشی از فعالیت الکترولیتی افزایش یافته در پتانسیل های ولتاژ بالاتر است. برای سایت های ساحلی، VIOX توصیه می کند:

• ارتقاء به محفظه های فولادی ضد زنگ 316 (در مقابل استاندارد 304)
• مشخص کردن پوشش محافظ بر روی تمام شینه های مسی
• افزایش فرکانس بازرسی از سالانه به نیمه سالانه
• در نظر گرفتن معماری 1000 ولت حتی زمانی که 1500 ولت اقتصاد بهتری در داخل کشور ارائه می دهد

اشتباهات رایج در مشخصات تجهیزات 1500 ولت

انتقال از سیستم های 1000 ولت به 1500 ولت چندین خطای تدارکاتی مکرر را نشان می دهد:

اشتباه 1: مخلوط کردن اجزاء در کلاس های ولتاژ مختلف
ما چندین تماس مشتری دریافت کرده ایم که گزارش “ذوب شدن نگهدارنده فیوز” در سیستم های 1500 ولت را می دهند. بررسی نشان می دهد که نصاب ها هنگام سفارش معوقه نگهدارنده های دارای درجه 1500 ولت، نگهدارنده های فیوز 1000 ولت را که به راحتی در دسترس بودند، جایگزین کرده اند. تنش ولتاژ در سراسر عایق طراحی شده برای حداکثر 1000 ولت باعث ردیابی و کربنیزاسیون نهایی می شود. راه حل: تمام اجزاء را با علامت صریح “1500V DC” سفارش دهید، حتی اگر این امر زمان تحویل را افزایش دهد.

اشتباه 2: فاصله خزشی ناکافی
بلوک های ترمینال استاندارد طراحی شده برای سیستم های 1000 ولت دارای فاصله خزشی تقریباً 12-16 میلی متر بین قطب های مجاور هستند. IEC 60664-1 حداقل 18 میلی متر را برای کاربردهای 1500 ولت در درجه آلودگی 3 (محیط های صنعتی) الزامی می داند. راه حل: بلوک های ترمینال دارای درجه 1500 ولت را با فاصله بیشتر مشخص کنید یا از بلوک های ترمینال جداگانه با جداسازی مانع استفاده کنید.

اشتباه 3: کمبود MCOV SPD
بسیاری از مشخصات پروژه “SPD نوع II” را بدون الزامات صریح MCOV فهرست می کنند. تامین کنندگان ارزان ترین SPD ها را با 800V MCOV (مناسب برای سیستم های 1000 ولت) ارسال می کنند، اما برای کاربردهای 1500 ولت که حداقل 1200V MCOV مورد نیاز است، به طور فاجعه باری ناکافی هستند. راه حل: اسناد تدارکات باید به طور صریح “SPD 1500V DC با MCOV ≥1200V DC” را مشخص کنند.

حاشیه ایمنی برای رتبه بندی ولتاژ آب و هوای شدید

عوامل اصلاح دما از جدول NEC 690.7(A) حاشیه ایمنی محافظه کارانه ای را برای اکثر تاسیسات فراهم می کند. با این حال، شرایط آب و هوایی شدید - تاسیسات بیابانی با نوسانات دمایی روزانه گسترده، سایت های مرتفع بالای 2000 متر ارتفاع یا تاسیسات قطبی - به روش شناسی پیشرفته تری نیاز دارند.

پروتکل حاشیه ایمنی پیشرفته VIOX:

1. از ضریب دمای سازنده به جای جدول NEC استفاده کنید (به طور معمول حاشیه اضافی 3-5% را فراهم می کند)
2. دمای شدید آب و هوای 10 ساله را به جای شدید 50 ساله اعمال کنید (محافظه کاری بیش از حد را کاهش می دهد)
3. حاشیه ولتاژ 10% را برای رویدادهای “قوی سیاه” (سرمای بی سابقه، خطای ابزار) اضافه کنید
4. به جای تلاش برای استفاده از مقدار محاسبه شده دقیق، به رتبه ولتاژ استاندارد بعدی گرد کنید

مثال: نصب در بیابان مرتفع

• کمترین دمای ثبت شده: -28 درجه سانتیگراد (داده های سازنده)
• Voc ماژول: 48 ولت در STC
• ضریب دما: -0.31%/ درجه سانتیگراد
• طول رشته: 16 پنل

محاسبه سنتی جدول NEC 690.7(A):

• ضریب اصلاح در -30 درجه سانتیگراد: 1.21
• ولتاژ رشته: 48 ولت × 16 × 1.21 = 930 ولت DC
• رتبه 1000 ولت را انتخاب کنید (حاشیه 7%)

پروتکل پیشرفته VIOX:

• ولتاژ محاسبه شده: 48 ولت × [1 + (-0.0031) × (-28 – 25)] × 16 = 972 ولت DC
• افزودن حاشیه ایمنی 10%: 972 ولت × 1.10 = 1069 ولت DC
• انتخاب رتبه 1500 ولت (حاشیه 40%)

پروتکل پیشرفته تقریباً $180 اضافی در هر جعبه ترکیبی هزینه دارد (رتبه 1500 ولت در مقابل 1000 ولت) اما خطر رویدادهای انحراف ولتاژ را که می تواند به اینورترهای مرکزی $150,000+ آسیب برساند، از بین می برد.

مسائل مربوط به سازگاری اجزاء بین کلاس های ولتاژ

انتقال کلاس ولتاژ، چالش های سازگاری را در طول توسعه سیستم یا تعویض جزئی ایجاد می کند:

سناریو 1: توسعه سیستم از 600 ولت به 1000 ولت
سیستم اصلی: جعبه ترکیبی 600 ولت با شش رشته
طرح توسعه: اضافه کردن هشت رشته در کلاس ولتاژ 1000 ولت

مشکل: نمی توان رشته های 600 ولت و 1000 ولت را به دلیل اختلاف ولتاژ در شرایط خطا به صورت موازی در یک جعبه ترکیبی قرار داد. در طول خطا در یک رشته، جریان برگشتی از رشته های سالم می تواند از قابلیت قطع اجزای دارای رتبه 600 ولت فراتر رود.

راه حل VIOX: جعبه ترکیبی 1000 ولت جداگانه برای رشته های توسعه مستقر کنید. خروجی ها را در سطح ورودی DC اینورتر ترکیب کنید، جایی که هر دو کلاس ولتاژ می توانند با خیال راحت همزیستی داشته باشند. تأثیر هزینه: $2,400 برای جعبه ترکیبی اضافی در مقابل $8,500 برای پیکربندی مجدد کامل سیستم.

سناریو 2: تعویض قطعات در سیستم های ولتاژ مختلط
سیستم 1000 ولت قدیمی نیاز به تعویض فیوز دارد. سایت تجهیزات 1500 ولت را برای توسعه های اخیر استاندارد کرده است.

مشکل: تکنسین ها فیوزهای دارای رتبه 1500 ولت را در نگهدارنده های فیوز 1000 ولت نصب می کنند. در حالی که رتبه ولتاژ کافی است، ابعاد مکانیکی متفاوت است (14×65 میلی متر در مقابل 10×38 میلی متر)، ایجاد تماس ضعیف و نقاط شروع احتمالی قوس الکتریکی.

راه حل VIOX: موجودی قطعات یدکی جداگانه را برای هر کلاس ولتاژ با برچسب گذاری واضح حفظ کنید. اسکن بارکد را برای تأیید قطعات قبل از نصب پیاده سازی کنید.

مقایسه هزینه: مثال های واقعی

ترجمه تئوری رتبه ولتاژ به اقتصاد عملی مستلزم بررسی ساختارهای هزینه پروژه واقعی در اندازه های سیستم نماینده است.

سیستم مسکونی 8 کیلووات (معماری 600 ولت DC)

پیکربندی سیستم:

• 20 پنل @ 400 وات هر کدام = 8 کیلووات
• 2 رشته × 10 پنل در هر رشته
• ولتاژ رشته: 45 ولت × 10 × ضریب دمای 1.14 = 513 ولت DC (در محدوده رتبه 600 ولت)
• ترکیب کننده: 2 رشته، 600 ولت DC، فیوز 15 آمپر در هر رشته

تفکیک اجزا:

کامپوننت	مشخصات	هزینه واحد	مقدار	جمع کل
محفظه ترکیب کننده	پلی کربنات IP65، 16×12×6 اینچ	$85	1	$85
نگهدارنده فیوز	600 ولت، 10×38 میلی متر	$22	2	$44
فیوزهای gPV	15 آمپر، 600 ولت DC	$12	2	$24
قطع کننده مدار DC	63 آمپر، 2P-600V	$95	1	$95
ماژول SPD	نوع II، 600 ولت، 40 کیلو آمپر	$75	1	$75
شینه ها و ترمینال ها	دارای رتبه 100 آمپر	$35	1 مجموعه	$35
غدد کابل	PG16، IP65	$8	4	$32
کل هزینه تجهیزات	—	—	—	$390
نیروی کار نصب	2.5 ساعت @ $85 در ساعت	—	—	$213
کل هزینه نصب شده	—	—	—	$603
هزینه به ازای هر وات	—	—	—	$0.075/W

سیستم های مسکونی فرصت محدودی برای بهینه سازی ولتاژ فراهم می کنند به دلیل محدودیت NEC 600V. اقتصاد بر استانداردسازی قطعات و کارایی نصب متمرکز است.

سیستم تجاری 250 کیلووات (معماری 1000 ولت DC)

پیکربندی سیستم:

• 625 پنل @ 400 وات هر کدام = 250 کیلووات
• 25 رشته × 25 پنل در هر رشته
• ولتاژ رشته: 45 ولت × 25 × ضریب دمای 1.18 = 1,328 ولت DC → نیاز به محاسبه مهندس حرفه ای طبق NEC 690.7(B)(3) دارد
• جایگزین: 28 رشته × 22 پنل = 1,169 ولت DC (در محدوده محاسبه استاندارد 1000 ولت)
• ترکیب کننده ها: 2 واحد @ 14 رشته هر کدام

تفکیک قطعات (در هر جعبه ترکیب کننده):

کامپوننت	مشخصات	هزینه واحد	مقدار	جمع کل
محفظه ترکیب کننده	استیل ضد زنگ 304، 36×24×12 اینچ	$480	1	$480
نگهدارنده فیوز	1000 ولت، 14×51 میلی متر	$38	14	$532
فیوزهای gPV	20 آمپر، 1000 ولت DC	$18	14	$252
قطع کننده مدار DC	250 آمپر، 4P-1000V	$245	1	$245
ماژول SPD	نوع II، 1000 ولت، 40 کیلو آمپر	$165	1	$165
شینه ها و ترمینال ها	دارای رتبه 300 آمپر	$128	1 مجموعه	$128
غدد کابل	PG21، IP66	$15	16	$240
هزینه تجهیزات هر جعبه	—	—	—	$2,042
در مجموع دو جعبه	—	—	—	$4,084
نیروی کار نصب	14 ساعت @ $85 در ساعت	—	—	$1,190
کل هزینه نصب شده	—	—	—	$5,274
هزینه به ازای هر وات	—	—	—	$0.021/W

اگر همان سیستم در 600 ولت مستقر شود: به 42 رشته 15 پنلی نیاز دارد که مستلزم چهار جعبه ترکیب کننده است. کل هزینه تجهیزات: $6,890 (+$1,616 یا +31%).

سیستم 5 مگاواتی Utility (معماری 1500 ولت DC)

پیکربندی سیستم:

• 12,500 پنل @ 400 وات هر کدام = 5 مگاوات
• 298 رشته × 42 پنل در هر رشته
• ولتاژ رشته: 45 ولت × 42 × ضریب دمای 1.20 = 2,268 ولت DC → نیاز به محاسبات مهندس حرفه‌ای دارد.
• تعدیل‌شده: 298 رشته × 35 پنل = 1,890 ولت DC
• ترکیب‌کننده‌ها: 19 واحد @ 16 رشته‌ای (در مجموع 304 رشته)

تفکیک قطعات (در هر جعبه ترکیب کننده):

کامپوننت	مشخصات	هزینه واحد	مقدار	جمع کل
محفظه ترکیب کننده	استنلس استیل 316L، 48×36×18 اینچ	$1,250	1	$1,250
نگهدارنده فیوز	1500 ولت، 14×65 میلی‌متر	$65	16	$1,040
فیوزهای gPV	25 آمپر، 1500 ولت DC	$28	16	$448
قطع کننده مدار DC	400 آمپر، 1500 ولت هیبریدی	$1,180	1	$1,180
ماژول SPD	نوع I+II، 1500 ولت، 50 کیلوآمپر	$385	1	$385
شینه ها و ترمینال ها	دارای رتبه 500 آمپر	$295	1 مجموعه	$295
غدد کابل	M32، IP66	$22	18	$396
رابط مانیتورینگ	یکپارچه‌سازی SCADA	$420	1	$420
هزینه تجهیزات هر جعبه	—	—	—	$5,414
در مجموع 19 جعبه	—	—	—	$102,866
نیروی کار نصب	285 ساعت @ $85 در ساعت	—	—	$24,225
کل هزینه نصب شده	—	—	—	$127,091
هزینه به ازای هر وات	—	—	—	$0.025/W

اگر سیستم مشابه در 1000 ولت مستقر شود: به 500 رشته 25 پنلی نیاز دارد که مستلزم 31 جعبه ترکیب‌کننده است. کل هزینه تجهیزات: $168,400 (+$41,309 یا +32%). نیروی کار نصب: 385 ساعت (+$8,500).

مقایسه ROI: معماری 1500 ولت $49,809 در هزینه سرمایه اولیه صرفه‌جویی می‌کند. همراه با بهبود 0.3% در بازده انرژی سالانه (کاهش تلفات)، دوره بازگشت سرمایه تقریباً 14 ماه در مقابل جایگزین 1000 ولت است.

آینده‌نگری: روندهای رتبه‌بندی ولتاژ

تکامل ولتاژ در صنعت خورشیدی فراتر از استاندارد 1500 ولت امروزی ادامه دارد، که ناشی از فشار بی‌امان برای کاهش LCOE و بهبود کارایی سیستم است.

حرکت صنعت به سمت 1500 ولت به عنوان استاندارد جهانی

داده‌های بازار از Wood Mackenzie نشان می‌دهد که سیستم‌های 1500 ولت اکنون 68% از پروژه‌های جدید در مقیاس خدمات شهری را در سطح جهانی نشان می‌دهند (داده‌های 2025)، در حالی که این میزان در سال 2020، 32% بود. این منحنی پذیرش، انتقال 1000 ولت را یک دهه قبل منعکس می‌کند - در ابتدا محدود به مقیاس خدمات شهری، سپس با کاهش هزینه‌های قطعات و بلوغ زنجیره‌های تامین، به کاربردهای C&I نیز گسترش یافت.

عوامل تسریع‌کننده پذیرش 1500 ولت:

• تولیدکنندگان اینورتر مراحل ورودی 1500 ولت را برای همه اینورترهای مرکزی بالای 1 مگاوات استاندارد کرده‌اند.
• تولیدکنندگان ماژول پنل‌ها را با رتبه‌بندی Voc بهینه شده برای رشته‌های 1500 ولت (محدوده 49-52 ولت) طراحی می‌کنند.
• تامین‌کنندگان قطعات به طور فزاینده‌ای تحقیق و توسعه را بر روی محصولات دارای رتبه 1500 ولت متمرکز می‌کنند و به خطوط 1000 ولت اجازه می‌دهند بدون بهینه‌سازی بیشتر بالغ شوند.
• استانداردهای اتصال متقابل شرکت‌های برق در بازارهای کلیدی (CAISO، ERCOT، MISO) معماری 1500 ولت را از طریق فرآیندهای تأیید ساده تشویق می‌کنند.

VIOX پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2028، 1500 ولت 85% از ظرفیت جدید PV بالای 1 مگاوات را نشان خواهد داد و 1000 ولت به نگهداری سیستم‌های قدیمی و کاربردهای خاص محدود می‌شود.

سیستم‌های 2000 ولت در چشم‌انداز

کمیته فنی IEC TC 82 (سیستم‌های انرژی فتوولتائیک خورشیدی) کار استانداردسازی اولیه را برای سیستم‌های PV 2000V DC آغاز کرده است. در حالی که هنوز به صورت تجاری در دسترس نیست، چندین تولیدکننده تجهیزات اجزای نمونه اولیه را به نمایش گذاشته‌اند:

مزایای نظری 2000 ولت:

• کاهش اضافی 12-15% در هزینه‌های BOS فراتر از 1500 ولت
• رشته‌های طولانی‌تر (50-60 پنل) را در سناریوهای ماژول با راندمان بالا امکان‌پذیر می‌کند.
• کاهش بیشتر در زیرساخت جمع‌آوری DC

چالش‌های عملی که تجاری‌سازی را به تاخیر می‌اندازند:

• انرژی قوس الکتریکی: محاسبات انرژی حادثه برای خطاهای 2000 ولت از محدودیت‌های کار ایمن بدون PPE گسترده فراتر می‌رود.
• مواد عایق: به پلیمرهای عجیب و غریب و فرمولاسیون‌های سرامیکی نیاز دارند که هنوز مقرون به صرفه نیستند.
• توسعه کد: بعید است NEC 2026 به 2000 ولت بپردازد. اولین پذیرش بالقوه NEC 2029 است.

ارزیابی مهندسی VIOX نشان می‌دهد که سیستم‌های 2000 ولت ممکن است به تاسیسات بیابانی در مقیاس خدمات شهری در آب و هوای کم رطوبت محدود شوند، جایی که پروتکل‌های ایمنی پیشرفته و خدمه تعمیر و نگهداری تخصصی می‌توانند به صورت اقتصادی عمل کنند.

الزامات کد شبکه در سطح جهانی

استانداردهای ولتاژ بین‌المللی به طور قابل توجهی متفاوت است و باعث ایجاد تکه‌تکه شدن بازار می‌شود:

• اروپا (EN 50618): حداکثر 1500 ولت DC به طور گسترده پذیرفته شده است، با آلمان، فرانسه و اسپانیا که مشوق‌های تغذیه به شبکه را برای سیستم‌های 1500 ولت ارائه می‌دهند.
• چین (GB/T 37655): تا 1500 ولت DC را برای سیستم‌های بالای 1 مگاوات مجاز می‌داند. پروژه‌های یارانه‌ای دولتی به طور فزاینده‌ای 1500 ولت را اجباری می‌کنند.
• هند (مقررات CEA 2019): سقف تجاری پشت‌بام را به 1000 ولت DC محدود می‌کند. پروژه‌های خدمات شهری نصب شده روی زمین تا 1500 ولت مجاز هستند.
• استرالیا (AS/NZS 5033): حداکثر 1000 ولت DC محافظه‌کارانه برای اکثر برنامه‌ها. 1500 ولت نیاز به تایید ویژه دارد.
• خاورمیانه (استانداردهای DEWA): به طور فعال 1500 ولت را برای پارک‌های خورشیدی بزرگ ترویج می‌کند (پارک خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم به طور کامل 1500 ولت است).

برای شرکت‌های بین‌المللی EPC و صادرکنندگان تجهیزات، این مجموعه استانداردهای ناهمگون، نیاز به قابلیت تولید انعطاف‌پذیر در هر سه کلاس ولتاژ دارد. VIOX گواهینامه‌های UL، CE و TÜV را در کل مجموعه جعبه‌های ترکیب‌کننده خود به طور خاص برای رفع نیازهای چند بازاری حفظ می‌کند.

سوالات متداول

س1: چه رتبه‌بندی ولتاژی برای یک سیستم خورشیدی مسکونی نیاز دارم؟

برای خانه‌های مسکونی یک و دو خانواری در آمریکای شمالی، NEC 690.7(A)(3) حداکثر ولتاژ سیستم 600 ولت DC را بدون در نظر گرفتن پیکربندی رشته یا ولتاژ محاسبه شده اجباری می‌کند. از محاسبه حداکثر ولتاژ تصحیح شده با دما از جدول NEC 690.7(A) یا ضرایب دمای سازنده استفاده کنید تا اطمینان حاصل کنید که طول رشته شما پس از اعمال عوامل تصحیح از 600 ولت DC تجاوز نمی‌کند. یک سیستم مسکونی معمولی با پنل‌های 400 واتی (45 ولت Voc) در آب و هوای معتدل می‌تواند 10-11 پنل در هر رشته را در خود جای دهد و حاشیه ولتاژ کافی را فراهم کند. برای سیستم‌های مسکونی بزرگ‌تر که به توان بیشتری نیاز دارند، به جای افزایش طول رشته فراتر از محدودیت 600 ولت، رشته‌های بیشتری را مستقر کنید.

س2: آیا می‌توانم از جعبه ترکیب‌کننده 1000 ولت در یک سیستم 600 ولت استفاده کنم؟

Yes, using a higher-rated combiner box on a lower-voltage system is electrically safe and code-compliant, though economically inefficient. The 1000V-rated components (fuses, circuit breakers, SPDs) operate safely at 600V DC since voltage stress remains well below insulation breakdown thresholds. However, you incur unnecessary costs—1000V equipment typically costs 35-40% more than equivalent 600V-rated components due to enhanced insulation requirements and specialized materials. This approach makes sense only when standardizing equipment across mixed-voltage installations or when anticipating future system expansion to higher voltages. VIOX recommends matching voltage rating to system requirements to optimize project economics, unless standardization benefits outweigh the cost premium.

س3: چرا سیستم‌های 1500 ولت محبوب‌تر می‌شوند؟

The migration to 1500V DC systems stems from compelling economics at utility scale: installations achieve 15-20% lower LCOE compared to equivalent 1000V systems through multiple mechanisms. The higher voltage enables 50% longer strings, reducing string count by 37% and eliminating corresponding combiner boxes, DC collection cables, and installation labor. A 100MW solar farm saves $8-12 million in BOS costs when designed at 1500V versus 1000V. Additionally, lower DC current (33% reduction for equivalent power) means proportionally lower I²R losses, improving annual energy yield by approximately 0.3%. Modern utility-scale investors now mandate 1500V architecture in project RFPs specifically to maximize returns, driving widespread industry adoption despite higher component costs.

س4: چگونه می‌توانم مقدار ولتاژ مورد نیاز برای جعبه ترکیبی خود را محاسبه کنم؟

حداکثر ولتاژ سیستم را با استفاده از روش NEC 690.7 محاسبه کنید: مجموع ولتاژهای مدار باز ماژول‌های رشته خود (Voc از دیتاشیت‌ها) را در ضریب تصحیح دمایی مناسب از جدول NEC 690.7(A) بر اساس کمترین دمای محیط مورد انتظار سایت خود ضرب کنید. به عنوان مثال، یک رشته 16 پنلی با استفاده از ماژول‌های 45 ولت Voc در مکانی با کمترین دمای ثبت شده -10 درجه سانتیگراد نیاز دارد به: 16 × 45 ولت × 1.14 (ضریب تصحیح در -10 درجه سانتیگراد) = حداکثر 822 ولت DC. یک جعبه ترکیبی را انتخاب کنید که برای کلاس ولتاژ استاندارد بعدی بالاتر از مقدار محاسبه شده شما رتبه‌بندی شده باشد—در این مورد، یک جعبه ترکیبی 1000 ولت DC حاشیه کافی را فراهم می‌کند. همیشه تأیید کنید که محاسبه شما افزایش ولتاژ ناشی از دمای سرد را در نظر می‌گیرد، زیرا عدم اعمال ضرایب تصحیح، علت اصلی خرابی‌های رتبه‌بندی ولتاژ مشاهده شده در بیش از 2300 نصب میدانی ما است.

س5: اگر رتبه‌بندی ولتاژ را کمتر از حد تعیین شده انتخاب کنم، چه اتفاقی می‌افتد؟

نصب یک جعبه ترکیبی با رتبه‌بندی ولتاژ کمتر از حداکثر ولتاژ تصحیح شده سیستم شما، حالت‌های خرابی فاجعه‌بار متعددی را در شرایط سرد و آفتابی که ولتاژ ماژول به اوج خود می‌رسد، ایجاد می‌کند. عملکرد زیر ولتاژ باعث خرابی عایق در سراسر بدنه‌های نگهدارنده فیوز، ردیابی باس‌بار به محفظه و خرابی SPD در هنگام تجاوز از آستانه MCOV می‌شود. از همه مهم‌تر، قطع کننده‌های مدار DC قابلیت قطع خود را زمانی که ولتاژ از رتبه‌بندی آنها فراتر می‌رود، از دست می‌دهند—در طول یک خطا، کنتاکت‌های قطع کننده باز می‌شوند، اما قوس به دلیل ولتاژ تحمل ناکافی به طور نامحدود ادامه می‌یابد و باعث آتش‌سوزی محفظه و آسیب احتمالی ناشی از آرک فلش به پرسنل نزدیک می‌شود. داده‌های بررسی میدانی VIOX نشان می‌دهد که نرخ خرابی 100% در عرض 18 ماه برای جعبه‌های ترکیبی که بالاتر از رتبه‌بندی ولتاژ خود کار می‌کنند، با میانگین زمان خرابی 7 ماه است. ضمانت‌های تجهیزات به صراحت آسیب ناشی از اضافه ولتاژ را مستثنی می‌کنند، که این امر یک ضرر مالی غیرقابل جبران است.

س6: آیا سیستم‌های 1500 ولت برای ساختمان‌های تجاری ایمن هستند؟

Yes, 1500V DC systems can be safely deployed on commercial buildings when proper design, installation, and maintenance protocols are followed. NEC Article 690 permits voltages above 1000V DC for commercial, industrial, and utility installations when systems exceed 100kW inverter capacity and design is certified by a licensed professional electrical engineer per NEC 690.7(B)(3). The enhanced voltage requires corresponding safety measures: arc-rated PPE for all service personnel, enhanced lockout-tagout procedures, specialized arc flash labels per NFPA 70E, and increased electrical clearances. Modern 1500V equipment incorporates safety features like touch-safe terminal covers, integrated rapid shutdown for emergency de-energization, and remote monitoring to detect anomalies before catastrophic failures. Commercial building owners must ensure maintenance staff receive 1500V-specific training and implement documented safe work procedures before system energization.

س7: تفاوت هزینه بین جعبه‌های ترکیبی 600 ولت و 1500 ولت چقدر است؟

بر اساس واحد، یک جعبه ترکیبی 1500 ولت DC تقریباً 180 تا 200 درصد بیشتر از یک واحد 600 ولت معادل هزینه دارد. این افزایش قیمت به دلیل قطعات تخصصی، الزامات عایق‌بندی پیشرفته و حجم تولید پایین‌تر است. به عنوان مثال، یک جعبه ترکیبی 4 رشته‌ای مسکونی در 600 ولت تقریباً 390 دلار فقط برای تجهیزات هزینه دارد، در حالی که یک واحد 1500 ولت قابل مقایسه 720 تا 780 دلار هزینه دارد. با این حال، اقتصاد در سطح سیستم این رابطه را معکوس می‌کند—معماری 1500 ولت به دلیل طول رشته‌های طولانی‌تر به طور چشمگیری به جعبه‌های ترکیبی کمتری نیاز دارد (37 درصد کاهش در تعداد جعبه‌ها)، که باعث می‌شود سرمایه‌گذاری کل جعبه ترکیبی علی‌رغم هزینه بالاتر در هر واحد، کمتر شود. یک نصب 5 مگاواتی 19 جعبه ترکیبی در 1500 ولت (هزینه کل: 102,866 دلار) در مقابل 31 جعبه در 1000 ولت (هزینه کل: 168,400 دلار) مستقر می‌کند که نشان دهنده 65,534 دلار صرفه‌جویی است. نقطه سربه‌سر هزینه در حدود اندازه سیستم 1-2 مگاوات رخ می‌دهد، که بالاتر از آن، 1500 ولت علی‌رغم قیمت بالای قطعات، از نظر اقتصادی برتر می‌شود.