Un La scatola di combinazione FV è un involucro elettrico che raggruppa molteplici circuiti di stringa solare prima dell'inverter o del regolatore di carica. In un tipico sistema fotovoltaico, ogni stringa produce energia in corrente continua (DC). Il quadro di parallelo raccoglie le uscite di tali stringhe, fornisce funzioni di protezione e sezionamento e invia uno o più circuiti di uscita combinati verso valle.
Per opzioni specifiche di progetto, consultare Soluzioni per quadri di parallelo fotovoltaico VIOX. Questa guida spiega come funzionano i quadri di parallelo FV, quali componenti contengono, come viene solitamente organizzato il cablaggio e come scegliere la configurazione corretta per progetti solari residenziali, commerciali e su scala industriale.
Il punto fondamentale è che un quadro di parallelo non è una semplice scatola di derivazione. In un sistema fotovoltaico a più stringhe, diventa spesso il primo punto di protezione contro correnti inverse, sovratensioni, isolamento per manutenzione, monitoraggio e organizzazione del cablaggio di campo. Un quadro di parallelo scelto in modo errato può causare surriscaldamento, guasti intempestivi, malfunzionamento degli SPD o condizioni di isolamento DC non sicure. Uno scelto correttamente rende l'impianto più facile da cablare, ispezionare, proteggere e manutenere.
Se hai bisogno solo di una definizione per principianti, inizia con Cos'è un quadro di parallelo fotovoltaico?. Se la tua domanda riguarda principalmente la funzione, consulta A cosa serve una scatola di combinazione solare?. Questa pagina è la guida tecnica completa.
Risposta rapida: cosa fa una string box fotovoltaica?
Una string box fotovoltaica svolge cinque funzioni principali:
- Combina più stringhe fotovoltaiche in uno o più circuiti di uscita.
- Protegge le singole stringhe utilizzando fusibili o interruttori automatici in corrente continua dove è richiesta la protezione da sovracorrente.
- Limita la sovratensione utilizzando dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) in corrente continua.
- Fornisce isolamento o sezionamento tramite un sezionatore o interruttore-sezionatore in corrente continua.
- Semplifica il cablaggio, il collaudo, la manutenzione e il monitoraggio concentrando le connessioni delle stringhe in un unico quadro accessibile.
Nei piccoli impianti con una o due stringhe, un quadro di parallelo separato potrebbe non essere sempre necessario, poiché l'inverter potrebbe già fornire canali di ingresso e protezione sufficienti. Negli impianti commerciali e su scala industriale con molte stringhe in parallelo, un quadro di parallelo è solitamente essenziale.
Panoramica del quadro di parallelo FV
| Criterio di selezione | Cosa controllare | Perché è importante |
|---|---|---|
| Numero di stringhe | 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24 o ingressi personalizzati | Determina i terminali di ingresso, i portafusibili, i canali di monitoraggio e le dimensioni dell'involucro |
| Tensione di sistema | 600 VDC, 1000 VDC, 1500 VDC o valore nominale specifico per il progetto | Deve superare la tensione a circuito aperto della stringa massima corretta a freddo |
| Corrente di stringa | Isc del modulo, valore nominale del fusibile, portata del conduttore | Determina il dimensionamento di fusibili, interruttori, terminali e sbarre collettrici |
| Dispositivo di protezione | Fusibile gPV, interruttore magnetotermico DC o OCPD specifico per il progetto | Protegge le stringhe e i conduttori dai guasti per corrente inversa |
| Protezione contro le sovratensioni | Classe di tensione e modalità di connessione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) DC | Protegge l'ingresso dell'inverter e le apparecchiature DC dalle sovratensioni transitorie |
| Isolamento | Sezionatore DC o interruttore di manovra-sezionatore | Consente una manutenzione più sicura e il sezionamento dell'intero quadro |
| Grado di protezione dell'involucro | IP65/IP66, NEMA 3R/4/4X, resistenza ai raggi UV e alla corrosione | Determina l'idoneità per ambienti esterni, tetti, zone costiere o impianti di pubblica utilità |
| Monitoraggio | Monitoraggio opzionale della corrente di stringa, modulo di comunicazione | Aiuta a identificare stringhe guaste, ombreggiamenti, intervento dei fusibili e perdite di prestazioni |
Cos'è un quadro di parallelo fotovoltaico?
Una string box fotovoltaica è un assemblaggio elettrico lato DC utilizzato per combinare l'uscita di più stringhe fotovoltaiche. Ogni stringa è solitamente composta da diversi moduli solari collegati in serie. Quando diverse stringhe sono collegate in parallelo, le uscite vengono convogliate in una string box in modo da poter essere raccolte e indirizzate all'inverter, al regolatore di carica o all'apparecchiatura di conversione di potenza DC.
Al livello più semplice, una string box è dotata di:
- morsetti di ingresso per le stringhe FV
- protezione da sovracorrente per ogni stringa, quando richiesta
- barre collettrici o blocchi di distribuzione positivi e negativi
- protezione contro le sovratensioni
- un collegamento di messa a terra o PE
- uno o più terminali di uscita
- un involucro adatto all'ambiente di installazione
Nei sistemi più grandi, la scatola di giunzione (combiner box) può includere anche il monitoraggio della corrente a livello di stringa, sezionatori CC, indicazione di stato, porte di comunicazione o contatti di allarme remoto.
La scatola di giunzione viene spesso installata vicino all'impianto fotovoltaico per ridurre i lunghi cablaggi in parallelo. Invece di portare dodici circuiti di stringa separati fino all'inverter, l'installatore può convogliarli in un unico involucro da campo e instradare una coppia di uscita adeguatamente dimensionata verso valle.
A cosa serve una scatola di combinazione solare?
La funzione di una scatola di giunzione solare è pratica piuttosto che estetica: organizza e protegge la transizione da molte stringhe fotovoltaiche a un minor numero di circuiti di uscita.
1. Combina stringhe fotovoltaiche multiple
Ogni stringa fotovoltaica produce corrente continua. In un sistema multi-stringa, tali uscite devono essere collegate in parallelo prima di entrare nell'inverter o nel regolatore di carica. Il quadro di parallelo (combiner box) fornisce un punto controllato e accessibile in cui avviene questo collegamento in parallelo.
Senza un quadro di parallelo, gli installatori dovrebbero creare il collegamento in parallelo altrove utilizzando connettori separati, scatole di derivazione o ingressi dell'inverter. Ciò può funzionare in piccoli sistemi, ma diventa difficile da ispezionare e proteggere all'aumentare del numero di stringhe.
2. Fornisce protezione da sovracorrente a livello di stringa
Quando le stringhe sono collegate in parallelo, una stringa guasta può ricevere corrente inversa dalle stringhe sane. Il conduttore guasto e il cablaggio del modulo potrebbero non essere dimensionati per il contributo combinato di tutte le altre stringhe. I fusibili di stringa o gli interruttori magnetotermici in corrente continua vengono utilizzati per interrompere tale percorso di corrente inversa prima che i conduttori o i circuiti dei moduli vengano danneggiati.
Una verifica tecnica comune è:
Esposizione alla corrente inversa = (numero di stringhe in parallelo - 1) × Isc della stringaSe tale valore può superare la corrente nominale massima del fusibile di serie del modulo, la portata dei conduttori o il limite standard del progetto, è necessaria una protezione da sovracorrente a livello di stringa. Il requisito esatto dipende dai dati del modulo, dalle normative locali, dal sistema di messa a terra, dal design dell'ingresso dell'inverter e dallo standard di progetto.
3. Aggiunge protezione contro le sovratensioni vicino al campo fotovoltaico
Gli impianti fotovoltaici sono strutture esposte all'aperto. Lunghi tratti di cavi in corrente continua (DC), telai di montaggio metallici, attività fulminante nelle vicinanze ed eventi di commutazione possono introdurre sovratensioni transitorie nel lato DC del sistema. Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) DC all'interno del quadro di parallelo aiuta a limitare tale tensione prima che raggiunga l'inverter.
Per i sistemi solari, l'SPD deve essere selezionato in base all'architettura della tensione DC e al servizio fotovoltaico. Non scegliere un SPD basandosi solo sul valore in kA. Parametri come Ucpv o Uc, Up, In, Imax, modalità di connessione e protezione di backup sono fondamentali. Per i fondamenti più ampi sugli SPD, vedere Cos'è un dispositivo di protezione contro le sovratensioni? e la Guida ai dispositivi di protezione contro le sovratensioni DC di VIOX.
4. Fornisce isolamento per la manutenzione
Molti quadri di parallelo includono un sezionatore DC o un interruttore-sezionatore sul lato uscita. Ciò fornisce ai tecnici un punto di disconnessione chiaro prima di intervenire sul circuito di uscita del parallelo, sull'ingresso dell'inverter o sul cablaggio DC a valle.
Il sezionatore non è lo stesso dispositivo di un fusibile di stringa o di un interruttore magnetotermico DC. I fusibili e gli interruttori gestiscono la protezione da sovracorrente. Il sezionatore fornisce una commutazione intenzionale e l'isolamento per manutenzione. Per un confronto più approfondito, vedere Sezionatore CC vs Interruttore automatico CC nelle scatole di combinazione solari.
5. Semplifica l'ispezione e la risoluzione dei problemi
Quando tutti gli ingressi delle stringhe terminano in un unico quadro, i tecnici possono misurare la tensione di stringa, confrontare la corrente di stringa, ispezionare lo stato dei fusibili, controllare gli indicatori degli SPD, verificare la coppia di serraggio e risolvere i problemi delle stringhe con prestazioni inferiori in modo più efficiente.
Per i sistemi commerciali, questa manutenibilità è spesso importante quanto la riduzione iniziale del cablaggio. Una scatola di giunzione facile da aprire, etichettare, testare e isolare consente di risparmiare tempo durante l'intero ciclo di vita dell'impianto fotovoltaico.
Componenti principali all'interno di una scatola di giunzione fotovoltaica
| Componente | Funzione | Note sulla selezione |
|---|---|---|
| Terminali di ingresso stringa | Ricevono i conduttori positivi e negativi da ogni stringa fotovoltaica | Devono corrispondere alle dimensioni del conduttore, al tipo di isolamento, al metodo di terminazione e ai requisiti di coppia di serraggio |
| Fusibili o portafusibili per impianti fotovoltaici | Interruzione dei guasti da corrente inversa sulle singole stringhe | Utilizzare fusibili per fotovoltaico di tipo gPV dove richiesto; adattare la taglia del fusibile ai dati del modulo e dei conduttori |
| Interruttori automatici in corrente continua | Protezione di stringa o protezione di uscita ripristinabile alternativa | Deve essere dimensionato in corrente continua per tensione di sistema, corrente, polarità e potere di interruzione |
| Scaricatore di sovratensioni (SPD) per corrente continua | Limita le sovratensioni transitorie tra i conduttori DC e la terra (PE) | Scegliere un SPD per fotovoltaico/DC con valori corretti di Uc/Ucpv, Up, In, Imax e modalità di connessione |
| Sezionatore DC o interruttore di manovra-sezionatore | Fornisce la disconnessione manuale per la manutenzione | Deve essere classificato per corrente continua (DC) e idoneo per il carico di tensione/corrente effettivo |
| Barre collettrici positive e negative | Combinano le uscite delle stringhe protette nei circuiti di uscita principali | Deve gestire la corrente di uscita continua e le condizioni termiche |
| Barra di neutro/terra/PE o morsetto di messa a terra | Collega l'involucro e il percorso di terra dell'SPD al sistema di messa a terra | Deve fornire un percorso di messa a terra a bassa impedenza e resistente alla corrosione |
| Terminali di uscita | Collegare l'uscita CC combinata all'inverter o al regolatore di carica | Deve corrispondere alla sezione del cavo, alla portata di corrente e al metodo di cablaggio sul campo |
| Modulo di monitoraggio | Misura la corrente di stringa, la tensione, la temperatura o lo stato del dispositivo | Utile per progetti su scala industriale, commerciali e di O&M da remoto |
| Corpo dell'involucro | Protegge i componenti interni da agenti atmosferici, raggi UV, polvere, urti e corrosione | Scegliere il grado di protezione IP/NEMA e il materiale in base all'ambiente di installazione |
| Pressacavi o connettori | Sigillare i cavi in entrata e in uscita | Deve mantenere il grado di protezione dell'involucro e corrispondere al diametro del cavo |
La qualità di questi componenti è fondamentale. Nei sistemi fotovoltaici in corrente continua, terminazioni deboli, placcatura inadeguata delle barre di distribuzione, portafusibili non corretti, SPD sottodimensionati e pressacavi di bassa qualità diventano spesso i veri punti di guasto.
Panoramica dello schema elettrico
Un tipico percorso di cablaggio di una string box FV CC appare come segue:
Stringa FV 1 (+/-) -> fusibile di stringa o interruttore -> barra di distribuzione positiva/negativaIl cablaggio esatto dipende dalla configurazione di messa a terra, dal design dell'inverter, dalle normative locali e dal fatto che il combinatore protegga una o entrambe le polarità. Alcuni design prevedono il fusibile solo sul conduttore non messo a terra. I sistemi non messi a terra o senza trasformatore possono richiedere disposizioni di protezione e commutazione che variano in base al mercato e al produttore dell'inverter.
Principi di cablaggio essenziali
- Mantenere chiara la polarità. I conduttori di stringa positivi e negativi non devono essere invertiti. L'inversione di polarità può danneggiare gli SPD, i moduli di monitoraggio o gli ingressi dell'inverter.
- Proteggere ogni stringa in modo coerente. Se il progetto richiede fusibili o interruttori di stringa, ogni stringa in parallelo deve essere protetta secondo la stessa regola ingegneristica.
- Mantenere i cavi dell'SPD corti e diretti. Un cablaggio lungo dell'SPD aumenta la tensione residua durante un evento di sovratensione.
- Collegare correttamente l'involucro. Gli involucri metallici e i terminali PE devono essere collegati al sistema di messa a terra del progetto.
- Rispettare i valori di coppia di serraggio. I morsetti allentati generano calore. I morsetti serrati eccessivamente possono danneggiare i conduttori o i portafusibili.
- Etichettare ogni stringa. L'etichettatura velocizza la messa in servizio, i test I-V, la manutenzione e l'isolamento dei guasti.
Non considerare lo schema sopra riportato come un'istruzione di cablaggio universale. Si tratta di una panoramica funzionale. Il cablaggio finale deve seguire la scheda tecnica della string box, il manuale dell'inverter, i dati dei moduli e le normative elettriche vigenti.
Dimensionamento e numero di stringhe
Il dimensionamento di una string box fotovoltaica parte dall'architettura dell'impianto, non dalle dimensioni dell'involucro. La scatola corretta è determinata dal numero di stringhe collegate in parallelo, dalla tensione che le stringhe possono raggiungere in condizioni di freddo, dalla corrente che la scatola deve supportare e dai dispositivi di protezione richiesti.
Passaggio 1: Contare le stringhe fotovoltaiche
Le string box sono comunemente specificate come 2-in/1-out, 4-in/1-out, 6-in/1-out, 8-in/1-out, 12-in/1-out, 16-in/1-out o 24-in/1-out. I progetti su scala utility possono utilizzare configurazioni più grandi o personalizzate.
Non scegliere una scatola con l'esatto numero di stringhe se è probabile un'espansione futura. Una posizione di ingresso di riserva può essere utile, ma le aperture inutilizzate devono rimanere sigillate e conformi al grado di protezione dell'involucro.
Passaggio 2: Calcolo della tensione massima della stringa
La tensione a circuito aperto del modulo fotovoltaico aumenta al diminuire della temperatura. Per la selezione della tensione, utilizzare la Voc massima della stringa alla temperatura minima prevista nel sito, non la tensione nominale del sistema.
La verifica semplificata è:
Voc massima della stringa = Voc del modulo in STC × numero di moduli in serie × fattore di correzione per bassa temperaturaLa string box, i fusibili, i portafusibili, gli interruttori magnetotermici in CC, gli SPD, il sezionatore, i morsetti e le barre collettrici devono essere tutti dimensionati per tale tensione massima corretta.
Passaggio 3: Calcolo della corrente di stringa e di uscita
Ogni posizione di ingresso deve gestire la corrente della stringa. Il circuito di uscita combinato deve gestire la somma delle stringhe in parallelo. Per un combinatore a 12 stringhe, la corrente di uscita si basa sul contributo di corrente di tutte le 12 stringhe, adeguato secondo lo standard di progetto e il margine di progettazione.
La sbarra collettrice, i terminali di uscita, il sezionatore e il cavo in uscita devono essere selezionati per questa corrente combinata. Non è sufficiente che il fusibile di ogni stringa sia correttamente dimensionato se il lato di uscita è sottodimensionato.
Passaggio 4: Verificare la protezione contro la corrente inversa
La protezione da sovracorrente della stringa riguarda principalmente la corrente inversa proveniente da altre stringhe in parallelo. Una revisione pratica del progetto dovrebbe confrontare:
(N - 1) × Isccontro:
- valore nominale massimo del fusibile in serie del modulo
- portata del cavo della stringa
- Corrente nominale del fusibile o dell'interruttore
- Architettura di ingresso dell'inverter
- Normativa locale o standard di progetto
Laddove il progetto richieda fusibili, utilizzare fusibili e portafusibili per applicazioni fotovoltaiche. Laddove il progetto utilizzi interruttori in corrente continua (DC), verificare tensione, corrente, polarità, potere di interruzione e temperatura operativa.
Passaggio 5: Considerare il calore e l'ambiente
Le string box operano spesso all'aperto sotto la luce diretta del sole. Le temperature interne possono essere molto più elevate di quella ambiente. L'alta temperatura influisce su portafusibili, interruttori, morsetti, scaricatori di sovratensione (SPD), guarnizioni, elettronica di monitoraggio e isolamento dei cavi.
Per ambienti difficili, verificare:
- Resistenza ai raggi UV
- Resistenza alla nebbia salina o alla corrosione
- Requisiti IP65/IP66 o NEMA 4/4X
- Controllo della condensa
- Sigillatura dei pressacavi
- Ventilazione o dissipazione del calore
- Derating in base all'altitudine, se specificato dai produttori dei componenti
Quadri di parallelo fotovoltaici da 600V, 1000V e 1500V
La classe di tensione è una delle decisioni più importanti per i quadri di parallelo. Influisce sulla selezione dei componenti, sul rischio di arco elettrico, sulla compatibilità con l'inverter, sulla progettazione dei cavi e sull'economia del sistema.
| Classe di tensione | Uso tipico | Vantaggi | Avvertenze per la selezione |
|---|---|---|---|
| 600 VCC | Sistemi obsoleti, piccole installazioni residenziali o progetti commerciali datati | Minore sollecitazione di tensione, ampia familiarità con i componenti | Meno comune nei moderni sistemi commerciali ad alta potenza; può richiedere un numero maggiore di circuiti in parallelo |
| 1000 VCC | Sistemi commerciali su tetto, industriali e molti impianti fotovoltaici di medie dimensioni | Buon equilibrio tra lunghezza della stringa, disponibilità dei componenti e scala dell'installazione | È necessario calcolare la Voc a freddo; ogni dispositivo nel quadro deve essere dimensionato per la tensione massima effettiva |
| 1500 VCC | Impianti fotovoltaici su scala industriale e grandi impianti a terra | Stringhe più lunghe, meno circuiti in parallelo, corrente inferiore a parità di potenza, minori perdite nei cavi | Maggiore energia dell'arco in corrente continua, classi di dispositivi più rigorose, disciplina di installazione e manutenzione più esigente |
Una scatola di giunzione (combiner box) da 1000 V non è automaticamente adatta a ogni “sistema da 1000 V”. Se la tensione a circuito aperto (Voc) corretta per le basse temperature può superare i 1000 V, il progetto deve essere adeguato. Ciò potrebbe significare ridurre il numero di moduli per stringa o selezionare apparecchiature con una tensione nominale superiore, ove consentito.
Per contenuti di supporto specifici sulla tensione, consultare la guida VIOX su Tensioni nominali delle scatole di giunzione solari: 600V vs 1000V vs 1500V.
Scatola di Combinazione AC vs DC
I progetti fotovoltaici possono utilizzare sia scatole di giunzione DC che AC, ma non sono intercambiabili.
| Articolo | scatola di giunzione DC | scatola di giunzione AC |
|---|---|---|
| Posizione | Tra le stringhe fotovoltaiche e l'inverter/regolatore di carica | A valle di inverter o microinverter, a monte della distribuzione in CA |
| Tipo attuale | Corrente continua dall'impianto fotovoltaico | Corrente alternata dalle uscite dell'inverter |
| Protezione tipica | Fusibili FV, interruttori CC, SPD CC, sezionatore CC | Interruttori CA, SPD CA, sezionatore CA, morsetti di distribuzione |
| Rischio principale | Comportamento dell'arco in CC, corrente inversa, Voc a freddo, polarità | Corrente di cortocircuito AC, coordinamento neutro/terra, connessione alla rete |
| Applicazione comune | Ingresso inverter di stringa, cablaggio di campo inverter centralizzato | Sistemi a microinverter, aggregazione AC multi-inverter |
| Sostituzione del dispositivo | Non si può dare per scontato che i dispositivi AC siano idonei per la DC | Non si può dare per scontato che i dispositivi DC siano idonei per la distribuzione AC |
L'errore più pericoloso consiste nell'utilizzare dispositivi di commutazione o protezione con classificazione AC in un quadro di parallelo DC, poiché il comportamento della corrente e dell'arco elettrico è differente. Un dispositivo deve essere esplicitamente classificato per la tensione DC e il carico di corrente effettivi. Per il perimetro più ampio del dispositivo, vedere Sezionatore CC vs interruttore sezionatore CA.
Errori comuni nelle string box fotovoltaiche
| Errore | Perché crea un rischio | Buone pratiche |
|---|---|---|
| Dimensionamento basato solo sulla tensione nominale | La Voc a basse temperature può superare la tensione nominale del dispositivo | Calcolare la Voc massima corretta della stringa e dimensionare ogni componente di conseguenza |
| Utilizzo di dispositivi per corrente alternata (AC) in circuiti a corrente continua (DC) | Gli archi in corrente continua (DC) non si auto-estinguono come quelli in corrente alternata (AC) | Utilizzare fusibili, interruttori, scaricatori di sovratensione (SPD), sezionatori e morsetti certificati per corrente continua (DC) |
| Omissione della protezione da sovracorrente delle stringhe laddove richiesta | Una stringa in guasto può essere alimentata in ritorno dalle stringhe sane | Verificare l'esposizione alla corrente inversa e la corrente nominale del fusibile di serie del modulo |
| Scelta della corrente nominale del fusibile basata su stime approssimative | Fusibili errati possono causare interventi intempestivi o non proteggere i conduttori | Selezionare in base alla scheda tecnica del modulo, alla portata dei conduttori e agli standard di progetto |
| Cavi di collegamento dell'SPD troppo lunghi | Conduttori più lunghi aumentano la tensione passante effettiva | Mantenere i collegamenti degli SPD brevi, diretti e correttamente collegati al PE/terra |
| Nessun punto di isolamento in uscita | La manutenzione diventa più lenta e meno sicura | Utilizzare un sezionatore o un interruttore di manovra-sezionatore CC adeguatamente dimensionato ove richiesto |
| Sbarre collettrici o morsetti di uscita sottodimensionati | La corrente combinata può surriscaldare il lato di uscita | Dimensionare il percorso di uscita per la corrente totale dell'array e le condizioni ambientali |
| Scelta inadeguata dell'involucro | I raggi UV, l'acqua, la polvere, la salsedine e il calore degradano i componenti interni | Far corrispondere il grado di protezione IP/NEMA e il materiale all'ambiente di installazione |
| Etichettatura carente | Le squadre di manutenzione non riescono a identificare rapidamente le stringhe | Etichettare ingressi, uscite, polarità, stato dell'SPD, valori nominali dei fusibili e punti di sezionamento |
| Considerare la string box come una semplice scatola di derivazione | Mancato rispetto dei requisiti di protezione, sovratensione, isolamento e termici | Specificare il dispositivo come quadro di protezione FV, non solo come involucro per cablaggio |
Come scegliere una string box fotovoltaica
Utilizzare questa sequenza durante la selezione di un quadro di parallelo (combiner box) per un progetto reale.
1. Definire l'architettura di sistema
Iniziare dall'architettura dell'inverter o del regolatore di carica. Un progetto con inverter centralizzato solitamente richiede quadri di parallelo di campo. Un inverter di stringa con molti ingressi MPPT potrebbe richiedere meno quadri di parallelo esterni. Un sistema solare più accumulo potrebbe necessitare di diversi confini di protezione in corrente continua (DC).
2. Determinare il numero di stringhe e la configurazione degli ingressi
Contare quante stringhe devono entrare nel quadro e se ogni stringa richiede terminali positivi e negativi separati, monitoraggio e protezione. Confermare se il progetto necessita di 4, 6, 8, 12, 16, 24 ingressi o di una configurazione personalizzata.
3. Verificare la tensione massima in corrente continua (DC)
Calcolare la Voc di stringa corretta alla temperatura minima prevista per il sito. Selezionare un quadro di parallelo e i componenti interni con una tensione nominale superiore a tale valore.
4. Verificare la corrente nominale
Verificare la Isc della stringa, la taglia dei fusibili, la corrente di uscita, la portata dei conduttori, la portata delle sbarre e la corrente nominale del sezionatore. Tenere conto del funzionamento continuo e dell'elevata temperatura all'interno dell'involucro.
5. Scegliere la protezione della stringa
Decidere se il progetto utilizza fusibili FV o interruttori automatici in CC. I fusibili sono comuni nelle string box per impianti utility e commerciali. Gli interruttori in CC possono essere preferibili laddove siano utili il ripristino o la segnalazione dello stato. In ogni caso, verificare le specifiche nominali in CC.
6. Selezionare lo scaricatore di sovratensione (SPD) in CC
Scegliere un SPD per impianti FV/CC con classe di tensione, corrente di scarica, livello di protezione, indicazione di guasto e requisiti di protezione di backup corretti. Per le correnti nominali degli SPD, vedere Imax vs In negli SPD.
7. Specificare il sezionatore in CC
Se la string box include un sezionatore di uscita, verificare la tensione nominale in CC, la corrente nominale, la configurazione dei poli, la categoria di utilizzo, il tipo di maniglia sull'involucro e i requisiti di blocco. Per i fondamenti sui sezionatori, vedere Che cos'è un interruttore di isolamento CC?.
8. Adattare l'involucro al sito di installazione
I siti esterni su tetto, a terra, costieri, desertici, agricoli e di pubblica utilità sollecitano gli involucri in modi differenti. Scegliere di conseguenza il materiale, la tenuta stagna, il metodo di ingresso dei cavi, la ventilazione e la resistenza alla corrosione.
9. Decidere se è necessario il monitoraggio
Il monitoraggio a livello di stringa non è richiesto per ogni progetto, ma è utile quando i tempi di inattività sono costosi o quando i team di O&M necessitano di una rapida localizzazione dei guasti. Il monitoraggio può identificare fusibili bruciati, stringhe a bassa corrente, problemi di ombreggiamento e guasti al cablaggio.
10. Verificare standard, documentazione e collaudi in fabbrica
Una scatola di giunzione (combiner box) affidabile deve essere fornita con schema elettrico, valori nominali dei componenti, valori di coppia di serraggio, etichette, grado di protezione dell'involucro, dati dei dispositivi di protezione e documentazione dei test. Per i progetti in Nord America, verificare i requisiti di certificazione o omologazione UL applicabili. Per i progetti IEC, verificare la progettazione dell'impianto fotovoltaico e gli standard dei componenti pertinenti utilizzati dalle specifiche di progetto.
Checklist Per La Selezione
Prima di approvare una scatola di giunzione, confermare i seguenti punti:
- Il numero di ingressi delle stringhe corrisponde alla progettazione dell'array.
- La tensione nominale supera la Voc massima della stringa corretta a freddo.
- I fusibili o gli interruttori di stringa soddisfano i requisiti di protezione del modulo e dei conduttori.
- La sbarra di uscita, i morsetti e il sezionatore sono dimensionati per la corrente combinata.
- L'SPD è classificato per servizio FV/CC e per la tensione di sistema.
- Il grado di protezione dell'involucro è idoneo all'ambiente esterno.
- I pressacavi mantengono il grado di protezione IP/NEMA dell'involucro.
- I morsetti di messa a terra e PE sono correttamente dimensionati.
- Le etichette identificano polarità, stringhe, fusibili, sezionatore, SPD e uscita.
- L'accesso per la manutenzione è pratico e sicuro.
- Il fornitore può fornire disegni, schede tecniche e supporto alla configurazione specifica del progetto.
Note di installazione e manutenzione
L'installazione deve essere eseguita da personale qualificato utilizzando le istruzioni del produttore e le normative elettriche vigenti. I controlli sul campo più importanti sono solitamente semplici:
- Verificare la polarità prima di mettere sotto tensione.
- Serrare tutti i morsetti al valore specificato.
- Verificare i valori nominali dei fusibili rispetto al progetto approvato.
- Ispezionare i pressacavi e le aperture inutilizzate per verificarne la tenuta.
- Controllare gli indicatori di stato degli SPD dopo la messa in servizio.
- Misurare la tensione e la corrente delle stringhe per identificare eventuali errori di cablaggio.
- Registrare lo schema elettrico finale e le etichette delle stringhe.
Durante il funzionamento, l'ispezione periodica deve concentrarsi su scolorimenti dovuti al calore, conduttori allentati, infiltrazioni d'acqua, corrosione, fusibili bruciati, indicatori SPD guasti, etichette danneggiate e letture anomale della corrente di stringa. L'ispezione a infrarossi sotto carico può aiutare a identificare i terminali ad alta resistenza prima che si verifichino guasti.
FAQ
Cos'è un quadro di parallelo fotovoltaico?
Un quadro di parallelo fotovoltaico è un involucro lato DC che raccoglie le uscite di più stringhe solari e le combina in uno o più circuiti di uscita prima dell'inverter o del regolatore di carica. Spesso include protezione delle stringhe, protezione contro le sovratensioni, barre collettrici, terminali di messa a terra e un sezionatore DC.
Cosa fa un quadro di parallelo solare?
Combina le stringhe fotovoltaiche, le protegge con fusibili o interruttori magnetotermici in corrente continua (DC) dove richiesto, aggiunge la protezione contro le sovratensioni, fornisce un punto di sezionamento per la manutenzione e semplifica il cablaggio in campo e la risoluzione dei problemi.
Tutti i sistemi solari necessitano di una string box?
No. I piccoli sistemi con una o due stringhe possono essere collegati direttamente a un inverter se quest'ultimo dispone di terminali di ingresso e protezioni adeguati. I sistemi commerciali e di grande scala a più stringhe solitamente richiedono string box poiché il numero di stringhe, la corrente, le protezioni e le esigenze di manutenzione diventano più complessi.
Quante stringhe può gestire una scatola di giunzione?
Le configurazioni comuni includono ingressi per 2, 4, 6, 8, 12, 16 e 24 stringhe. Box più grandi o personalizzati vengono utilizzati in impianti su scala industriale. Il numero corretto dipende dall'architettura dell'inverter, dal layout dell'impianto, dalla corrente nominale e dalla strategia di manutenzione.
Cosa contiene una string box fotovoltaica?
I componenti tipici includono morsetti di ingresso per le stringhe, fusibili fotovoltaici o interruttori DC, barre di distribuzione positive e negative, scaricatori di sovratensione (SPD) DC, morsetti di messa a terra/PE, morsetti di uscita, pressacavi, corpo del quadro, etichette e, talvolta, un sezionatore DC o un modulo di monitoraggio delle stringhe.
Quale tensione nominale dovrebbe avere una string box solare?
La string box deve avere una tensione nominale superiore alla tensione massima a circuito aperto delle stringhe alla temperatura minima prevista per il sito. Non basare la scelta solo sulla tensione nominale del sistema. Nei moderni sistemi fotovoltaici, le classi comuni includono 600 VDC, 1000 VDC e 1500 VDC.
Qual è la differenza tra una scatola di giunzione (combiner box) CC e una scatola di giunzione CA?
Una scatola di giunzione CC raggruppa i circuiti delle stringhe fotovoltaiche prima dell'inverter. Una scatola di giunzione CA raggruppa i circuiti in uscita dall'inverter dopo che la corrente continua è stata convertita in alternata. I loro dispositivi di protezione, i dispositivi di manovra, la protezione contro le sovratensioni e le norme di cablaggio sono differenti.
Una scatola di giunzione fotovoltaica necessita di un SPD?
Molti impianti fotovoltaici esterni utilizzano un SPD CC all'interno o in prossimità della scatola di giunzione per limitare le sovratensioni causate da fulmini o eventi di commutazione. La necessità dipende dagli standard di progetto, dalla valutazione del rischio, dall'esposizione del sito, dai requisiti dell'inverter e dalle normative locali.
Posso utilizzare interruttori o fusibili CA in una scatola di giunzione CC?
No, a meno che il dispositivo non sia esplicitamente certificato per la tensione, la corrente e il potere di interruzione CC effettivi. Gli archi in corrente continua si comportano diversamente da quelli in corrente alternata, pertanto i dispositivi progettati solo per CA possono guastarsi pericolosamente nei circuiti fotovoltaici CC.
Come scelgo una scatola di giunzione fotovoltaica?
Inizia dal numero di stringhe, dalla tensione massima corretta a freddo, dalla corrente di stringa, dalla corrente di uscita, dai requisiti di protezione, dalla scelta dell'SPD, dalla necessità di sezionatori, dall'ambiente di installazione del quadro, dalle esigenze di monitoraggio e dai requisiti di certificazione. Successivamente, verifica la configurazione completa rispetto all'inverter, alle schede tecniche dei moduli e agli standard di progetto.
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Fonti e standard di riferimento
- Pagina VIOX attuale: La guida definitiva ai quadri di parallelo solari
- IEC 62548-1:2023+AMD1:2025 – Requisiti di progettazione per impianti fotovoltaici
- UL Solutions – Certificazione dei componenti di bilanciamento del sistema solare (BoS)
- ICC Digital Codes – Estratto NEC 690.9 Protezione da sovracorrente
