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

ตอบคำถามด่วน

ระบบป้องกันการเกิดอาร์กไฟฟ้ากระแสตรงในระบบโซลาร์เซลล์เป็นฟังก์ชันความปลอดภัยเฉพาะสำหรับการตรวจจับการเกิดอาร์กที่เป็นอันตรายในวงจรไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ซึ่งฟิวส์, เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก (MCB) สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง, อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD), สวิตช์ตัดตอน (Isolator) หรืออุปกรณ์ป้องกันอาร์กไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับที่อยู่อาศัยทั่วไป ไม่สามารถทำหน้าที่นี้ได้โดยอัตโนมัติ.

มาตรฐานอ้างอิงทั้งสองฉบับที่มักถูกนำมาเปรียบเทียบกันนั้นมีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน:

NEC 690.11 เป็นข้อกำหนดด้านการติดตั้งของอเมริกาเหนือ ในมาตรฐาน NEC ฉบับล่าสุด ระบบโซลาร์เซลล์ที่มีวงจรไฟฟ้ากระแสตรงทำงานที่แรงดันตั้งแต่ 80 V DC ขึ้นไประหว่างตัวนำ โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันอาร์กไฟฟ้าสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ที่ผ่านการรับรอง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับฉบับของ NEC ที่นำมาบังคับใช้ ข้อยกเว้นต่างๆ การแก้ไขเพิ่มเติมในระดับท้องถิ่น และหน่วยงานที่มีอำนาจหน้าที่ (AHJ).
IEC 63027:2023 เป็นมาตรฐานสากลด้านประสิทธิภาพและการทดสอบผลิตภัณฑ์สำหรับอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตรวจจับและตัดวงจร (ถ้ามี) เมื่อเกิดอาร์กไฟฟ้ากระแสตรงในวงจรโซลาร์เซลล์ที่มีแรงดันสูงสุดถึง 1500 V DC โดยตัวมาตรฐานเองไม่ได้บังคับให้ทุกประเทศหรือทุกโครงการโซลาร์เซลล์ต้องติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าว.
UL 1699B เป็นมาตรฐานผลิตภัณฑ์ของอเมริกาเหนือที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจากอาร์กฟอลต์ในระบบโซลาร์เซลล์.

จุดสำคัญทางวิศวกรรมคือ:

อาร์กแบบอนุกรมอาจมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อยกว่าโหลดการทำงานปกติ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินมาตรฐานอาจยังคงทำงานอยู่ได้ในขณะที่อาร์กยังคงสร้างความร้อนสะสมอย่างต่อเนื่อง.

สิ่งสำคัญที่ต้องจดจำ

NEC 690.11 ระบุให้ผู้ออกแบบทราบว่า เมื่อการติดตั้งจำเป็นต้องมีการป้องกัน ภายใต้กรอบมาตรฐาน NEC ที่นำมาใช้ ส่วน IEC 63027 จะระบุให้ผู้ผลิตหรือผู้ซื้อทราบว่า อุปกรณ์ตรวจจับอาร์กในระบบโซลาร์เซลล์มีการจำแนกประเภทและทดสอบอย่างไร ภายในขอบเขตของมาตรฐานดังกล่าว.
IEC 63027 มุ่งเน้นขั้นตอนการทดสอบไปที่ การเกิดอาร์คแบบอนุกรม (series arcs). โดยมาตรฐานนี้ครอบคลุมทั้งอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตรวจจับเพียงอย่างเดียว และอุปกรณ์ที่รวมฟังก์ชันการตรวจจับเข้ากับการตัดวงจร.
อินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ที่ระบุว่า "AFCI" ไม่ควรได้รับการอนุมัติเพียงเพราะชื่อย่อเท่านั้น ควรตรวจสอบการรับรองหรือมาตรฐานการทดสอบ ขอบเขตการป้องกันวงจร ช่วงแรงดัน/กระแสไฟฟ้า จำนวนสตริงและช่องสัญญาณ วิธีการตัดวงจร เฟิร์มแวร์ และพฤติกรรมการเชื่อมต่อกลับ.
การเปิดอินพุตของอินเวอร์เตอร์อาจช่วยดับอาร์คแบบอนุกรมในเส้นทางกระแสที่ตรวจสอบได้ แต่ไม่ได้เป็นการยืนยันว่าจะสามารถกำจัดอาร์คแบบขนานหรืออาร์คที่เกี่ยวข้องกับกราวด์ที่อาจเกิดขึ้นได้ทั้งหมด สถาปัตยกรรมการป้องกันต้องสอดคล้องกับประเภทของความผิดพร่อง.
การเชื่อมต่อคอนเนคเตอร์ คุณภาพการย้ำหัวสาย แรงบิดของขั้วต่อ การรองรับสายเคเบิล การป้องกันน้ำเข้า และบันทึกการทดสอบระบบยังคงมีความสำคัญ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตรวจจับอาร์คไม่สามารถชดเชยการติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ที่ไม่ได้มาตรฐานได้.

PV DC Arc Fault คืออะไร?

อาร์คคือการปล่อยประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องผ่านก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออน ในแผงโซลาร์เซลล์ แสงแดดจะทำให้โมดูลมีพลังงานอยู่ตลอดเวลา และกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ไม่มีจุดตัดศูนย์ (zero-crossing) ตามธรรมชาติเหมือนรูปคลื่นกระแสสลับ (AC) เมื่ออาร์คมีความเสถียร มันจะสร้างความร้อนสะสมในพื้นที่เล็กๆ ของคอนเนคเตอร์ ตัวนำ ขั้วต่อ กล่องรวมสาย หรือโมดูลได้อย่างต่อเนื่อง.

จุดเริ่มต้นทั่วไปประกอบด้วย:

ขั้วต่อที่เสียบไม่สุด;
หน้าสัมผัสจากการใช้ขั้วต่อที่ไม่ผ่านการรับรองร่วมกัน;
การย้ำหัวสายที่ไม่ถูกต้องหรือไม่สมบูรณ์;
ขั้วต่อในกล่องรวมสาย (Combiner box) หรือสวิตช์ตัดตอน (Isolator) ที่หลวม;
ตัวนำไฟฟ้าที่แตกหักจากการดัดงอ การสั่นสะเทือน หรือการรองรับสายเคเบิลที่ไม่เหมาะสม;
ฉนวนที่เสียหายจากการเสียดสี สัตว์กัดแทะ การสัมผัสรังสี UV หรือความผิดพลาดระหว่างการติดตั้ง;
ความชื้น สิ่งปนเปื้อน หรือการกัดกร่อนบริเวณจุดเชื่อมต่อ;
จุดบัดกรี ขาโมดูล กล่องรวมสาย หรือจุดเชื่อมต่อไดโอดบายพาสที่ชำรุด.

ระบบอาจยังคงผลิตไฟฟ้าได้ในขณะที่ข้อบกพร่องทวีความรุนแรงขึ้น ซึ่งทำให้ระบบป้องกันการเกิดอาร์ก (Arc-fault protection) เป็นมาตรการควบคุมความเสี่ยงจากอัคคีภัย มากกว่าที่จะเป็นอุปกรณ์ทดแทนการป้องกันการใช้กระแสเกินตามปกติ.

อาร์กแบบอนุกรม (Series Arc) เทียบกับ อาร์กแบบขนาน (Parallel Arc) เทียบกับ กระแสไฟฟ้ารั่วลงดิน (Ground Fault)

ประเภทของความผิดพร่องเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกันแต่ไม่สามารถใช้แทนกันได้.

ประเภทของความผิดพร่อง	เส้นทางปัจจุบัน	จุดกำเนิดทั่วไป	เหตุผลที่อุปกรณ์ป้องกันทั่วไปอาจตอบสนองหรือไม่ตอบสนอง	การตอบสนองตามการออกแบบหลัก
อาร์กแบบอนุกรม (Series arc)	ข้ามจุดที่ไม่ต่อเนื่องในเส้นทางกระแสไฟฟ้าที่ตั้งใจไว้	ขั้วต่อหลวม สายไฟขาดใน การย้ำหัวสายไม่ดี ขั้วต่อสายไฟหลวม	กระแสอาร์คถูกจำกัดโดยสตริงและโหลด ซึ่งอาจยังคงต่ำกว่าค่ากระแสที่ฟิวส์หรือเบรกเกอร์จะตัดวงจร	การตรวจจับอาร์คแบบอนุกรมโดยเฉพาะและวิธีการตัดวงจรที่ผ่านการทดสอบแล้ว
อาร์คแบบขนาน	ระหว่างตัวนำที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน	ฉนวนชำรุด ตัวนำขั้วบวกและขั้วลบเสียหาย การปนเปื้อน	กระแสไฟฟ้าอาจมีค่าสูง แต่ขนาดของกระแสขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแผงโซลาร์เซลล์และเส้นทางของแหล่งจ่ายที่มีอยู่	การป้องกันกระแสเกิน การป้องกันฉนวน/กระแสรั่วลงดิน การแยกวงจร และการตัดวงจรเฉพาะจุดที่เกิดความผิดปกติ
กระแสไฟฟ้ารั่ว	จากตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไปยังโลหะที่ต่อลงดินหรือเส้นทางลงดิน	สายเคเบิลเสียหาย น้ำเข้า ฉนวนถูกบีบอัด	กระแสลัดวงจรอาจถูกจำกัดหรือกระจายในรูปแบบที่ไม่สามารถทำให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน (OCPD) แบบทั่วไปทำงานได้	การตรวจจับกระแสรั่วลงดิน การตรวจสอบฉนวน การต่อฝาก และการตัดวงจรที่เหมาะสม

มาตรฐาน NEC 690.11 และขอบเขตการทดสอบหลักของ IEC 63027 เกี่ยวข้องกับความผิดปกติที่เกิดจากความไม่ต่อเนื่องของวงจรไฟฟ้ากระแสตรงในระบบโซลาร์เซลล์ (PV DC circuit): การเกิดอาร์คแบบอนุกรม (series arcs).

ขอบเขตนี้มีความสำคัญ งานวิจัยจาก Sandia แสดงให้เห็นว่าอาร์กแบบอนุกรมและแบบขนานสามารถสร้างสัญญาณความถี่สูงที่คล้ายคลึงกันได้ แต่การดำเนินการตัดวงจรที่ถูกต้องอาจแตกต่างกัน การเปิดเส้นทางกระแสแบบอนุกรมจะช่วยดับอาร์กแบบอนุกรมนั้นได้ ในขณะที่อาร์กแบบขนานอาจยังคงมีพลังงานจากเส้นทางอื่นในแผงโซลาร์เซลล์ และการตอบสนองที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้กระแสไฟฟ้าเปลี่ยนทิศทางผ่านจุดที่เกิดความผิดปกติได้ ดังนั้น ระบบไม่ควรกล่าวอ้างว่ามีการป้องกันอาร์กที่ครอบคลุมกว้างขวาง เว้นแต่ฟังก์ชันการทำงานนั้นจะได้รับการประเมินโดยเฉพาะ.

เหตุใดฟิวส์สำหรับระบบโซลาร์เซลล์หรือ DC MCB จึงอาจไม่สามารถตัดอาร์กแบบอนุกรมได้

อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะทำงานเมื่อกระแสไฟฟ้าเกินค่าขีดจำกัดกระแสตามเวลาที่กำหนด การเกิดอาร์กแบบอนุกรมจะเพิ่มค่าความต้านทานในเส้นทางปกติ ซึ่งแทนที่จะทำให้กระแสเพิ่มขึ้น แต่มักจะทำให้กระแสลดลงแทน.

พิจารณาสตริงที่มีกระแสไหล 9 แอมป์ในการทำงานปกติ หากขั้วต่อที่เสียหายเริ่มเกิดการอาร์กแบบอนุกรม กระแสอาจยังคงอยู่ใกล้หรือต่ำกว่าระดับการทำงาน แทนที่จะเพิ่มสูงขึ้นเกินขีดจำกัดของฟิวส์สตริงหรือเซอร์กิตเบรกเกอร์ อย่างไรก็ตาม ช่องว่างการอาร์กขนาดเล็กสามารถสร้างอุณหภูมิเฉพาะจุดที่สูงพอจะทำให้ฉนวนกลายเป็นคาร์บอนหรือจุดติดไฟวัสดุพอลิเมอร์ที่อยู่ใกล้เคียงได้.

นี่คือเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์ต่อไปนี้จึงไม่สามารถป้องกันการอาร์กแบบอนุกรมได้โดยอัตโนมัติ

อุปกรณ์	ฟังก์ชันหลัก	เหตุใดจึงไม่ใช่เครื่องตรวจจับการอาร์กในระบบโซลาร์เซลล์ (PV)
ฟิวส์ชนิด gPV	ป้องกันตัวนำและแผงโซลาร์เซลล์จากสภาวะกระแสเกินที่กำหนด	การอาร์กแบบอนุกรมอาจไม่ทำให้เกิดกระแสเกินที่เพียงพอ
เซอร์กิตเบรกเกอร์กระแสตรง (DC MCB หรือ MCCB)	ตัดกระแสไฟฟ้าเกินและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรภายในพิกัดการใช้งานไฟฟ้ากระแสตรง (DC)	การตรวจจับกระแสเกินด้วยระบบความร้อน-แม่เหล็กหรืออิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถระบุลักษณะเฉพาะของการเกิดอาร์กได้โดยอัตโนมัติ
สป.ด.	เบี่ยงเบนพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ	ไม่มีการวิเคราะห์สัญญาณรบกวนของกระแสไฟฟ้าในสตริงเพื่อตรวจหาการเกิดอาร์กแบบอนุกรมอย่างต่อเนื่อง
ตัวตัดวงจร DC	ทำหน้าที่สับเปลี่ยนหรือตัดแยกวงจรภายในพิกัดที่กำหนด	ต้องอาศัยคำสั่งในการทำงานและโดยปกติจะไม่ตรวจจับการเกิดอาร์ก
อุปกรณ์ตรวจจับกระแสไฟฟ้ารั่วลงดิน	ระบุตำแหน่งที่มีกระแสไฟฟ้าไหลลงดินโดยไม่ตั้งใจหรือการเสื่อมสภาพของฉนวน	การขาดตอนของตัวนำแบบอนุกรมอาจไม่ทำให้เกิดกระแสรั่วลงดิน
อุปกรณ์ป้องกันไฟอาร์ค (AFDD/AFCI) สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ	ตรวจจับรูปแบบสัญญาณไฟอาร์คที่กำหนดในวงจรย่อยไฟฟ้ากระแสสลับ	อัลกอริทึมและมาตรฐานผลิตภัณฑ์สำหรับที่อยู่อาศัยแบบไฟฟ้ากระแสสลับ ไม่สามารถนำมาใช้ยืนยันประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้ากระแสตรงจากโซลาร์เซลล์ได้

อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงมีความจำเป็นในกรณีที่การออกแบบกำหนดไว้ การป้องกันไฟอาร์คเป็นชั้นการป้องกันเพิ่มเติมที่ทำงานประสานกัน ไม่ใช่การทดแทน อุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่รองรับระบบโซลาร์เซลล์, ฟิวส์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก หรือการตัดแยกวงจรอย่างปลอดภัย.

ข้อกำหนดของมาตรฐาน NEC 690.11

NEC 690.11 มีชื่อหัวข้อว่า การป้องกันวงจรไฟฟ้าลัดวงจรแบบอาร์ก (ไฟฟ้ากระแสตรง). ภายใต้ข้อความที่ใช้ในรอบมาตรฐาน NEC ฉบับล่าสุด ระบบโซลาร์เซลล์ (PV) ที่มีวงจรไฟฟ้ากระแสตรงทำงานที่ แรงดันไฟฟ้า 80 โวลต์กระแสตรงหรือมากกว่าระหว่างตัวนำสองเส้นใดๆ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ตัดวงจรไฟฟ้าลัดวงจรแบบอาร์กสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ที่ผ่านการรับรอง หรือส่วนประกอบของระบบที่ผ่านการรับรองซึ่งให้การป้องกันในระดับเดียวกัน.

ระบบที่ได้รับการป้องกันจะต้องสามารถตรวจจับและตัดกระแสไฟฟ้าเมื่อเกิดการอาร์ก ซึ่งมีสาเหตุมาจากการสูญเสียความต่อเนื่องของตัวนำ การเชื่อมต่อ โมดูล หรือส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ ของระบบโซลาร์เซลล์.

NEC 690.11 เป็นกฎระเบียบสำหรับการติดตั้ง

ผลทางกฎหมายขึ้นอยู่กับ:

ฉบับของ NEC ที่ถูกนำมาบังคับใช้โดยรัฐ เมือง การไฟฟ้า หรือหน่วยงานที่มีอำนาจอื่น ๆ;
ข้อกำหนดเพิ่มเติมในระดับท้องถิ่น;
วงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) นั้นอยู่บน ใน หรือเกี่ยวข้องกับอาคารตามที่ระบุไว้ในฉบับนั้นหรือไม่;
ข้อยกเว้นที่ระบุไว้สามารถนำมาใช้กับเส้นทางและสถานที่ติดตั้งนั้น ๆ ได้หรือไม่;
รายการอุปกรณ์และคำแนะนำในการติดตั้ง;
การยอมรับการออกแบบที่นำเสนอโดยหน่วยงานที่มีอำนาจ (AHJ).

ข้อกำหนดในรหัสฉบับล่าสุดได้รวมข้อยกเว้นสำหรับวงจรไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) เฉพาะที่อยู่นอกอาคารหรือเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขของอาคารบางประเภท เมื่อมีการติดตั้งตัวนำไฟฟ้าด้วยวิธีการเดินสายโลหะที่ผ่านเกณฑ์หรือการเดินสายใต้ดิน โดยถ้อยคำในรหัสมีการเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละรอบการปรับปรุง ห้ามคัดลอกข้อยกเว้นจากบันทึกในแบบเก่ามาใช้ในโครงการใหม่โดยไม่ได้ตรวจสอบฉบับที่บังคับใช้ในท้องถิ่นนั้น ๆ.

สถานีจ่ายไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ อาจอยู่ภายใต้ข้อกำหนดเพิ่มเติมของบทที่ 691 และข้อกำหนดเฉพาะของโครงการในการลดความเสี่ยงจากอัคคีภัย การระบุเพียงว่าเป็นการติดตั้งแบบ "บนพื้นดิน" (Ground-mounted) นั้นไม่เพียงพอต่อการตัดสินความสอดคล้องตามมาตรฐาน.

NEC 690.11 ไม่ใช่กฎระเบียบว่าด้วยการตัดการทำงานอย่างรวดเร็ว (Rapid Shutdown)

NEC 690.11 และ NEC 690.12 จัดการกับอันตรายที่แตกต่างกัน:

การป้องกันความผิดพร่องจากอาร์ก (Arc-fault protection) ตรวจจับอาร์กที่ไม่ต่อเนื่องที่เป็นอันตรายและเริ่มการตัดวงจร.
การตัดการทำงานอย่างรวดเร็ว (Rapid shutdown) ควบคุมแรงดันไฟฟ้าของตัวนำรอบแผงโซลาร์เซลล์บนอาคารเพื่อลดความเสี่ยงต่อการถูกไฟฟ้าดูดของผู้ปฏิบัติงาน.

ผลิตภัณฑ์หนึ่งชิ้นอาจทำหน้าที่ได้ทั้งสองอย่าง แต่การปฏิบัติตามข้อกำหนดในส่วนหนึ่งไม่ได้เป็นการพิสูจน์ว่าปฏิบัติตามอีกส่วนหนึ่งโดยอัตโนมัติ.

สิ่งที่มาตรฐาน IEC 63027:2023 ครอบคลุมจริงๆ

IEC 63027:2023, ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ – การตรวจจับและการตัดกระแสไฟฟ้าอาร์กแบบกระแสตรง, ใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจจับและเลือกที่จะตัดกระแสไฟฟ้าอาร์กแบบกระแสตรงในวงจรระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์.

ขอบเขตที่ประกาศไว้ได้กำหนดขอบเขตสำคัญสามประการดังนี้:

จัดเตรียมขั้นตอนการทดสอบสำหรับการตรวจจับ การเกิดอาร์คแบบอนุกรม (series arcs) ในวงจรไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์.
ครอบคลุมถึงการตอบสนองของอุปกรณ์ที่ใช้ในการตัดกระแสไฟฟ้าอาร์กเหล่านั้น.
ครอบคลุมถึงอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแรงดันไฟฟ้าวงจรแหล่งกำเนิดสูงสุดไม่เกิน 1500 โวลต์กระแสตรง.

นี่เป็นมาตรฐานผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่ข้อบังคับในการติดตั้งแบบครอบคลุม กฎการเดินสายไฟแห่งชาติ ประมวลกฎหมายอาคาร ข้อกำหนดในการประกวดราคา ข้อกำหนดของผู้รับประกันภัย หรือหน่วยงานท้องถิ่นจะเป็นผู้ตัดสินว่าต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันประกายไฟอาร์กที่ใดและเมื่อใด.

AFD, AFI และ AFPE

คำศัพท์ตามมาตรฐาน IEC ได้แยกฟังก์ชันการตรวจจับและการตัดวงจรออกจากกัน:

ระยะ	ความหมาย	การทำงาน
AFD	อุปกรณ์ตรวจจับประกายไฟอาร์ก (Arc-fault detector)	ตรวจจับประกายไฟอาร์กและสร้างสัญญาณบ่งชี้หรือคำสั่งที่เกี่ยวข้อง
AFI	อุปกรณ์ตัดวงจรเมื่อเกิดประกายไฟอาร์ก (Arc-fault interrupter)	รับคำสั่งและตัดวงจรเส้นทางกระแสไฟฟ้าอาร์ก
AFPE	อุปกรณ์ป้องกันความผิดปกติจากอาร์กไฟฟ้า	รวมการตรวจจับและการตัดวงจรเข้าด้วยกันเป็นฟังก์ชันการป้องกันที่สมบูรณ์
AFS	เซนเซอร์ตรวจจับความผิดปกติจากอาร์กไฟฟ้า	องค์ประกอบหรือช่องสัญญาณการตรวจจับที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างการตรวจจับ

ความแตกต่างนี้ช่วยป้องกันข้อผิดพลาดทั่วไปในการจัดซื้อ ได้แก่: AFD สามารถตรวจจับอาร์คได้โดยไม่ต้องตัดวงจรด้วยตัวเอง. หากผลิตภัณฑ์ทำหน้าที่ตรวจจับเพียงอย่างเดียว โครงการจะต้องระบุอุปกรณ์ AFI ที่เข้ากันได้ ลิงก์การสื่อสาร พฤติกรรมเมื่อเกิดความผิดพลาด (fail-safe) และระบบที่สมบูรณ์ที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว.

การจำแนกประเภทและขอบเขตการป้องกันมีความสำคัญ

การจำแนกประเภทตามมาตรฐาน IEC 63027 มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายลักษณะการติดตั้งในทางปฏิบัติ ซึ่งรวมถึง:

ขอบเขตการป้องกันภายในระบบโซลาร์เซลล์ (PV system);
การติดตั้งแบบรวมในตัว แบบแยกส่วน หรือแบบกระจาย;
ฟังก์ชันการทำงานแบบตรวจจับเพียงอย่างเดียว เทียบกับแบบตรวจจับและตัดวงจร;
จำนวนสตริงและอินพุตสูงสุดที่สามารถตรวจสอบได้;
จำนวนและการจัดสรรช่องสัญญาณตรวจจับหรือเซนเซอร์;
วิธีการเชื่อมต่อใหม่หลังการทำงาน.

อินเวอร์เตอร์สองเครื่องสามารถระบุว่ารองรับ "การตรวจจับอาร์คตามมาตรฐาน IEC 63027" ได้ทั้งคู่ ในขณะที่ครอบคลุมจำนวนสตริง ขนาดหน้าตัดตัวนำ หรือฟังก์ชันการตัดวงจรที่แตกต่างกัน ควรขอเอกสารการจำแนกประเภทและหลักฐานการทดสอบสำหรับรุ่นและเฟิร์มแวร์ที่ระบุโดยเฉพาะ แทนการอนุมัติจากโบรชัวร์ระดับตระกูลผลิตภัณฑ์.

NEC 690.11 เทียบกับ IEC 63027 เทียบกับ UL 1699B

รายการ	NEC 690.11	UL 1699B	IEC 63027:2023
บทบาทของเอกสาร	ข้อกำหนดตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า	มาตรฐานความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ในอเมริกาเหนือ	มาตรฐานประสิทธิภาพและการทดสอบผลิตภัณฑ์ระดับสากล
การใช้งานหลัก	กำหนดว่าเมื่อใดที่จำเป็นต้องมีการป้องกันการเกิดอาร์คไฟฟ้ากระแสตรง (DC Arc-fault) สำหรับระบบโซลาร์เซลล์ตามมาตรฐาน NEC ในเขตอำนาจศาลที่นำมาตรฐานดังกล่าวมาบังคับใช้	รองรับการประเมิน/การขึ้นทะเบียนอุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจากอาร์คสำหรับระบบโซลาร์เซลล์	จำแนกประเภทและทดสอบอุปกรณ์ตรวจจับอาร์คไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ รวมถึงอุปกรณ์ตัดวงจรที่เป็นอุปกรณ์เสริม
ผลทางกฎหมาย	มีผลบังคับใช้เมื่อมีการประกาศใช้ และตีความโดยหน่วยงานที่มีอำนาจหน้าที่ (AHJ)	มีความเกี่ยวข้องผ่านการขึ้นทะเบียน การกำหนดคุณสมบัติ และการยอมรับตามมาตรฐาน	มีผลผูกพันตามสัญญาหรือตามกฎหมายเมื่อมีการนำไปใช้ในตลาด กฎการติดตั้ง หรือข้อกำหนดของโครงการ
ขอบเขตของแรงดันไฟฟ้า	ฉบับล่าสุดใช้แรงดันไฟฟ้า 80 V DC หรือมากกว่าระหว่างตัวนำ ขึ้นอยู่กับฉบับและข้อยกเว้น	ใช้ตามขอบเขตและพิกัดที่ระบุไว้ของผลิตภัณฑ์	อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับวงจรแหล่งจ่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) สูงสุด 1500 V DC
จุดเน้นหลักของการเกิดฟอลต์	การเกิดอาร์กแบบอนุกรมที่เกิดจากความล้มเหลวของความต่อเนื่องที่ตั้งใจไว้	การป้องกันการเกิดอาร์กฟอลต์ในระบบไฟฟ้ากระแสตรงของโซลาร์เซลล์ (PV) ภายในขอบเขตของมาตรฐาน	ขั้นตอนการทดสอบสำหรับการตรวจจับการเกิดอาร์กแบบอนุกรมและการตอบสนองต่อการตัดวงจร
การตัดวงจร	จำเป็นต้องมีเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของผลลัพธ์ด้านการป้องกัน	ได้รับการประเมินว่าเป็นส่วนหนึ่งของฟังก์ชันการป้องกันที่ระบุไว้	เป็นทางเลือกในขอบเขตของอุปกรณ์: AFD อาจทำหน้าที่ตรวจจับเพียงอย่างเดียว ส่วน AFPE จะรวมถึงการตัดวงจรด้วย
หลักฐานประกอบโครงการ	รหัสที่นำมาใช้ แบบแปลน อุปกรณ์ที่ระบุไว้ คำแนะนำ และการยอมรับจากหน่วยงานที่มีอำนาจ (AHJ)	บันทึกการขึ้นทะเบียน/การรับรอง และเครื่องหมายระบุรุ่น	การจำแนกประเภท หลักฐานการรับรอง/การทดสอบ พิกัดทางไฟฟ้า เฟิร์มแวร์ และข้อจำกัดในการติดตั้ง

UL Solutions ระบุให้ UL 1699B เป็นมาตรฐานสำหรับการป้องกันความผิดพร่องจากอาร์กไฟฟ้ากระแสตรงในระบบโซลาร์เซลล์ ดังนั้น การกล่าวอ้างว่า "เป็นไปตามมาตรฐาน NEC 690.11" ควรได้รับการสนับสนุนโดยการขึ้นทะเบียนที่เหมาะสมหรือส่วนประกอบของระบบที่เทียบเท่ากันที่ได้รับการขึ้นทะเบียน ไม่ใช่เพียงแค่อาศัยอัลกอริทึมการตรวจจับอาร์กภายในตัวอุปกรณ์เท่านั้น.

IEC 63027 ไม่ใช่ IEC 62606

คำศัพท์ที่คล้ายคลึงกันอาจทำให้ผู้ซื้อเข้าใจผิดได้:

IEC 62606 ครอบคลุมอุปกรณ์ตรวจจับความผิดปกติของอาร์ค (AFDDs) สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในที่อยู่อาศัยและวงจรที่คล้ายคลึงกันภายในขอบเขตของมาตรฐาน.
IEC 63027 ครอบคลุมอุปกรณ์ตรวจจับและตัดกระแสอาร์คไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์.

อุปกรณ์ AFDD สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับในที่อยู่อาศัยที่ผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน IEC 62606 ไม่สามารถนำมาใช้กับระบบ PV สตริงขนาด 1000 V หรือ 1500 V ได้โดยอัตโนมัติ เนื่องจากรูปคลื่น พฤติกรรมของแหล่งจ่าย สัญญาณรบกวนจากการสวิตชิ่ง ระบบฉนวน สภาวะแวดล้อม และปัญหาการตัดกระแสไฟฟ้ามีความแตกต่างกัน.

สำหรับหมวดหมู่อุปกรณ์วงจรย่อยไฟฟ้ากระแสสลับ โปรดดูคู่มือแยกต่างหากของ VIOX ในหัวข้อ การป้องกันด้วย AFDD ตามมาตรฐาน IEC 62606.

ตำแหน่งที่สามารถติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันอาร์กฟอลต์สำหรับระบบโซลาร์เซลล์ (PV Arc-Fault Protection)

ตำแหน่งที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับขอบเขตการป้องกันที่ผ่านการทดสอบ โทโพโลยีของแผงโซลาร์เซลล์ จำนวนสตริง และวิธีการตัดวงจร.

อุปกรณ์ป้องกันที่ติดตั้งรวมอยู่ในอินเวอร์เตอร์

อุปกรณ์ตรวจจับจะวิเคราะห์อินพุตไฟฟ้ากระแสตรงหนึ่งช่องหรือมากกว่านั้น และอินเวอร์เตอร์หรือสวิตช์เกียร์ที่เกี่ยวข้องจะทำการตัดวงจรหลังจากตรวจพบความผิดปกติ.

นายได้เปรียบอะไรบ้าง

มีส่วนประกอบภายนอกน้อยกว่า;
สามารถเข้าถึงข้อมูล MPPT และข้อมูลกระแสไฟฟ้าได้;
อาจมีฟังก์ชันการบันทึกเหตุการณ์และการวินิจฉัยระยะไกล;
พบได้ทั่วไปในการออกแบบอินเวอร์เตอร์แบบสตริง (String Inverter).

คำถามที่ต้องหาข้อสรุป

สามารถเชื่อมต่อสตริง (strings) ได้กี่ชุดต่ออินพุตที่มีการตรวจสอบ?
แต่ละสตริงถูกตรวจสอบแยกจากกันโดยอิสระ หรือมีการรวมสตริงหลายชุดก่อนเข้าเซนเซอร์ตัวเดียว?
การเปิดอินพุตของอินเวอร์เตอร์จะทำให้ส่วนที่ได้รับการป้องกันทั้งหมดไม่มีกระแสไฟฟ้าหรือไม่?
ฟังก์ชันนี้ขึ้นอยู่กับเวอร์ชันเฟิร์มแวร์หรือการตั้งค่าเฉพาะหรือไม่?
ขนาดหน้าตัดสายเคเบิลระหว่างแผงโซลาร์เซลล์ (array), กล่องรวมสาย (combiner) และอินเวอร์เตอร์ อยู่ในขอบเขตที่ผ่านการทดสอบหรือไม่?

การป้องกันที่ระดับกล่องรวมสายหรือระดับสตริง

การตรวจจับที่ใกล้กับแผงโซลาร์เซลล์มากขึ้นสามารถปรับปรุงการระบุตำแหน่งความผิดปกติและลดจำนวนสตริงที่แสดงผลผ่านช่องสัญญาณตรวจจับหนึ่งช่องได้ โดย AFD หรือ AFPE อาจถูกรวมเข้าไว้ใน กล่องรวมสาย PV หรือติดตั้งเป็นอุปกรณ์เฉพาะสำหรับสตริง.

สถาปัตยกรรมนี้ต้องคำนึงถึง:

จำนวนของสตริงที่ขนานกัน;
กระแสที่ไหลจากสตริงปกติไปยังจุดที่เกิดความผิดปกติ;
การจัดสรรเซนเซอร์และความเป็นอิสระของช่องสัญญาณ;
แรงดันไฟฟ้าและขั้วไฟฟ้าสำหรับการตัดวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC);
อุณหภูมิสภาพแวดล้อมและการป้องกันของตู้ควบคุม;
การสื่อสารและความล้มเหลวของแหล่งจ่ายไฟสำรอง;
การประสานงานร่วมกับฟิวส์สตริง อุปกรณ์ตัดตอน และระบบควบคุมอินเวอร์เตอร์.

กล่องรวมสายมาตรฐานจะไม่ถือว่าเป็น AFPE เพียงเพราะมีการติดตั้งฟิวส์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) และสวิตช์ DC ไว้ภายใน.

การป้องกันระดับโมดูลหรือแบบกระจายตัว

เซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ตัดวงจรแบบกระจายตัวสามารถจำกัดขอบเขตการป้องกันให้แคบลงและปรับปรุงการระบุตำแหน่งได้ แต่จะเพิ่มจำนวนส่วนประกอบ การติดตั้งบนหลังคา ความซับซ้อนในการสื่อสาร และข้อควรพิจารณาในการเปลี่ยนทดแทน.

โครงการควรตรวจสอบผลกระทบที่จะเกิดขึ้นเมื่อ:

อุปกรณ์ระดับโมดูลตัวใดตัวหนึ่งสูญเสียพลังงานหรือการสื่อสาร;
เฉพาะบางส่วนของสตริงเปิดวงจร;
ตัวควบคุมส่วนกลางไม่สามารถใช้งานได้;
เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ของอุปกรณ์แต่ละตัวไม่ตรงกัน;
เกิดกระแสไฟฟ้าค้างอยู่ในวงจรขนานที่อยู่ติดกันเนื่องจากความผิดปกติ.

การประสานการทำงานของ AFCI ร่วมกับฟิวส์ เบรกเกอร์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) และอุปกรณ์ตัดตอน (Isolator)

การออกแบบระบบป้องกันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) สำหรับโซลาร์เซลล์ที่สมบูรณ์ จะกำหนดหน้าที่เฉพาะให้กับอุปกรณ์ป้องกันแต่ละชั้น.

ระดับการป้องกัน	ตรวจจับหรือควบคุม	คำถามเกี่ยวกับการประสานการทำงานของอุปกรณ์ป้องกัน
ฟิวส์สำหรับสตริง (String fuse)	สภาวะกระแสย้อนกลับและสภาวะกระแสเกินที่กำหนดไว้	พิกัดของอุปกรณ์สอดคล้องกับพิกัดฟิวส์สูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์และกระแสของสตริงขนานหรือไม่?
เบรกเกอร์ DC	การป้องกันการใช้กระแสเกิน/ไฟฟ้าลัดวงจร และการสับเปลี่ยนตามที่ระบุไว้	อุปกรณ์ได้รับการจัดระดับสำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของระบบโซลาร์เซลล์ (PV), ขั้วไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้าลัดวงจร และค่าความสัมพันธ์ระหว่างกระแสกับเวลา (time-current duty) หรือไม่?
สป.ด.	แรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากฟ้าผ่าและการสับเปลี่ยนวงจร	อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เหมาะสมกับโครงสร้างแรงดันไฟฟ้าของระบบโซลาร์เซลล์และการจัดวางระบบสายดินหรือไม่?
ตัวตัดวงจร DC	การสับเปลี่ยน/การตัดแยกวงจรด้วยมือหรือด้วยคำสั่ง	อุปกรณ์สามารถตัดกระแสโหลดไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ตามที่ระบุไว้ได้หรือไม่ และรวมอยู่ในเส้นทางการตัดวงจรของอุปกรณ์ป้องกันอาร์กฟอลต์ (AFPE) หรือไม่?
การตรวจสอบความผิดปกติของสายดิน/ความเป็นฉนวน	กระแสรั่วไหลหรือการเสื่อมสภาพของฉนวน	ข้อผิดพลาดใดบ้างที่ยังคงตรวจไม่พบในระบบโซลาร์เซลล์แบบไม่ต่อลงดินหรือแบบต่อลงดินเชิงฟังก์ชัน
AFD/AFPE	รูปแบบสัญญาณการเกิดอาร์กแบบอนุกรมและการตอบสนองต่อการตัดวงจรที่ผ่านการทดสอบ	ส่วนของวงจร จำนวนสตริง ช่วงการทำงาน และสถานการณ์การเกิดข้อผิดพลาดใดบ้างที่ครอบคลุมอยู่

AFPE อาจสั่งการอินเวอร์เตอร์ คอนแทคเตอร์ สวิตช์สถานะของแข็ง หรือ อุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้รับการรับรองสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ เพื่อตัดเส้นทางกระแสไฟฟ้าแบบอนุกรม อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตัดวงจรจะต้องเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมที่ได้รับการประเมิน การเพิ่มอุปกรณ์เสริมชนิดชันท์ทริป (Shunt-trip) เข้ากับเบรกเกอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่เกี่ยวข้อง ไม่ถือว่าเป็นการสร้างประสิทธิภาพตามมาตรฐาน IEC 63027 หรือ UL 1699B ด้วยตัวมันเอง.

ขั้วต่อและจุดเชื่อมต่อของระบบโซลาร์เซลล์ทำให้เกิดอาร์กแบบอนุกรมได้อย่างไร

ขั้วต่อโซลาร์เซลล์ (PV connectors) มักเป็นจุดที่น่ากังวลเนื่องจากเป็นการรวมกันของหน้าสัมผัสขนาดเล็กเข้ากับสภาวะอุณหภูมิภายนอกที่เปลี่ยนแปลง ความชื้น การเคลื่อนตัวของสายไฟ และอายุการใช้งานที่ยาวนาน.

การใช้ขั้วต่อต่างยี่ห้อร่วมกัน

ผลิตภัณฑ์ที่ระบุว่า "รองรับ MC4" (MC4 compatible) ไม่ได้หมายความว่าจะสามารถนำมาจับคู่ใช้งานร่วมกันได้เสมอไป เนื่องจากรูปทรงของหน้าสัมผัส การชุบผิว แรงสปริง การบีบอัดของซีล ค่าความคลาดเคลื่อน ขนาดของเคเบิลแกลนด์ และเครื่องมือประกอบอาจแตกต่างกัน ควรใช้การจับคู่ขั้วต่อตามที่ระบุไว้ในเอกสารของโมดูล ขั้วต่อ และเอกสารโครงการเท่านั้น.

การย้ำหัวสายไม่ถูกต้อง

การใช้ดาย (dies) ผิดขนาด เครื่องมือที่สึกหรอ การปอกสายไฟผิดความยาว ขนาดสายไฟไม่รองรับ หรือการสอดตัวนำเข้าไปไม่สุด อาจทำให้เกิดจุดเชื่อมต่อที่มีความต้านทานสูง การทดสอบแรงดึงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ และการทดสอบทางไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวก็ไม่สามารถพิสูจน์ความแข็งแรงทางกลได้ ควรปฏิบัติตามขั้นตอนการประกอบและการตรวจสอบของผู้ผลิตขั้วต่ออย่างครบถ้วน.

ขั้วต่อหลวมและสายไฟเสียหาย

ขั้วต่อในกล่องรวมสาย (Combiner box) ฐานฟิวส์ สวิตช์ DC และจุดรับไฟเข้าของอินเวอร์เตอร์ อาจเกิดการเชื่อมต่อที่ไม่แน่นหนาหากการเตรียมตัวนำ การใช้แรงบิด หรือการป้องกันแรงดึง (strain relief) ไม่ถูกต้อง การเสียดสีของสายไฟใต้โมดูลอาจทำให้เกิดทั้งการขาดตอนของวงจรอนุกรมและข้อผิดพลาดของฉนวน.

ดังนั้น การป้องกันการเกิดอาร์คไฟฟ้าที่ดีจึงต้องเริ่มตั้งแต่ก่อนถึงขั้นตอนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

ใช้ชุดตัวเชื่อมต่อที่ผ่านการรับรองตามเอกสารคู่มือ;
ใช้เครื่องมือย้ำสายไฟที่ผ่านการสอบเทียบและระบุไว้ตามมาตรฐาน;
ปฏิบัติตามค่าแรงบิดของขั้วต่อตามที่ระบุไว้บนอุปกรณ์จริง;
จัดวางสายไฟให้ห่างจากขอบคมและบริเวณที่มีน้ำขัง;
รักษาค่ารัศมีการดัดโค้งและการลดแรงดึงของสายไฟ;
บันทึกรายละเอียดการติดตั้งสตริงและตัวเชื่อมต่อ;
ตรวจสอบการดัดแปลงและการเปลี่ยนตัวเชื่อมต่อด้วยมาตรฐานเดียวกับการติดตั้งครั้งแรก.

การทดสอบระบบป้องกันการเกิดอาร์กไฟฟ้าในระบบโซลาร์เซลล์ (PV Arc-Fault Protection)

การทดสอบการใช้งานต้องพิสูจน์ทั้งฟังก์ชันการป้องกันและสภาพแวดล้อมการติดตั้งโดยไม่ก่อให้เกิดการอาร์คที่ควบคุมไม่ได้.

บันทึก:

หมายเลขรุ่นของอินเวอร์เตอร์, AFD, AFI และ AFPE;
รายการหรือการจำแนกประเภทตามมาตรฐาน IEC และข้อมูลอ้างอิงของใบรับรอง;
เฟิร์มแวร์และการตั้งค่าการป้องกันที่เปิดใช้งาน;
แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของสตริงที่ปรับแก้ค่าสูงสุด;
ช่วงกระแสไฟฟ้าขณะทำงานและจำนวนสตริงต่ออินพุต;
การจับคู่เซนเซอร์/ช่องสัญญาณ;
ขนาดหน้าตัดตัวนำป้องกัน;
อุปกรณ์ตัดวงจรและเส้นทางการควบคุม;
การแจ้งเตือน บันทึกเหตุการณ์ การสื่อสาร และพฤติกรรมการรีเซ็ต;
ตระกูลคอนเนคเตอร์ เครื่องมือย้ำสาย ค่าแรงบิด และผลการตรวจสอบ.

ใช้เฉพาะวิธีการทดสอบการทำงานหรือวิธีการทดสอบการใช้งานที่ผู้ผลิตรับรองเท่านั้น ห้ามสร้างอาร์คไฟฟ้ากระแสตรง (DC arc) ขึ้นเองเพื่อทดสอบการทำงาน การทดสอบความต้านทานฉนวนและความต่อเนื่องต้องปฏิบัติตามคำแนะนำของอินเวอร์เตอร์ ออปติไมเซอร์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) และอุปกรณ์ป้องกันอาร์คฟอลต์ (AFPE) เพื่อไม่ให้แรงดันทดสอบจ่ายผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่ออยู่ซึ่งอาจไม่สามารถทนต่อแรงดันดังกล่าวได้.

การแก้ไขปัญหาการทริปของ AFCI ในระบบโซลาร์เซลล์

การทริปจากอาร์คฟอลต์ควรได้รับการปฏิบัติเสมือนว่าเป็นข้อบกพร่องของระบบสายไฟที่เกิดขึ้นจริงจนกว่าการตรวจสอบจะพิสูจน์เป็นอย่างอื่น การรีเซ็ตซ้ำๆ โดยไม่มีการตรวจสอบอาจทำให้จุดเชื่อมต่อที่เสียหายกลับมามีกระแสไฟฟ้าอีกครั้ง.

เริ่มต้นจากหลักฐาน ไม่ใช่การปิดการตั้งค่า

บุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมควรตรวจสอบ:

รหัสเหตุการณ์และเวลาที่เกิดเหตุการณ์ที่แน่นอน;
อินพุต MPPT, สตริง, ช่องสัญญาณ หรือเซนเซอร์ที่ได้รับผลกระทบ;
แรงดันและกระแสไฟฟ้ากระแสตรงก่อนการทำงาน;
สภาพอากาศและความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์;
การสลับการทำงานของอินเวอร์เตอร์, เหตุการณ์เกี่ยวกับระบบโครงข่ายไฟฟ้า หรือระบบสื่อสาร;
การบำรุงรักษา, การเปลี่ยนโมดูล หรือการทำงานเกี่ยวกับสายไฟที่เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้;
ประวัติของความผิดปกติเดียวกันที่ย้ายไปมาระหว่างช่องสัญญาณหรือยังคงอยู่ในสตริงเดิม.

จากนั้นให้ปฏิบัติตามขั้นตอนการตัดแยกวงจรและการวินิจฉัยของผู้ผลิตอุปกรณ์ ตรวจสอบขั้วต่อ การย้ำหัวสาย จุดต่อสาย การเดินสายไฟ การรั่วซึมของน้ำ จุดที่อาจเกิดการเสียดสี ส่วนประกอบของกล่องรวมสัญญาณ (Combiner) และอุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้ากระแสตรง (DC isolator) การไม่พบร่องรอยการไหม้ที่มองเห็นได้ไม่ได้เป็นเครื่องยืนยันว่าไม่มีการเกิดอาร์คแบบไม่ต่อเนื่อง.

แหล่งที่มาของการทำงานที่ไม่พึงประสงค์

อัลกอริทึมการตรวจจับจะต้องสามารถแยกแยะสัญญาณรบกวนจากการเกิดอาร์คออกจากพฤติกรรมความถี่สูงตามปกติได้ โดยสภาวะที่ท้าทายอาจรวมถึง:

สเปกตรัมการสวิตชิ่งของอินเวอร์เตอร์;
การเปลี่ยนสถานะการทำงานของ MPPT;
การเดินสาย DC ระยะไกลและการเหนี่ยวนำระหว่างสตริงที่อยู่ติดกัน;
ตัวแปลง DC/DC หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังระดับโมดูล;
สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก;
ขั้วต่อที่ไม่มั่นคงซึ่งก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนแบบไม่ต่อเนื่องก่อนที่จะเกิดความเสียหายที่มองเห็นได้;
การกำหนดตำแหน่งเซนเซอร์ไม่ถูกต้อง หรือการกำหนดค่าสตริงที่ไม่รองรับ;
เฟิร์มแวร์ที่ล้าสมัยหรือไม่ตรงกัน.

การแก้ไขปัญหาไม่ใช่การลดความไวหรือปิดใช้งาน AFCI โดยอัตโนมัติ ขั้นแรกให้กำจัดข้อบกพร่องทางกายภาพ ตรวจสอบการกำหนดค่าแผงโซลาร์เซลล์ที่รองรับ และใช้เฉพาะเฟิร์มแวร์และการตั้งค่าที่ได้รับการรับรองจากผู้ผลิตเท่านั้น.

รายการตรวจสอบการจัดซื้อ Solar AFCI และ AFPE

คำถามจากผู้ซื้อ	หลักฐานที่ต้องขอ
ข้อกำหนดของตลาดใดที่กำลังได้รับการตอบสนอง?	ใช้ข้อกำหนดและรายการตามมาตรฐาน NEC, หลักฐานการจำแนกประเภท/การทดสอบตามมาตรฐาน IEC 63027 หรือข้อกำหนดการติดตั้งในท้องถิ่นที่ระบุไว้
ผลิตภัณฑ์นี้เป็น AFD หรือ AFPE แบบสมบูรณ์หรือไม่?	แผนภาพบล็อกการทำงานที่ระบุส่วนตรวจจับ, ส่วนตัดวงจร, เส้นทางการสื่อสาร และแหล่งจ่ายไฟเสริม
ส่วนใดของวงจรที่ได้รับการป้องกัน?	แผนภาพแสดงขอบเขตการครอบคลุมตั้งแต่โมดูลผ่านตัวรวมสาย (Combiner) ไปจนถึงอินพุตของอินเวอร์เตอร์
ขีดจำกัดทางไฟฟ้ามีอะไรบ้าง?	แรงดันไฟฟ้า PV สูงสุด, ช่วง Voc, ช่วง Vmpp, Isc, Impp, ขั้วไฟฟ้า และการลดทอนประสิทธิภาพตามสภาพแวดล้อม
รองรับจำนวนสตริงและอินพุตเท่าใด?	จำนวนสตริงสูงสุดต่ออินพุต จำนวนอินพุตต่อเซนเซอร์ และจำนวนช่องสัญญาณอิสระ
การตัดกระแสอาร์คมีวิธีการอย่างไร	ประเภทของ AFI, พิกัดการตัดกระแสตรง (DC), เส้นทางการสั่งการ และพฤติกรรมเมื่อเกิดความล้มเหลว (fail-state)
ประเภทของความผิดพร่อง (fault) ที่ทำการทดสอบคืออะไร	ขอบเขตการทดสอบการเกิดอาร์คแบบอนุกรม (series-arc) รวมถึงฟังก์ชันการทำงานของอาร์คแบบขนาน (parallel-arc) หรือการลัดวงจรลงดิน (ground-fault) ที่ได้รับการประเมินแยกต่างหาก
การควบคุมการเชื่อมต่อกลับ (reconnection) มีวิธีการอย่างไร	กฎการทำงานแบบแมนนวล/อัตโนมัติ, พฤติกรรมการล็อกเอาต์ (lockout), ข้อกำหนดในการตรวจสอบ และการบันทึกเหตุการณ์
เฟิร์มแวร์มีผลต่อการปฏิบัติตามมาตรฐานหรือไม่	เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่ผ่านการรับรอง นโยบายการควบคุมการเปลี่ยนแปลง ขั้นตอนการอัปเดต และข้อจำกัดในการตั้งค่า
มีวิธีการจัดการกับเหตุการณ์แจ้งเตือนที่ผิดพลาด (Nuisance events) อย่างไร	การทดสอบ EMC โทโพโลยีที่รองรับ บันทึกการวินิจฉัย ขั้นตอนการบริการ และการสนับสนุนทางเทคนิค
ใบรับรองใดบ้างที่มีผลบังคับใช้	หมายเลขใบรับรอง หน่วยงานผู้ออกใบรับรอง รุ่นที่ระบุชัดเจน สถานที่ผลิต (ถ้าเกี่ยวข้อง) และสถานะปัจจุบัน
ระบบจะมีขั้นตอนการทดสอบการใช้งาน (Commissioning) อย่างไร	ขั้นตอนการทดสอบที่ได้รับอนุมัติ บันทึกข้อมูล การแจ้งเตือน การสื่อสาร และคำแนะนำในการบำรุงรักษา

หลีกเลี่ยงข้อกำหนดที่ระบุเพียงว่า "อินเวอร์เตอร์ต้องมีระบบ AFCI" เนื่องจากวลีดังกล่าวไม่ได้ระบุถึงมาตรฐาน โซนที่ได้รับการป้องกัน จำนวนสตริงที่ตรวจสอบ ฟังก์ชันการตัดวงจร หรือหลักฐานการยอมรับผลิตภัณฑ์.

ข้อผิดพลาดในการระบุข้อกำหนดทั่วไป

การถือว่า NEC 690.11 และ IEC 63027 เป็นเอกสารที่มีความเท่าเทียมกัน

ข้อหนึ่งเป็นข้อกำหนดด้านการติดตั้ง ส่วนอีกข้อหนึ่งเป็นมาตรฐานด้านประสิทธิภาพและการทดสอบผลิตภัณฑ์ โครงการหนึ่งอาจอ้างอิงทั้งสองมาตรฐาน แต่ทั้งสองมาตรฐานตอบคำถามที่แตกต่างกัน.

การสันนิษฐานว่าการตรวจจับรวมถึงการตัดวงจรเสมอ

IEC 63027 อนุญาตให้มีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตรวจจับเพียงอย่างเดียวภายในขอบเขตของมาตรฐาน โปรดตรวจสอบว่าระบบที่จัดหามานั้นเป็น AFD หรือ AFPE ที่สมบูรณ์.

การนับเฉพาะอินพุตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของอินเวอร์เตอร์

จำนวนอินพุตทางกายภาพไม่ได้เป็นเครื่องพิสูจน์จำนวนของเซนเซอร์ตรวจจับอาร์คอิสระหรือจำนวนสตริงที่ถูกตรวจสอบ โปรดขอข้อมูลการจำแนกประเภทและแผนผังช่องสัญญาณ.

การใช้เบรกเกอร์ DC มาตรฐานเป็น “Solar AFCI”

เบรกเกอร์ DC จะสามารถดำเนินการตามคำสั่งทริปได้ก็ต่อเมื่อมีความเหมาะสมสำหรับฟังก์ชันนั้นและถูกรวมเข้าเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่ผ่านการประเมินแล้วเท่านั้น องค์ประกอบป้องกันกระแสเกินแบบปกติของเบรกเกอร์ไม่สามารถตรวจจับการเกิดอาร์คแบบอนุกรมได้โดยอัตโนมัติ.

การปิดใช้งานระบบป้องกันหลังจากทริปซ้ำหลายครั้ง

ขั้วต่อที่หลวมหรือสายไฟที่ชำรุดอาจทำให้เกิดสัญญาณคล้ายการอาร์คก่อนที่จะเห็นความเสียหายจากความร้อนอย่างชัดเจน ควรตรวจสอบวงจรและการกำหนดค่าที่เกี่ยวข้องก่อนที่จะเปลี่ยนการตั้งค่าระบบป้องกัน.

ความสับสนระหว่างการอาร์คฟอลต์ (Arc fault) กับการอาร์คแฟลช (Arc flash)

ระบบป้องกันการอาร์คฟอลต์ในระบบโซลาร์เซลล์ (PV) มีจุดมุ่งหมายเพื่อตรวจจับการอาร์คที่ไม่พึงประสงค์อย่างต่อเนื่องซึ่งอาจก่อให้เกิดไฟไหม้ ส่วนการวิเคราะห์การอาร์คแฟลชจะมุ่งเน้นไปที่พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นและการสัมผัสของผู้ปฏิบัติงานระหว่างเกิดฟอลต์พลังงานสูง ทั้งสองเรื่องเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ของการอาร์ค แต่ไม่ใช่การศึกษาหรือฟังก์ชันการป้องกันเดียวกัน.

คำถามที่พบบ่อย

มาตรฐาน IEC 63027 กำหนดให้ต้องติดตั้ง AFCI ในระบบโซลาร์เซลล์ทุกแห่งหรือไม่

ไม่ใช่ มาตรฐาน IEC 63027 เป็นมาตรฐานสำหรับการทดสอบผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพ ส่วนข้อกำหนดในการติดตั้งจะขึ้นอยู่กับกฎระเบียบระดับชาติ กฎหมายท้องถิ่น ข้อกำหนดของโครงการ บริษัทประกันภัย หรือหน่วยงานที่มีอำนาจตามกฎหมาย (AHJ).

อุปกรณ์ AFDD ตามมาตรฐาน IEC 62606 เหมาะสำหรับใช้กับสตริงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของระบบโซลาร์เซลล์หรือไม่

ไม่สามารถพิจารณาจากมาตรฐาน IEC 62606 เพียงอย่างเดียวได้ เนื่องจากมาตรฐานดังกล่าวครอบคลุมการใช้งาน AFDD ในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เท่านั้น อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงในระบบโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องได้รับการประเมินด้านแรงดันไฟฟ้า วงจรแหล่งจ่าย การตรวจจับ การตัดวงจร และสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม เช่น การมีหลักฐานรับรองตามมาตรฐาน IEC 63027 ที่เกี่ยวข้อง.

NEC 690.11 มีผลบังคับใช้กับระบบโซลาร์เซลล์แบบติดตั้งบนพื้นดินทุกแห่งหรือไม่

ไม่จำเป็นเสมอไป การบังคับใช้ขึ้นอยู่กับฉบับของ NEC ที่นำมาใช้ แรงดันไฟฟ้าของวงจร ความสัมพันธ์กับตัวอาคาร วิธีการเดินสายไฟ ข้อยกเว้นในมาตรา 690 หรือ 691 การแก้ไขเพิ่มเติมในระดับท้องถิ่น และการตีความของเจ้าหน้าที่ที่มีอำนาจ (AHJ) ควรพิจารณาจากรายละเอียดของโครงการนั้นๆ แทนที่จะยึดติดกับคำจำกัดความว่าเป็นการติดตั้งบนพื้นดินเพียงอย่างเดียว"

AFCI ที่รวมอยู่ในอินเวอร์เตอร์สามารถป้องกันสตริงที่เชื่อมต่อผ่านกล่องรวมสาย (Combiner Box) ได้หรือไม่

ได้เฉพาะในกรณีที่อยู่ในรูปแบบการติดตั้งที่ผ่านการประเมินมาแล้วเท่านั้น ต้องตรวจสอบจำนวนสตริงขนานสูงสุด การจัดสรรเซนเซอร์ ความยาวและโซนของตัวนำที่ได้รับการป้องกัน การจัดวางกล่องรวมสาย และเส้นทางการตัดวงจร การรวมสตริงเกินกว่าขีดจำกัดที่ทดสอบไว้สามารถส่งผลต่อทั้งความแรงของสัญญาณอาร์คและเส้นทางของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร.

ฟิวส์สำหรับระบบโซลาร์เซลล์หรือ DC MCB สามารถใช้แทน Solar AFCI ได้หรือไม่

ไม่ได้ อุปกรณ์เหล่านั้นมีไว้เพื่อป้องกันสภาวะกระแสเกินที่กำหนดไว้เท่านั้น แต่อาร์คแบบอนุกรม (Series arc) อาจมีค่าต่ำกว่าเกณฑ์การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าว จึงยังคงจำเป็นต้องมีระบบตรวจจับอาร์คโดยเฉพาะ.

Solar AFCI และ AFPE แตกต่างกันอย่างไร

Solar AFCI เป็นคำศัพท์ที่ใช้ทั่วไปในอเมริกาเหนือสำหรับระบบตัดวงจรเมื่อเกิดอาร์คในระบบโซลาร์เซลล์ ส่วน AFPE เป็นคำศัพท์ตามมาตรฐาน IEC สำหรับอุปกรณ์ที่รวมการตรวจจับและการตัดวงจรเมื่อเกิดอาร์คเข้าด้วยกัน ควรตรวจสอบมาตรฐานและการทำงานที่เกี่ยวข้องเสมอ แทนที่จะถือว่าตัวย่อทั้งสองสามารถใช้แทนกันได้ในทุกกรณี.

ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์จำเป็นต้องมีการป้องกันตามมาตรฐาน NEC 690.11 หรือไม่?

สถาปัตยกรรมของไมโครอินเวอร์เตอร์หลายประเภทช่วยรักษาแรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงให้อยู่ต่ำกว่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าของ NEC แต่คำตอบขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าจริงของวงจรและมาตรฐานที่นำมาใช้ โปรดตรวจสอบสถาปัตยกรรมของอุปกรณ์และข้อกำหนดของหน่วยงานท้องถิ่น (AHJ).

การทริปของ AFCI สามารถรีเซ็ตจากระยะไกลได้หรือไม่?

สามารถทำได้ก็ต่อเมื่อผลิตภัณฑ์ มาตรฐาน/รายการที่เกี่ยวข้อง กฎการติดตั้ง และขั้นตอนการปฏิบัติงานอนุญาตเท่านั้น การรีเซ็ตจากระยะไกลไม่ควรเป็นการข้ามขั้นตอนการตรวจสอบที่จำเป็น หรือการจ่ายไฟซ้ำไปยังจุดเชื่อมต่อที่สงสัยว่าเสียหาย โปรดตรวจสอบวิธีการเชื่อมต่อใหม่ที่ระบุไว้และประวัติการเกิดเหตุการณ์.

กฎทางวิศวกรรมขั้นสุดท้าย

การป้องกันการเกิดอาร์กฟอลต์ในระบบไฟฟ้ากระแสตรง (PV DC) จะต้องถูกระบุให้เป็น ฟังก์ชันของระบบ, ไม่ใช่เพียงแค่คุณสมบัติที่ระบุไว้ในโบรชัวร์ของอินเวอร์เตอร์เท่านั้น.

สำหรับโครงการที่อ้างอิงมาตรฐาน NEC ให้ยืนยันเวอร์ชันของ NEC 690.11 ที่นำมาใช้, ขอบเขตวงจร 80 V, ข้อยกเว้นที่เกี่ยวข้อง, รายการอุปกรณ์, เส้นทางการเดินสายไฟ และการยอมรับจากหน่วยงานที่มีอำนาจ (AHJ) สำหรับโครงการที่อ้างอิงมาตรฐาน IEC ให้ยืนยันว่าอุปกรณ์นั้นเป็น AFD หรือ AFPE, การจำแนกประเภทตามมาตรฐาน IEC 63027, ช่วงแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้า, สตริงและช่องสัญญาณที่ตรวจสอบ, โซนการป้องกัน, วิธีการตัดวงจร, เฟิร์มแวร์ และพฤติกรรมการเชื่อมต่อกลับ.

จากนั้นให้ประสานฟังก์ชันดังกล่าวเข้ากับฟิวส์ PV, เบรกเกอร์ DC, อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD), อุปกรณ์ตัดตอน (Isolator), ระบบป้องกันไฟรั่วลงดิน, คอนเนคเตอร์, การเดินสายเคเบิล และบันทึกการทดสอบระบบ ฟิวส์, DC MCB, SPD หรืออุปกรณ์ตัดตอนยังคงมีประโยชน์ แต่ไม่ควรนำเสนอว่าเป็นอุปกรณ์ป้องกันการเกิดอาร์คแบบอนุกรมในระบบ PV โดยเฉพาะ เว้นแต่ระบบทั้งหมดจะได้รับการประเมินสำหรับฟังก์ชันดังกล่าวแล้ว.

เอกสารอ้างอิงทางเทคนิค

เกี่ยวกับผู้เขียน

โจ

สวัสดีครับ ผมชื่อโจ เป็นมืออาชีพที่ทุ่มเทด้วยประสบการณ์ 12 ปีในอุตสาหกรรมไฟฟ้า ที่ VIOX Electric ผมมุ่งเน้นการส่งมอบโซลูชันทางไฟฟ้าคุณภาพสูงที่ปรับให้เหมาะสมกับความต้องการของลูกค้า ความเชี่ยวชาญของผมครอบคลุมถึงระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การเดินสายไฟในที่พักอาศัย และระบบไฟฟ้าเชิงพาณิชย์.

การอธิบายระบบป้องกันการเกิดอาร์กไฟฟ้ากระแสตรง (DC Arc-Fault) ในระบบโซลาร์เซลล์: มาตรฐาน NEC 690.11, IEC 63027 และอุปกรณ์ Solar AFCI