Come dimensionare i fusibili FV e i sezionatori DC secondo la norma NEC 690

Il dimensionamento del sezionatore FV è non universale Isc × 1,56 calcolo. Il metodo difendibile consiste nel mantenere separate quattro decisioni:

1. Calcolare la corrente massima del circuito secondo l'edizione del NEC adottata localmente.
2. Decidere se la protezione da sovracorrente è richiesta, quindi dimensionare l'OCPD se lo è.
3. Selezionare il Sezionatore DC per la corrente massima del circuito, la tensione massima, la funzione di commutazione richiesta e le condizioni ambientali.
4. Verificare la documentazione completa del prodotto e dell'assemblaggio: omologazione, marcature, SCCR, disposizione dei poli, involucro, morsetti dei conduttori e istruzioni del produttore.

Il valore familiare 156% deriva da due passaggi 125% in un percorso comune NEC: prima dalla corrente di cortocircuito del modulo alla corrente massima del circuito, poi dalla corrente massima del circuito a una taglia nominale OCPD convenzionale. Il secondo fattore non è automaticamente un fattore di taglia nominale del sezionatore.

Confine di progettazione: Le edizioni NEC e gli emendamenti locali vengono adottati secondo calendari differenti. Utilizzare l'edizione applicata dall'autorità competente (AHJ), le istruzioni del modulo e dell'inverter, le condizioni dell'apparecchiatura omologata e il registro di progettazione del progetto. Questo articolo spiega la struttura decisionale; non si tratta di un progetto timbrato.

Il modello di dimensionamento a quattro corsie

Corsia	Sbagliata	Uscita principale	Non confonderlo con
Corrente di circuito	Qual è la corrente massima NEC per questo circuito di sorgente, uscita o ingresso?	Massima corrente di circuito	Dimensione del fusibile o valore nominale in ampere dell'interruttore a catalogo
Conduttori e OCPD	È richiesta una protezione da sovracorrente e quale valore nominale può accettare il circuito completo?	Portata dei conduttori e valore nominale/posizionamento dell'OCPD	Sezionatore sotto carico
Sezionatore	Quali sono la corrente, la tensione, il servizio di manovra, i poli, il grado di protezione dell'involucro e i morsetti richiesti?	Specifica del sezionatore	Una funzione di sgancio di un fusibile o di un interruttore automatico
Approvazione e capacità di interruzione in caso di guasto	Il dispositivo o l'assieme specifico è idoneo per il mercato e per la corrente di guasto disponibile?	Certificazione, evidenza di SCCR/potere di interruzione, marcature, documenti	Un logo di conformità agli standard o una brochure di famiglia di prodotto

Input richiesti prima del calcolo

Non iniziare con un catalogo di interruttori. Raccogli prima i dati del circuito.

Ingresso	Perché è importante	Fonte di prova
Isc e Voc del modulo	Valori iniziali per i calcoli di corrente e tensione	Scheda tecnica/targhetta esatta del modulo
Valore massimo del fusibile in serie	Vincolo superiore sull'OCPD del circuito di sorgente	Scheda tecnica/targhetta del modulo
Moduli in serie per stringa	Stabilisce la tensione a circuito aperto della stringa	Progettazione dell'array
Stringhe in parallelo nel punto in fase di dimensionamento	Stabilisce l'esposizione alla corrente combinata e alla corrente inversa	Schema unifilare
Temperatura minima prevista	Utilizzato per la tensione FV massima	Base di progettazione del sito e metodo NEC
Limiti dell'inverter o del convertitore DC-to-DC	Può influire sul metodo di calcolo consentito, sul backfeed e sulla compatibilità delle apparecchiature	Istruzioni specifiche del prodotto
Tipo di conduttore, classe di temperatura e installazione	Necessario per portata di corrente, correzione e regolazione	Metodo di cablaggio e dati del conduttore
Altre fonti collegate	La rete, la batteria o le fonti in parallelo possono modificare la corrente disponibile e il posizionamento dell'OCPD	Architettura completa del sistema
Corrente di guasto disponibile	Necessario per le correnti di interruzione e i valori nominali di cortocircuito	Studio ingegneristico o calcolo validato
Funzione di sezionamento	Interruzione del carico, isolamento dell'apparecchiatura, isolamento per manutenzione o altra funzione definita	Relazione di progetto e normativa adottata
Ambiente, involucro, altitudine e montaggio	Può modificare la corrente utilizzabile e l'idoneità ambientale	Condizioni del sito e istruzioni del prodotto
Mercato di riferimento e AHJ	Determina il codice adottato e la certificazione/evidenza richiesta	Requisiti del progetto

Se la questione aperta riguarda dove l'appartenenza del sezionatore piuttosto che la sua classificazione, iniziare con la guida alla posizione del sezionatore solare.

Passaggio 1: Calcolare la corrente massima del circuito FV

Per un circuito sorgente FV convenzionale che utilizza il metodo della corrente di cortocircuito del modulo, il punto di partenza familiare è:

Corrente massima del circuito sorgente = Isc del modulo × 1,25

Per stringhe identiche combinate in parallelo:

Corrente di uscita massima combinata = numero di stringhe in parallelo × Isc del modulo × 1,25

Il fattore 1,25 qui converte la base Isc del modulo nella corrente massima del circuito per questo metodo comune del NEC. Non si tratta ancora della taglia del fusibile, della portata del conduttore o della taglia a catalogo del sezionatore.

L'Articolo 690 contiene anche percorsi per circuiti collegati a convertitori di potenza elettronici e per determinati calcoli ingegneristici su larga scala per impianti FV. Il trattamento della corrente dei moduli bifacciali e i limiti specifici dell'apparecchiatura possono inoltre modificare l'input. Pertanto, utilizzare il metodo consentito dall'edizione del NEC adottata e supportato dai documenti di progetto invece di forzare ogni sistema nella stessa equazione.

Esempio convenzionale: sei stringhe in parallelo

Si ipotizzino sei stringhe identiche, ciascuna che utilizza moduli con:

• Isc = 14.45 A
• valore nominale massimo del fusibile in serie = 25 A
• nessun contributo di corrente aggiuntivo incluso in questo esempio semplificato

La corrente massima combinata del circuito è:

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

108.4 A è la corrente massima del circuito all'uscita combinata per questo calcolo. Non si tratta automaticamente di un requisito di sezionamento da 150 A.

Passaggio 2: Decidere se è richiesto un OCPD

Un circuito FV non richiede un fusibile semplicemente perché contiene un modulo. Le sorgenti FV sono a corrente limitata e alcuni circuiti possono omettere un OCPD quando sono soddisfatte le condizioni NEC applicabili, ad esempio quando il conduttore ha una portata sufficiente e la corrente proveniente da tutte le sorgenti non può superare il limite di sovracorrente consentito per l'apparecchiatura.

La protezione da sovracorrente diventa importante quando stringhe in parallelo, batterie, la rete elettrica o un'altra sorgente possono convogliare una corrente dannosa in un circuito o in un conduttore. La posizione dell'OCPD deve considerare la direzione e la sorgente di tale corrente, non essere scelta semplicemente per comodità.

Poni queste domande in ordine:

1. Quali sorgenti possono alimentare il conduttore durante un guasto?
2. La portata del conduttore copre la corrente massima proveniente da tali sorgenti dopo tutte le correzioni e gli aggiustamenti necessari?
3. La corrente proveniente da tutte le fonti può superare il limite del modulo, del convertitore, del conduttore o dell'apparecchiatura?
4. L'edizione del NEC adottata consente la protezione a un'estremità, richiede la protezione a entrambe le estremità o non consente alcun OCPD per questo circuito?
5. Le istruzioni del modulo, dell'inverter, del combiner, del portafusibili o di altre apparecchiature certificate impongono una condizione aggiuntiva?

Per un approfondimento sulle condizioni senza fusibile e sulla corrente inversa delle stringhe in parallelo, vedere quando il NEC 690.9 richiede fusibili per stringhe FV.

Passaggio 3: Dimensionare il fusibile FV o altro OCPD

Laddove è richiesto un OCPD, un percorso NEC comune ne stabilisce la taglia minima al 125% della corrente massima del circuito, a meno che non si applichi un percorso di assemblaggio consentito con taglia al 100%.

Minimo OCPD convenzionale = corrente massima del circuito × 1,25

Combinando ciò con il metodo convenzionale Isc del modulo si ottiene:

Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.5625

Questa è l'origine della regola abbreviata “156% rule”. Può essere utile per un calcolo convenzionale dell'OCPD del circuito di alimentazione, ma solo dopo aver confermato che il percorso normativo adottato sia applicabile.

Il fusibile o l'interruttore automatico selezionato deve soddisfare ogni vincolo applicabile, non solo il minimo calcolato:

• pari o superiore alla taglia minima richiesta;
• pari o inferiore alla taglia massima del fusibile in serie del modulo laddove tale limite sia applicabile;
• compatibile con la portata del conduttore dopo la correzione e l'adeguamento;
• idoneo per la tensione DC massima;
• con potere di interruzione adeguato per la corrente di guasto disponibile;
• corretta categoria di applicazione FV, omologazione, supporto e combinazione di assemblaggio; e
• consentito dalle istruzioni dell'apparecchiatura e dalle regole standard sulle dimensioni in ampere.

Se la dimensione standard successiva dell'OCPD supera il limite del modulo, del conduttore, del supporto o dell'apparecchiatura, non “arrotondare per eccesso sperando che vada bene”. Modificare il conduttore, l'architettura, il raggruppamento delle stringhe o l'apparecchiatura in modo che tutti i vincoli possano essere soddisfatti.

Per la valutazione dei prodotti in Nord America, UL Solutions identifica i percorsi UL 248-19 e UL 2579 per i fusibili FV. Nei progetti orientati alla IEC, IEC 60269-6 provides supplementary requirements for fuse-links protecting PV strings and arrays up to 1,500 V DC. A gPV marking or IEC test report does not by itself satisfy a U.S. listing requirement.

Passaggio 4: Dimensionare la corrente del sezionatore DC separatamente

Per l'isolamento dell'apparecchiatura ai sensi dell'Articolo 690 del NEC, il mezzo di disconnessione o il dispositivo di isolamento deve essere valutato per il circuito che controlla. Come base di riferimento, la corrente nominale applicabile del sezionatore non deve essere inferiore alla corrente massima del circuito. Applicare quindi le condizioni di omologazione specifiche del prodotto, le restrizioni per l'uso continuo, le correzioni per la temperatura ambiente, gli effetti dell'involucro, i limiti dei morsetti e le istruzioni del produttore.

Per l'esempio a sei stringhe:

• corrente massima del circuito = 108.4 A;
• minimo convenzionale dell'OCPD, se richiesto su tale uscita = 108.4 A × 1.25 = 135.5 A prima dei vincoli sulle dimensioni standard e sulle apparecchiature;
• base di corrente del sezionatore = almeno 108.4 A, seguito da verifiche sull'utilizzo specifico del prodotto e sul declassamento.

Il risultato potrebbe essere ancora un dispositivo da catalogo da 125 A, 150 A, 160 A o superiore, a seconda di come il prodotto specifico è classificato e utilizzato. Il punto è che 150 A non deriva automaticamente dall'applicazione del fattore OCPD al sezionatore.

Non dare per scontato che una corrente nominale da catalogo significhi la stessa cosa per tutti i prodotti. Verificare se si tratti di una corrente nominale continua, di una corrente nominale per uso generale, di una corrente nominale specifica per FV, di una corrente nominale per categoria di utilizzo o di una corrente nominale dipendente da una specifica configurazione dei poli. Il Guida alla classificazione dei sezionatori DC spiega tali distinzioni di targa.

Passaggio 5: Calcolare la tensione massima DC

Il solo dimensionamento della corrente non può qualificare un sezionatore FV. I moduli collegati in serie aumentano la tensione e la Voc del modulo aumenta al diminuire della temperatura delle celle.

Per una stringa che utilizza il metodo tabellare NEC, il calcolo concettuale è:

Tensione FV massima = moduli in serie × Voc del modulo × fattore di correzione per bassa temperatura applicabile

Altri metodi consentiti possono utilizzare coefficienti di temperatura forniti dal produttore o calcoli ingegneristici. Utilizzare il metodo consentito dall'edizione NEC adottata e dalla temperatura minima prevista per il sito.

Select the fuse, holder, breaker, disconnect, combiner, SPD, and inverter input for a DC voltage at least equal to the calculated maximum. Verify any polarity, grounding, and pole-series arrangement limits. Never infer a 1,000 V or 1,500 V capability by adding markings from individual poles unless the exact instructions explicitly permit that arrangement.

Passaggio 6: Definire la funzione di commutazione richiesta

“Sezionatore”, “isolatore” e “interruttore-sezionatore” non sono etichette intercambiabili in ogni norma o installazione.

Se si prevede che il dispositivo si apra mentre scorre corrente, deve essere valutato e contrassegnato per il servizio di interruzione del carico DC richiesto alla tensione, corrente e configurazione di collegamento effettive. Alcuni dispositivi di sezionamento sono consentiti solo quando l'interruzione del carico è impedita da un interblocco o quando il dispositivo è contrassegnato contro il funzionamento sotto carico. Una maniglia e un simbolo OFF non comprovano la capacità di interruzione sotto carico.

Definire la funzione prima di selezionare il prodotto:

• Verrà azionato abitualmente sotto carico?
• Si tratta solo di un punto di isolamento dell'apparecchiatura dopo che un altro dispositivo ha aperto il circuito?
• Il progetto richiede un isolamento a vista o bloccabile?
• Deve fungere da mezzo di disconnessione per un sistema PV, da sezionatore di apparecchiatura o solo da isolatore di manutenzione?
• Cosa rimane sotto tensione dopo l'azionamento?

Un sezionatore DC non è automaticamente nemmeno un sistema di spegnimento rapido. La posizione e la funzione sono trattate separatamente nel guida alla selezione dei sezionatori solari.

Passaggio 7: Verificare SCCR e poteri di interruzione

Due valori nominali vengono comunemente confusi:

• Potere di interruzione si applica alla capacità di un OCPD di interrompere in sicurezza la corrente di guasto.
• Corrente di cortocircuito nominale (SCCR) si applica alla capacità di un'apparecchiatura o di un assieme di resistere alla corrente di guasto presunta in condizioni stabilite.

Il potere di interruzione del fusibile non diventa automaticamente l'SCCR di una scatola di giunzione o di un assieme di sezionamento. L'SCCR dell'assieme completo dipende dalla combinazione valutata di sezionatore, fusibile e portafusibile, morsetti, sbarre, involucro, gamma di conduttori, distanze e qualsiasi protezione limitatrice di corrente.

Gli impianti FV sono limitati in corrente, ma batterie, combinatori in parallelo e percorsi di ritorno da inverter o rete possono modificare sostanzialmente la corrente di guasto disponibile. Documentare ogni fonte. Verificare che:

• il potere di interruzione dell'OCPD non sia inferiore alla corrente di guasto disponibile ai suoi morsetti;
• l'SCCR del sezionatore e dell'apparecchiatura sia adeguato per l'installazione;
• qualsiasi dichiarazione di classificazione in serie o di limitazione di corrente sia specificamente consentita e documentata; e
• l'etichetta dell'assemblaggio riflette la configurazione approvata.

Per maggiori dettagli, vedere potere di interruzione del fusibile FV.

Passaggio 8: Corrispondere al percorso di valutazione del prodotto

Le norme identificano le categorie di prodotto; non approvano un'installazione basandosi solo sul titolo.

Componente o funzione	Riferimenti di valutazione nordamericani identificati da UL Solutions	Riferimento orientato alla IEC	Cosa verificare
Fusibile fotovoltaico	UL 248-19 / UL 2579	IEC 60269-6	Tensione, corrente, applicazione, potere di interruzione, combinazione del portafusibile
sezionatore FV	UL 98B / UL 508I	IEC 60947-3	Elenco/categoria esatti, corrente, tensione, servizio, poli, marcature, SCCR
Interruttore automatico FV	UL 489B	Standard dell'interruttore specifico per il mercato	Tensione, corrente, sgancio, polarità, potere di interruzione, applicazione
Scatola combinatore	UL 1741 o percorso di valutazione dell'assieme applicabile	Standard di prodotto/assieme applicabili	SCCR dell'assieme, involucro, morsetti, protezione, marcature

Pagina di certificazione del balance-of-system solare di UL Solutions elenca questi percorsi di prodotto. Non sono intercambiabili. Ad esempio, un rapporto IEC 60947-3 può costituire una prova pertinente per un sezionatore destinato al mercato IEC, ma non stabilisce una certificazione UL 98B o UL 508I.

Prima di specificare un prodotto, ottenere il numero di modello esatto e verificarlo nel database di certificazione pertinente. Una brochure di famiglia, la dicitura “progettato per soddisfare”, la marcatura CE o un certificato per un modello simile non sostituiscono la certificazione richiesta e le condizioni di accettabilità.

Esempio pratico A: Una stringa FV

Si ipotizzi una stringa con:

• Isc del modulo = 14.45 A;
• Voc del modulo = 49.5 V;
• 20 moduli in serie;
• valore nominale massimo del fusibile di serie = 25 A; e
• un fattore di tensione a bassa temperatura illustrativo di 1,14 selezionato dal metodo consentito dal progetto.

Attuale

Corrente massima del circuito:

14.45 A × 1.25 = 18.06 A

Se le condizioni NEC adottate dimostrano che nessuna sorgente può generare una corrente eccessiva nella stringa e i limiti di conduttore/apparecchiatura sono soddisfatti, un OCPD del circuito di sorgente potrebbe non essere richiesto.

Se è richiesto un OCPD e si applica il percorso OCPD convenzionale del 125%:

18.06 A × 1.25 = 22.58 A

La taglia standard idonea successiva può essere 25 A, ma solo perché rispetta anche il limite massimo del fusibile di serie di 25 A, la portata del conduttore, la tensione, il supporto e i requisiti di omologazione. Questo esempio non autorizza un fusibile da 25 A per un modulo diverso.

La base della corrente di sezionamento rimane almeno 18.06 A, fatte salve le condizioni d'uso specifiche del prodotto. Non diventa 22.58 A semplicemente perché tale valore è stato utilizzato per il dimensionamento di un OCPD.

Tensione

Tensione massima della stringa per questo metodo illustrativo:

20 × 49.5 V × 1.14 = 1,128.6 V DC

A 1,000 V DC device would not be adequate for that calculated value. The next candidate may be a 1,200 V or 1,500 V product, but the exact permitted voltage, pole arrangement, duty, listing, and equipment compatibility still have to be verified.

Esempio pratico B: Uscita del combinatore a sei stringhe

Using six parallel strings with the same 14.45 A module Isc:

Massima corrente di circuito

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

OCPD di uscita, se richiesto

108.4 A × 1.25 = 135.5 A

Un progettista potrebbe valutare un OCPD standard da 150 A, ma solo dopo aver confermato la portata dei conduttori, i limiti del combinatore e dell'inverter, le regole sulle dimensioni standard, il potere di interruzione e le condizioni di assemblaggio omologate. Se un qualsiasi vincolo risulta inferiore, l'architettura deve essere modificata.

Sezionatore

Il sezionatore deve essere idoneo per una corrente di circuito massima di almeno 108.4 A prima dell'applicazione delle condizioni specifiche del prodotto. Il progettista deve quindi verificare la tensione massima, la funzione di interruzione sotto carico, l'SCCR, l'omologazione, l'involucro, i morsetti, l'ambiente, il montaggio e la disposizione dei poli.

Fusibili di stringa

Ogni decisione relativa al fusibile di stringa richiede anche il contributo della corrente inversa dalle altre stringhe in parallelo e la corrente nominale massima del fusibile di serie del modulo. Non selezionare tutti e sei i fusibili di derivazione basandosi esclusivamente sul valore dell'OCPD dell'uscita combinata. I circuiti di derivazione e di uscita sono zone di protezione differenti.

Errori Comuni di Dimensionamento

Errore	Perché fallisce	Azione correttiva
Moltiplicare Isc per 1.56 e definire il risultato come dimensione del sezionatore	Il secondo fattore 1.25 appartiene comunemente al dimensionamento dell'OCPD, non automaticamente alla corrente del sezionatore	Calcolare la corrente massima del circuito, quindi applicare le esatte condizioni di utilizzo del sezionatore
Installare un fusibile su ogni stringa senza verificarne la necessità	Alcuni circuiti a corrente limitata possono soddisfare le condizioni NEC senza OCPD	Valutare la corrente da tutte le fonti, la portata dei conduttori e i limiti dell'apparecchiatura
Scegliere solo in base agli ampere	Un interruttore può avere una capacità di corrente sufficiente ma una tensione DC, un servizio, un SCCR, un numero di poli o una certificazione inadeguati	Utilizzare una specifica multi-gate
Sommare le tensioni dei poli da uno schema generico	La capacità di tensione DC può dipendere da una disposizione dei contatti in serie specifica per il modello	Seguire esattamente lo schema di cablaggio e la marcatura del modello
Considerare il potere di interruzione del fusibile come SCCR del combinatore	Le caratteristiche nominali dei componenti e dell'assieme sono diverse	Verificare l'SCCR dell'assieme valutato e la configurazione
Applicare un fattore di temperatura generico 80%, 90% o 95%	Il declassamento del prodotto dipende dal design esatto, dall'involucro, dall'ambiente e dalle condizioni di prova	Utilizzare le curve specifiche del modello e le istruzioni di installazione
Trattare la certificazione IEC come un'omologazione U.S.	Gli standard e i sistemi di approvazione di mercato hanno ambiti diversi	Far corrispondere la documentazione al progetto e ai requisiti dell'AHJ
Assumere che OFF significhi che ogni conduttore FV sia privo di tensione	I moduli illuminati possono mantenere sotto tensione i conduttori lato array	Identificare i confini di isolamento e seguire le procedure di lavoro in sicurezza

Revisione del progetto e lista di controllo per la richiesta di offerta (RFQ)

Inviare ai fornitori e ai revisori una definizione completa del circuito, non solo “Necessario sezionatore solare da 150 A”. Includere:

• edizione NEC adottata, giurisdizione e percorso di valutazione del prodotto richiesto;
• schema unifilare ed esatta posizione/funzione del sezionatore;
• marca/modello del modulo, Isc, Voc, valore nominale massimo del fusibile di serie e coefficienti di temperatura;
• moduli per stringa e numero di stringhe in parallelo;
• corrente massima di circuito calcolata e metodo di calcolo;
• se sia richiesto un OCPD, la sua taratura/posizione proposta e i vincoli di controllo;
• tensione DC massima calcolata e temperatura di progetto minima;
• corrente di guasto disponibile e potere di interruzione OCPD richiesto/SCCR dell'assieme;
• requisito di interruzione sotto carico o di solo sezionamento;
• disposizione dei poli, messa a terra, polarità e requisito dello schema di cablaggio del produttore;
• materiale del conduttore, classe, sezione, temperatura nominale e requisiti dei morsetti;
• tipo di custodia, requisito IP/NEMA, intervallo ambientale, altitudine, montaggio e metodo di ingresso cavi;
• scheda tecnica esatta del modello, istruzioni, disegno dimensionale e schema di collegamento;
• elenco esatto/numero di certificato e record del database ove richiesto; e
• etichette richieste, accessori, predisposizione per il blocco, fusibili di ricambio e politica per i pezzi di ricambio.

VIOX offre interruttore isolatore CC e scatola combinatrice solare famiglie di prodotti per il confronto tecnico. Utilizzare tali pagine per selezionare i formati meccanici e le caratteristiche nominali dichiarate, quindi richiedere l'evidenza specifica per il modello esatto richiesta dal progetto. Non dedurre la conformità NEC o una certificazione UL da una pagina di famiglia di prodotti.

Regola finale

La sequenza di dimensionamento più sicura è semplice da ricordare:

Corrente per prima. OCPD per secondo. Sezionatore per terzo. Evidenza per ultima, ma obbligatoria.

La scorciatoia 156% appartiene solo ai casi in cui entrambi i passaggi 125% sono effettivamente richiesti. Una progettazione FV conforme mantiene la corrente massima del circuito, la taglia del fusibile, la portata del sezionatore, la tensione, la corrente di guasto, la funzione di commutazione e l'approvazione del prodotto come controlli separati che devono tutti avere esito positivo.

Fonti

• NFPA 70 (National Electrical Code), edizioni correnti e archiviate tramite NFPA LiNK
• UL Solutions — Certificazione dei componenti di sistema per impianti solari
• UL Solutions — database di certificazione Product iQ
• IEC — IEC 60269-6:2010+A1:2021, fusibili per impianti fotovoltaici
• IEC — IEC 60947-3:2020+A1:2025, interruttori, sezionatori, interruttori-sezionatori e unità di combinazione con fusibili