PV DC Arc-Fault Protection: NEC 690.11 vs IEC 63027

Gyors válasz

A PV DC ívhiba-védelem egy speciális biztonsági funkció, amely a fotovoltaikus áramkörökben fellépő veszélyes ívképződés észlelésére szolgál. Ezt a funkciót nem biztosítja automatikusan olvadóbiztosító, DC kismegszakító (MCB), túlfeszültség-levezető (SPD), szakaszolókapcsoló vagy hagyományos lakossági AC ívhiba-érzékelő eszköz.

A két leggyakrabban összehasonlított hivatkozás eltérő célt szolgál:

NEC 690.11 egy észak-amerikai telepítési előírás. A NEC legújabb kiadásaiban a 80 V DC vagy annál nagyobb feszültséggel működő PV rendszerek általában tanúsított PV ívhiba-védelmet igényelnek, az elfogadott NEC kiadástól, annak kivételeitől, a helyi módosításoktól és az illetékes hatóságtól (AHJ) függően.
IEC 63027:2023 egy nemzetközi termékteljesítmény- és vizsgálati szabvány azokra a berendezésekre, amelyek az 1500 V DC-ig terjedő PV áramkörökben észlelik, és opcionálisan megszakítják a DC íveket. Önmagában nem írja elő minden ország vagy minden PV projekt számára ilyen berendezés telepítését.
UL 1699B egy észak-amerikai termékszabvány, amelyet fotovoltaikus egyenáramú ívhiba-védelmi berendezésekre alkalmaznak.

A központi mérnöki szempont a következő:

A soros ív kisebb áramerősséget is hordozhat, mint a normál üzemi terhelés. A szabványos túláramvédelem ezért zárt állapotban maradhat, miközben az ív továbbra is koncentrált hőt termel.

A legfontosabb tudnivalók

A NEC 690.11 előírja a tervező számára, hogy mikor igényel védelem egy telepítés egy elfogadott NEC keretrendszer alatt; az IEC 63027 pedig tájékoztatja a gyártót vagy a vásárlót arról, hogyan osztályozzák és tesztelik a PV ívészlelő berendezéseket a hatálya alá tartozó területeken.
Az IEC 63027 vizsgálati eljárásai a következőkre összpontosítanak: soros ívek. Elismeri mind a kizárólag érzékelésre szolgáló berendezéseket, mind azokat, amelyek az érzékelést megszakítással kombinálják.
Az "AFCI" jelöléssel ellátott napelemes invertert nem szabad kizárólag a rövidítése alapján jóváhagyni. Ellenőrizze a tanúsítványát vagy vizsgálati szabványát, a védett áramkör lefedettségét, a feszültség/áram tartományt, a stringek és csatornák számát, a megszakítási módot, a firmware-t és az újracsatlakozási viselkedést.
Az inverter bemenetének megszakítása elolthatja a soros ívet a felügyelt áramútban, de nem garantálja, hogy minden lehetséges párhuzamos vagy földzárlati ív megszűnik. A védelmi architektúrának illeszkednie kell a hiba típusához.
A csatlakozók illeszkedése, a krimpelés minősége, a sorkapcsok meghúzási nyomatéka, a kábelrögzítés, a vízbehatolás elleni védelem és az üzembe helyezési jegyzőkönyvek továbbra is elengedhetetlenek. Az ívhiba-érzékelő elektronika nem kompenzálhatja a nem megfelelő napelemes telepítési gyakorlatot.

Mi az a PV DC ívhiba?

Az ív egy önfenntartó elektromos kisülés ionizált gázon keresztül. Napelemes rendszerben a napfény folyamatosan feszültség alatt tartja a modulokat, és az egyenáramnak nincs természetes áramnullátmenete, mint a váltakozó áramú hullámformának. Amint az ív stabillá válik, folyamatosan hevítheti a csatlakozó, a vezető, a sorkapocs, a csatlakozódoboz vagy a modul egy kis területét.

A gyakori kiindulási pontok a következők:

nem teljesen csatlakoztatott csatlakozó;
nem jóváhagyott csatlakozókombinációkból származó érintkezők;
helytelen vagy hiányos krimpelés;
laza gyűjtődoboz- vagy leválasztókapocs;
hajlítás, vibráció vagy nem megfelelő kábeltartás miatt eltört vezető;
kopás, állatok, UV-sugárzás vagy szerelési munkák okozta szigeteléssérülés;
nedvesség, szennyeződés vagy korrózió a csatlakozás körül;
hibás forrasztás, modul kivezetés, csatlakozódoboz vagy bypass-dióda csatlakozás.

A rendszer a hiba súlyosbodása közben is folytathatja az energiatermelést. Ez teszi az ívhiba-védelmet tűzveszély-elhárító eszközzé, nem pedig a hagyományos túlterhelésvédelem helyettesítőjévé.

Soros ív vs. párhuzamos ív vs. földzárlat

Ezek a hiba típusok összefüggenek, de nem helyettesíthetők egymással.

Hiba típusa	Áramút	Tipikus eredet	Miért reagálhat vagy miért nem reagál a hagyományos védelem	Fő tervezési válasz
Soros ív	A tervezett áramút folytonossági hiányán keresztül	Laza csatlakozó, törött vezetékér, nem megfelelő krimpelés, laza sorkapocs	Az íváramot a sztring és a terhelés korlátozza; az érték a biztosíték vagy a megszakító kioldási küszöbértéke alatt maradhat	Dedikált soros ívészlelés és tesztelt megszakítási módszer
Párhuzamos ív	Különböző potenciálú vezetők között	Szigetelés meghibásodása, sérült pozitív és negatív vezetők, szennyeződés	Az áramerősség magas lehet, de nagysága a tömb topológiájától és a rendelkezésre álló forrásutaktól függ	Túláram, szigetelési/földzárlat elleni védelem, leválasztás és hiba-specifikus megszakítás
Földzárlat	Feszültség alatt álló vezetőtől a földelt fémig vagy földelési útvonalig	Sérült kábel, vízbehatolás, becsípődött szigetelés	A hibaáram korlátozott lehet vagy olyan módon oszolhat el, amely nem működteti a hagyományos túláramvédelmi eszközt (OCPD)	Földzárlat-érzékelés, szigetelésfelügyelet, egyenpotenciálra hozás és az alkalmazandó lekapcsolás

A NEC 690.11 és az IEC 63027 szabvány fő vizsgálati hatóköre a PV DC áramkör tervezett folytonosságának megszakadása által okozott hibákra vonatkozik: soros ívek.

Ez a határvonal fontos. A Sandia kutatásai kimutatták, hogy a soros és párhuzamos ívek hasonló nagyfrekvenciás jeleket produkálhatnak, mégis a helyes megszakítási művelet eltérő lehet. A soros áramút megszakítása eloltja az adott soros ívet. Egy párhuzamos ív azonban feszültség alatt maradhat más tömbágakból, és a nem megfelelő válaszreakció az áramot a hibahelyen keresztül irányíthatja át. Ezért egy rendszer nem állíthatja, hogy szélesebb körű ívvédelemmel rendelkezik, hacsak az adott funkcionalitást kifejezetten nem értékelték.

Miért nem képes egy PV biztosíték vagy DC kismegszakító (MCB) megszakítani a soros ívet

A túláramvédelmi eszközök akkor lépnek működésbe, ha az áramerősség meghalad egy meghatározott idő-áram küszöbértéket. A soros ív impedanciát ad a normál áramúthoz. Ahelyett, hogy növelné az áramerősséget, gyakran csökkenti azt.

Vegyünk egy 9 A-t szállító sztringet normál üzemben. Ha egy sérült csatlakozó soros ívet képez, az áramerősség a működési szint közelében vagy az alatt maradhat, ahelyett, hogy a sztringbiztosíték vagy a megszakító küszöbértéke fölé emelkedne. A kis ív rés ennek ellenére elegendő helyi hőmérsékletet generálhat a szigetelés elszenesítéséhez vagy a közeli polimer anyagok meggyújtásához.

Ez az oka annak, hogy az alábbi eszközök nem biztosítanak automatikusan soros ív elleni védelmet:

Eszköz	Elsődleges funkció	Miért nem PV ívdetektor
gPV biztosíték	Megvédi a PV vezetékeket és modulokat a meghatározott túláramfeltételekkel szemben	Egy soros ív nem feltétlenül hoz létre elegendő túláramot
DC MCB vagy MCCB	Megszakítja a túlterhelési és rövidzárlati áramot a névleges DC alkalmazási tartományán belül	A termomágneses vagy elektronikus túláramérzékelés nem azonosítja automatikusan az ív karakterisztikáját
SPD	Elvezeti a tranziens túlfeszültség energiáját	Nem elemzi folyamatosan a sztringáram zaját soros ívek keresése céljából
DC leválasztó	Kapcsolást vagy leválasztást biztosít a megadott névleges értékeken belül	Működtető parancsot igényel, és normál esetben nem érzékeli az ívet
Földzárlat-érzékelő	Azonosítja a nem kívánt földzárlati áramot vagy a szigetelés romlását	A vezető-vezető soros szakadás nem feltétlenül okoz földzárlati áramot
AC AFDD/AFCI (íves hibaérzékelő készülék)	Érzékeli a meghatározott ívjellemzőket a váltakozó áramú végáramkörökben	A lakossági AC algoritmusok és termékszabványok nem határozzák meg a PV DC teljesítményt

Ezek az eszközök továbbra is szükségesek ott, ahol a tervezés megköveteli őket. Az ívhiba-védelem egy kiegészítő koordinált réteg, nem pedig helyettesítője a PV-besorolású DC áramkörvédelemnek, biztosítékoknak, túlfeszültség-védelemnek vagy biztonságos leválasztásnak.

Mit követel meg a NEC 690.11

A NEC 690.11 címe Ívzárlat-védelem (egyenáram). A legutóbbi NEC ciklusokban használt megfogalmazás szerint azok a PV-rendszerek, amelyek egyenáramú áramkörei 80 V DC vagy annál nagyobb feszültségen üzemelnek bármely két vezető között tanúsított PV ívzárlat-megszakítót vagy azzal egyenértékű védelmet biztosító tanúsított rendszerelemeket igényelnek.

A védett rendszernek képesnek kell lennie az ívképződés észlelésére és megszakítására, amelyet egy vezető, csatlakozás, modul vagy egyéb PV DC-alkatrész folytonosságának megszakadása okoz.

A NEC 690.11 egy telepítési szabály

Jogi hatálya az alábbiaktól függ:

az állam, város, közműszolgáltató vagy más hatóság által elfogadott NEC-kiadás;
helyi módosítások;
hogy az egyenáramú áramkör az adott kiadásban meghatározott épületen van-e, abban található-e, vagy ahhoz kapcsolódik-e;
hogy az adott kivétel vonatkozik-e a pontos útvonalra és létesítményre;
a berendezés tanúsítványa és a telepítési útmutató;
az illetékes hatóság (AHJ) jóváhagyása a benyújtott tervre vonatkozóan.

A legújabb szabványszövegek kivételeket tartalmaznak bizonyos napelemes (PV) áramkörökre, amelyek épületen kívül találhatók vagy meghatározott építési körülményekhez kapcsolódnak, amennyiben a vezetékeket megfelelő fém vezetékezési módszerekkel vagy föld alatt telepítik. A megfogalmazás a szabványciklusok során változott. Ne másoljon kivételt régi rajzi megjegyzésből új projektbe anélkül, hogy ellenőrizné a helyileg elfogadott kiadást.

A nagyléptékű napelemes (PV) áramellátó állomásokra további, a 691. cikk szerinti rendelkezések és projektspecifikus tűzvédelmi követelmények is vonatkozhatnak. A "földre telepített" megjelölés önmagában nem elegendő információ a megfelelőség eldöntéséhez.

A NEC 690.11 nem a gyorslekapcsolási (rapid-shutdown) szabály

A NEC 690.11 és a NEC 690.12 különböző veszélyforrásokat kezel:

Ívhiba-védelem érzékeli a veszélyes megszakítási íveket és megszakítást kezdeményez.
Gyorslekapcsolás szabályozza az épületeken lévő napelem-mezők körüli vezetők feszültségét, hogy csökkentse a beavatkozók áramütés-kockázatát.

Egy termék mindkét funkciót elláthatja, de az egyik szakasz szerinti megfelelés nem igazolja automatikusan a másik szerinti megfelelést.

Mit fed le valójában az IEC 63027:2023 szabvány

IEC 63027:2023, Fotovillamos energiarendszerek – DC ívészlelés és megszakítás, a fotovillamos rendszerek áramköreiben fellépő egyenáramú ívek észlelésére és opcionális megszakítására használt berendezésekre vonatkozik.

A közzétett hatálya három fontos korlátot határoz meg:

Vizsgálati eljárásokat biztosít az észleléshez soros ívek a fotovillamos áramkörökben.
Foglalkozik az ívek megszakítására használt berendezések válaszidejével.
Kiterjed azokra a berendezésekre, amelyek olyan fotovillamos rendszerekhez csatlakoznak, ahol a maximális fotovillamos forrásáramkör feszültsége nem haladja meg a 1500 V DC értéket.

Ez egy termékszabvány, nem pedig egyetemes telepítési előírás. A nemzeti vezetékezési szabályok, építési előírások, pályázati specifikációk, biztosítói követelmények vagy a helyi hatóságok döntik el, hogy hol és mikor kötelező az ívhiba-védelem telepítése.

AFD, AFI és AFPE

Az IEC terminológia különválasztja az érzékelési és a megszakítási funkciókat:

Fogalom	Jelentése	Funkció
AFD	Ívhiba-érzékelő	Érzékeli az ívet, és létrehozza a megfelelő jelzést vagy parancsot
AFI	Ívhiba-megszakító	Parancsot kap és megszakítja az íváram útját
AFPE	Ívhiba-védelmi berendezés	Az ívészlelést és a megszakítást teljes körű védelmi funkcióként egyesíti
AFS	Ívhiba-érzékelő	Az észlelési architektúrához tartozó érzékelőelem vagy csatorna

Ez a megkülönböztetés megelőz egy gyakori beszerzési hibát: egy Az AFD képes ív észlelésére anélkül, hogy azt önállóan megszakítaná.. Ha a termék csak észlelésre szolgál, a projektnek meg kell határoznia a kompatibilis AFI-t, a kommunikációs kapcsolatot, a biztonsági (fail-safe) működést és az ellenőrzött, teljes rendszert.

Az osztályozás és a lefedettség lényeges szempontok.

Az IEC 63027 szerinti osztályozás célja a gyakorlati telepítési jellemzők leírása, beleértve:

a PV-rendszeren belüli védelmi lefedettséget;
az integrált, önálló vagy elosztott megvalósítást;
a kizárólag észlelő, illetve az észlelő és megszakító funkció közötti különbséget;
a maximális felügyelt stringek és bemenetek számát;
az érzékelőcsatornák vagy szenzorok száma és kiosztása;
a működés utáni visszakapcsolási mód.

Két inverter is hirdetheti az "IEC 63027 ívészlelés" funkciót, miközben eltérő számú sztringet, különböző vezetőkeresztmetszeteket vagy eltérő megszakítási funkciókat fednek le. Szerezze be az adott modellre és firmware-re vonatkozó osztályozást és vizsgálati bizonyítványt, ahelyett, hogy egy termékcsaládra vonatkozó prospektust fogadna el.

NEC 690.11 vs IEC 63027 vs UL 1699B

Tétel	NEC 690.11	UL 1699B	IEC 63027:2023
Dokumentum szerepe	Elektromos szerelési szabályzat követelménye	Észak-amerikai termékbiztonsági szabvány	Nemzetközi termékteljesítmény- és vizsgálati szabvány
Fő felhasználási terület	Meghatározza, hogy mikor kötelező a listázott PV DC ívhiba-védelem az elfogadott NEC joghatóság alatt	Támogatja a PV DC ívhiba-védelmi berendezések értékelését/listázását	Osztályozza és teszteli a PV DC ívészlelő és opcionális megszakító berendezéseket
Jogi hatály	Akkor lép érvénybe, ha elfogadták, és az illetékes hatóság (AHJ) értelmezi	Releváns a listázás, a specifikáció és a szabványoknak való megfelelés révén	Szerződéses vagy jogi szempontból akkor válik relevánssá, ha egy piac, telepítési szabályzat vagy projektspecifikáció elfogadja
Feszültséghatár	A legújabb kiadások a vezetőszálak között 80 V DC vagy annál nagyobb feszültséget alkalmaznak, a kiadástól és a kivételektől függően	Használja a termék megadott hatókörét és névleges értékeit	PV forráskörökhöz csatlakoztatott berendezések 1500 V DC-ig
Elsődleges hibaforrás	A tervezett folytonosság megszűnése által okozott soros ív	PV DC ívhiba-védelem a szabvány hatókörén belül	Vizsgálati eljárások a soros ív érzékelésére és a megszakítási válaszidőre
Megszakítás	A védelmi eredmény részeként szükséges	A felsorolt védelmi funkció részeként értékelve	Berendezési szinten opcionális: az AFD csak érzékelhet; az AFPE megszakítást is tartalmaz
Projekt dokumentáció	Alkalmazott szabvány, rajzok, felsorolt berendezések, utasítások, hatósági (AHJ) jóváhagyás	Tanúsítási nyilvántartás és típusjelölések	Besorolás, tanúsítvány/vizsgálati igazolás, névleges értékek, firmware és telepítési korlátozások

Az UL Solutions az UL 1699B szabványt határozza meg a fotovoltaikus egyenáramú ívhiba-védelem szabványaként. A "megfelel a NEC 690.11-nek" állítást ezért a megfelelő tanúsítvánnyal vagy felsorolt egyenértékű rendszerelemekkel kell alátámasztani, nem csupán egy belső ívérzékelő algoritmussal.

Az IEC 63027 nem azonos az IEC 62606 szabvánnyal

A hasonló terminológia félrevezetheti a vásárlókat:

IEC 62606 az ívhiba-érzékelő eszközökkel (AFDD) foglalkozik háztartási és hasonló váltakozó áramú áramkörök esetében.
IEC 63027 fotovillamos rendszerek egyenáramú ívészlelő és megszakító berendezéseivel foglalkozik.

Egy, az IEC 62606 szerint tesztelt lakossági váltakozó áramú AFDD nem alkalmas automatikusan 1000 V-os vagy 1500 V-os PV-sztringekhez. A hullámforma, a forrás viselkedése, a kapcsolási zaj, a szigetelési rendszer, a környezeti feltételek és a megszakítási problémák eltérőek.

A váltakozó áramú végponti áramkörök eszközosztályával kapcsolatban lásd a VIOX külön útmutatóját a IEC 62606 AFDD védelemről.

Hol helyezhető el a napelemes ívhiba-védelem

A megfelelő elhelyezés a tesztelt védelmi lefedettségtől, a tömb topológiájától, a sztringek számától és a megszakítási módtól függ.

Inverterbe integrált védelem

Az érzékelő egy vagy több DC bemenetet elemez, és az inverter vagy a hozzá tartozó kapcsolóberendezés az észlelést követően megszakítja az áramutat.

Előnyök

kevesebb külső alkatrész;
hozzáférés az MPPT- és áramadatokhoz;
eseménynaplózás és távdiagnosztika is rendelkezésre állhat;
gyakori a sztringinverteres kialakításoknál.

Megoldandó kérdések

Hány string csatlakoztatható az egyes felügyelt bemenetekre?
Minden string külön-külön kerül felügyeletre, vagy több stringet összevonnak egy érzékelő előtt?
Az inverter bemenetének megszakítása feszültségmentesíti a teljes védett szakaszt?
A funkció függ-e egy adott firmware-verziótól vagy beállítástól?
A napelemmező, a gyűjtődoboz és az inverter közötti kábelkeresztmetszet mekkora része tartozik a tesztelt lefedettségbe?

Gyűjtődoboz (combiner box) vagy string szintű védelem

A napelemmezőhöz közelebbi érzékelés javíthatja a hiba lokalizációját és csökkentheti az egy érzékelőcsatorna által felügyelt stringek számát. Az AFD vagy AFPE integrálható egy A PV kombináló doboz vagy dedikált string-berendezésként telepítve.

Ennek az architektúrának figyelembe kell vennie a következőket:

a párhuzamos stringek száma;
az ép stringekből a hiba irányába folyó áram;
az érzékelők kiosztása és a csatornák függetlensége;
az egyenáramú megszakítási feszültség és polaritás;
a környezeti hőmérséklet és a tokozás védettsége;
a kommunikációs és segédtápellátási hiba;
koordináció a soros biztosítékokkal, szakaszolókkal és az inverter vezérlésével.

Egy szabványos gyűjtődoboz nem válik automatikusan AFPE-vé csupán azért, mert biztosítékokat, túlfeszültség-levezetőt (SPD) és DC-kapcsolót tartalmaz.

Modulszintű vagy elosztott védelem

Az elosztott érzékelők vagy megszakítók szűkíthetik a védett zónát és javíthatják a lokalizációt. Ugyanakkor növelik az alkatrészek számát, a tetőn lévő eszközök kitettségét, a kommunikáció összetettségét és a csereigényt.

A projekt során ellenőrizni kell, mi történik, ha:

egy modul eszköz elveszíti a tápellátást vagy a kommunikációt;
csak a sztring egy része szakad meg;
a központi vezérlő nem elérhető;
a firmware-verziók eltérőek az eszközök között;
a párhuzamos hiba a szomszédos stringekből továbbra is feszültség alatt marad.

AFCI koordinálása biztosítékokkal, megszakítókkal, túlfeszültség-levezetőkkel (SPD) és szakaszolókapcsolókkal

A teljes körű PV DC védelmi tervezés minden egyes védelmi réteghez egy feladatot rendel.

Védelmi réteg	Érzékel vagy vezérel	Koordinációs kérdés
Sztringbiztosító	Visszáram és meghatározott túláram állapotok	A névleges értéke koordinálható-e a modul maximális soros biztosíték-értékével és a párhuzamos string áramával?
DC megszakító	Túlterhelés-/zárlatvédelem és kapcsolás a megadott értékek szerint	Rendelkezik-e névleges PV DC feszültségre, polaritásra, hibaáramra és idő-áram karakterisztikára vonatkozó besorolással?
SPD	Villám indukálta és kapcsolási túlfeszültség	Megfelel-e az SPD a PV feszültségarchitektúrának és a földelési elrendezésnek?
DC leválasztó	Kézi vagy vezérelt kapcsolás/leválasztás	Képes-e megszakítani a deklarált DC terhelést, és része-e az AFPE megszakítási útvonalának?
Földzárlat-/szigetelésfelügyelet	Szivárgóáram vagy szigetelésromlás	Milyen hibák maradhatnak észrevétlenek egy földelés nélküli vagy funkcionálisan földelt tömbben?
AFD/AFPE (Ívhiba-érzékelő/Ívhiba-megelőző berendezés)	Soros ív karakterisztika és tesztelt megszakítási válaszidő	Mely áramköri szakaszokat, sztringszámot, működési tartományt és hibaforgatókönyveket fedi le?

Az AFPE vezérelhet invertert, mágneskapcsolót, félvezetős kapcsolót vagy PV-minősítésű DC leválasztó eszköz a soros áramút megszakításához. A végrehajtó eszköznek az értékelt architektúra részét kell képeznie. Egy független DC megszakítóhoz utólagosan hozzáadott segédkioldó önmagában nem biztosítja az IEC 63027 vagy UL 1699B szerinti teljesítményt.

Hogyan hoznak létre soros íveket a PV-csatlakozók és végződések

A PV-csatlakozók gyakori aggodalomra adnak okot, mivel kis érintkezési felületüket kültéri hőmérséklet-ingadozás, nedvesség, kábelmozgás és hosszú élettartam jellemzi.

Különböző márkájú csatlakozók párosítása

Az "MC4-kompatibilis" jelölésű termékek nem feltétlenül minősülnek egyetlen csatlakozópárnak. Az érintkező geometriája, a bevonat, a rugóerő, a tömítés összenyomódása, a tűréshatárok, a tömszelence méretei és az összeszerelő szerszámok eltérőek lehetnek. Kizárólag a modul, a csatlakozó és a projekt dokumentációja által engedélyezett csatlakozókombinációkat használja.

Helytelen krimpelés

A nem megfelelő présszerszám, az elkopott szerszámok, a helytelen csupaszítási hossz, a nem támogatott kábelméret vagy a nem teljesen behelyezett vezető nagy ellenállású kötést eredményezhet. Önmagában a húzóvizsgálat nem igazolja az alacsony elektromos ellenállást, míg az elektromos vizsgálat önmagában nem igazolja a mechanikai rögzítettséget. Kövesse a csatlakozó gyártójának teljes összeszerelési és ellenőrzési folyamatát.

Laza csatlakozások és sérült kábelek

A gyűjtődobozok csatlakozói, a biztosítéktartók, az egyenáramú kapcsolók és az inverterbemenetek gyenge csatlakozásokat fejleszthetnek ki, ha a vezetők előkészítése, a meghúzási nyomaték vagy a húzásmentesítés nem megfelelő. A modulok alatti kábelkopás soros szakadásokat és szigetelési hibákat is okozhat.

A jó ívhiba-megelőzés ezért már az elektronika előtt elkezdődik:

kizárólag dokumentált csatlakozókombinációkat használjon;
kalibrált és előírt krimpelőszerszámokat használjon;
tartsa be az adott komponensre vonatkozó sorkapocs-meghúzási nyomatékértékeket;
a kábeleket éles peremektől és állóvíztől távol rögzítse;
tartsa be a hajlítási sugarat és a húzásmentesítést;
dokumentálja a stringek és csatlakozók telepítési adatait;
az utólagos módosításokat és a csatlakozócseréket az eredeti telepítéssel azonos gondossággal ellenőrizze.

PV ívhiba-védelem üzembe helyezése

Az üzembe helyezésnek igazolnia kell mind a védelmi funkciót, mind a telepítési környezetet anélkül, hogy ellenőrizetlen ívet hozna létre.

Jegyzőkönyv:

inverter, AFD, AFI és AFPE típusszámok;
listázás vagy IEC besorolás és tanúsítvány hivatkozás;
firmware és engedélyezett védelmi beállítások;
maximális korrigált sztring üresjárati feszültség;
üzemi áramtartomány és sztringek száma bemenetenként;
érzékelő/csatorna leképezés;
védővezető-keresztmetszetek;
megszakító eszköz és vezérlési útvonal;
riasztási, eseménynaplózási, kommunikációs és alaphelyzetbe állítási viselkedés;
csatlakozócsaládok, krimpelőszerszámok, nyomatékadatok és ellenőrzési eredmények.

Kizárólag a gyártó által jóváhagyott funkcionális tesztelési vagy üzembe helyezési módszert alkalmazza. Ne hozzon létre rögtönzött élő DC ívet a működés igazolására. A szigetelési ellenállás- és folytonossági vizsgálatoknak szintén követniük kell az inverter, az optimalizáló, a túlfeszültség-levezető (SPD) és az ívhiba-érzékelő (AFPE) utasításait, hogy a tesztfeszültség ne kerüljön olyan csatlakoztatott elektronikára, amely azt nem viseli el.

Napelemes AFCI-kioldások hibaelhárítása

Az ívhiba miatti kioldást potenciálisan valós vezetékezési hibaként kell kezelni, amíg a vizsgálat mást nem igazol. Az ellenőrzés nélküli ismételt alaphelyzetbe állítás újra feszültség alá helyezhet egy sérült csatlakozást.

A bizonyítékokból induljon ki, ne a beállítás letiltásából

Szakképzett személyzetnek kell átvizsgálnia:

a pontos eseménykódot és időbélyeget;
az érintett MPPT bemenetet, sztringet, csatornát vagy érzékelőt;
az egyenáramú (DC) feszültséget és áramerősséget a művelet előtt;
az időjárási és besugárzási viszonyokat;
az inverter kapcsolási, hálózati vagy kommunikációs eseményeit;
a közelmúltbeli karbantartást, modulcserét vagy kábelezési munkálatokat;
az ugyanazon hiba előzményeit, hogy az csatornák között vándorolt-e, vagy egy adott sztringben maradt.

Ezt követően kövesse a berendezés gyártójának leválasztási és diagnosztikai folyamatát. Ellenőrizze a csatlakozókat, krimpeléseket, sorkapcsokat, kábelvezetést, vízbehatolást, kopási pontokat, összegző egységeket és az egyenáramú (DC) leválasztó kapcsolókat. A látható égésnyomok hiánya nem bizonyítja, hogy nem történt időszakos ívhúzás.

A nem kívánt működés forrásai

Az észlelési algoritmusoknak meg kell különböztetniük az ív keltette zajt a normál nagyfrekvenciás viselkedéstől. A kihívást jelentő körülmények közé tartozhatnak:

az inverter kapcsolási spektrumai;
az MPPT működési átmenetei;
hosszú DC kábelnyomvonalak és a szomszédos sztringek közötti csatolás;
DC/DC konverterek vagy modulszintű teljesítményelektronika;
külső elektromágneses interferencia;
instabil csatlakozók, amelyek a látható károsodás előtt valós, szakaszos zajt generálnak;
helytelen érzékelő-hozzárendelés vagy nem támogatott sztringkonfiguráció;
elavult vagy nem megfelelő firmware.

A korrekciós intézkedés nem az érzékenység automatikus csökkentése vagy az AFCI letiltása. Először szüntesse meg a fizikai hibákat, ellenőrizze a támogatott tömbkonfigurációt, és csak a gyártó által jóváhagyott firmware-t és beállításokat alkalmazza.

Napelemes AFCI és AFPE beszerzési ellenőrzőlista

Vevői kérdés	Kért bizonyítékok
Melyik piaci követelmény teljesül?	Elfogadott NEC-záradék és minősítés, IEC 63027 szerinti osztályozás/vizsgálati igazolás, vagy megnevezett helyi telepítési követelmény
A termék AFD vagy komplett AFPE?	Funkcionális blokkdiagram, amely azonosítja az érzékelőt, a megszakítót, a kommunikációs útvonalat és a segédtápot
Melyik áramköri szakasz védett?	Lefedettségi diagram a moduloktól a kombináló dobozon át az inverter bemeneteiig
Melyek az elektromos határértékek?	Maximális PV-feszültség, Voc-tartomány, Vmpp-tartomány, Isc, Impp, polaritás és környezeti teljesítménycsökkentés (derating)
Hány string és bemenet támogatott?	Maximális sztringek száma bemenetenként, bemenetek száma érzékelőnként és független csatornák száma
Hogyan történik az ívoltás?	AFI típus, DC megszakítási teljesítmény, parancsútvonal és hibaállapot-viselkedés
Milyen típusú hiba kerül tesztelésre?	Soros ív tesztelési hatóköre, valamint az esetlegesen külön értékelt párhuzamos ív vagy földzárlat funkciók
Hogyan történik az újrakapcsolás vezérlése?	Kézi/automatikus szabályok, reteszelési viselkedés, ellenőrzési követelmények és eseménynaplózás
Befolyásolja-e a firmware a megfelelőséget?	Hitelesített firmware-verzió, változáskezelési szabályzat, frissítési eljárás és beállítási korlátozások
Hogyan történik a zavaró események kezelése?	EMC-vizsgálatok, támogatott topológia, diagnosztikai naplók, szervizelési eljárás és műszaki támogatás
Milyen tanúsítványok érvényesek?	Tanúsítványszám, kibocsátó szerv, pontos modell, gyártási hely (ha releváns) és aktuális állapot
Hogyan történik a rendszer üzembe helyezése?	Jóváhagyott vizsgálati eljárás, nyilvántartások, riasztások, kommunikáció és karbantartási utasítások

Kerülje azokat a specifikációkat, amelyek csak annyit mondanak, hogy "az inverternek tartalmaznia kell AFCI-t". Ez a kifejezés nem határozza meg a szabványt, a védett zónát, a felügyelt sztringek számát, a megszakítási funkciót vagy az elfogadási bizonyítékot.

Gyakori Specifikációs Hibák

Az NEC 690.11 és az IEC 63027 szabványok egyenértékű dokumentumként való kezelése

Az egyik egy telepítési előírás, a másik pedig egy termékteljesítményre és vizsgálatra vonatkozó szabvány. Egy projekt hivatkozhat mindkettőre, de azok különböző kérdésekre adnak választ.

Annak feltételezése, hogy az észlelés mindig megszakítással jár

Az IEC 63027 hatálya alá tartozhatnak kizárólag észlelésre szolgáló berendezések is. Ellenőrizze, hogy a szállított rendszer AFD vagy teljes körű AFPE-e.

Csak az inverter DC bemeneteinek számbavétele

A fizikai bemenetek száma nem igazolja a független ívérzékelők vagy a felügyelt stringek számát. Kérje be a besorolást és a csatornatérképet.

Szabványos DC megszakító használata “napelemes AFCI-ként”

Egy DC megszakító csak akkor hajthat végre kioldási parancsot, ha az adott funkcióra alkalmas, és egy értékelt rendszerbe integrálták. A hagyományos túláramvédelmi eleme nem észleli automatikusan a soros ívet.

A védelem kikapcsolása ismételt kioldások után

Egy érintkezési hiba vagy kábelsérülés ívszerű jeleket produkálhat, mielőtt a hő okozta károsodás nyilvánvalóvá válna. A védelmi beállítások módosítása előtt vizsgálja meg az áramkört és a támogatott konfigurációt.

Az ívhiba és az ívfény összetévesztése

A napelemes ívhiba-védelem célja az olyan tartós, nem szándékos ívek észlelése, amelyek tüzet okozhatnak. Az ívfény-elemzés a nagy energiájú hibaesemények során fellépő termikus energiával és a munkavállalók kitettségével foglalkozik. Bár mindkettő az ívképződés fizikájával kapcsolatos, nem ugyanaz a vizsgálati terület vagy védelmi funkció.

GYIK

Előírja-e az IEC 63027 az AFCI használatát minden napelemes telepítésnél?

Nem. Az IEC 63027 egy termékvizsgálati és teljesítményszabvány. A telepítési követelményeket a nemzeti szabályozások, a helyi előírások, a projektspecifikációk, a biztosítók vagy az illetékes hatóságok határozzák meg.

Alkalmas-e egy IEC 62606 szerinti AFDD napelemes DC stringhez?

Önmagában az IEC 62606 alapján nem. Ez a szabvány a hatálya alá tartozó AC AFDD alkalmazásokkal foglalkozik. A napelemes DC berendezések megfelelő feszültség-, forrásáramkör-, észlelési-, megszakítási- és környezeti értékelést igényelnek, mint például a vonatkozó IEC 63027 szerinti igazolást.

Vonatkozik-e az NEC 690.11 minden földre telepített napelemes rendszerre?

Nem feltétlenül. Az alkalmazhatóság az elfogadott NEC kiadástól, az áramköri feszültségtől, az épületekkel való kapcsolattól, a vezetékezési módtól, a 690. vagy 691. cikkely szerinti kivételektől, a helyi módosításoktól és az illetékes hatóság (AHJ) értelmezésétől függ. Vizsgálja meg az adott projektet ahelyett, hogy csak a "földi telepítés" címkére hagyatkozna."

Képes-e az inverterbe integrált AFCI megvédeni a gyűjtődobozon (combiner box) keresztül csatlakoztatott sztringeket?

Csak a minősített konfigurációján belül. Ellenőrizze a maximális párhuzamos sztringek számát, az érzékelők kiosztását, a védett vezeték hosszát és zónáját, a gyűjtő elrendezését és a megszakítási útvonalat. A tesztelt határértéknél több sztring összekapcsolása megváltoztathatja az ívjel erősségét és a hibaáram útját is.

Helyettesíti-e a napelemes biztosíték vagy a DC kismegszakító (MCB) a napelemes AFCI-t?

Nem. Ezek az eszközök meghatározott túláramállapotok ellen védenek. A soros ív a működési küszöbértékük alatt maradhat, ezért szükség lehet dedikált ívészlelésre.

Mi a különbség a napelemes AFCI és az AFPE között?

A napelemes AFCI az észak-amerikai terminológiában elterjedt kifejezés a napelemes ívhiba-megszakításra. Az AFPE az IEC terminológiája az ívhiba-észlelést és -megszakítást kombináló berendezésekre. Mindig ellenőrizze az alkalmazandó szabványt és funkciót, ahelyett, hogy az betűszavakat univerzálisan felcserélhetőnek tekintené.

Szükségük van a mikroinverteres rendszereknek NEC 690.11 szerinti védelemre?

Számos mikroinverter-architektúra az egyes modulok DC-köreit a NEC feszültségküszöb alatt tartja, de a válasz az adott áramköri feszültségtől és az alkalmazott szabványtól függ. Ellenőrizze a berendezés architektúráját és az illetékes hatóság (AHJ) követelményeit.

Az AFCI-kioldás távolról visszaállítható?

Csak akkor, ha a termék, a vonatkozó szabvány/minősítés, a telepítési szabályok és az üzemeltetési eljárás ezt lehetővé teszi. A távoli visszaállítás nem kerülheti meg a kötelező ellenőrzést, és nem használható a feltételezetten sérült csatlakozás ismételt feszültség alá helyezésére. Ellenőrizze a megadott visszakapcsolási módszert és az eseménynaplót.

Végső mérnöki szabály

A PV DC ívhiba-védelmet úgy kell meghatározni, mint rendszerszintű funkciót, nem pedig mint egy hárombetűs jellemzőt az inverter prospektusában.

NEC projektek esetén ellenőrizze az alkalmazott NEC 690.11 verziót, a 80 V-os áramköri határértéket, az érvényes kivételeket, a berendezések tanúsítványait, a vezetéknyomvonalat és az illetékes hatóság (AHJ) jóváhagyását. IEC projektek esetén ellenőrizze, hogy a berendezés AFD vagy AFPE típusú-e, az IEC 63027 szerinti besorolását, a feszültség-/áramtartományt, a felügyelt stringeket és csatornákat, a védett zónát, a megszakítási módot, a firmware-t és az újracsatlakozási viselkedést.

Ezt követően hangolja össze ezt a funkciót a PV biztosítékokkal, DC megszakítókkal, túlfeszültség-levezetőkkel (SPD), szakaszolókkal, földzárlat-védelemmel, csatlakozókkal, kábelnyomvonalakkal és az üzembe helyezési jegyzőkönyvekkel. Egy biztosíték, DC MCB, SPD vagy szakaszoló továbbra is hasznos, de egyik sem tekinthető dedikált PV soros ívvédelemnek, hacsak a teljes rendszert nem értékelték erre a funkcióra.