เหตุใดการเลือกส่วนประกอบจึงเป็นตัวกำหนดความปลอดภัยของระบบ
การเลือกส่วนประกอบป้องกันที่ไม่เหมาะสมในกล่องจ่ายไฟโซลาร์เซลล์เป็นสาเหตุหลักของเหตุการณ์อาร์คแฟลช ความล้มเหลวของระบบป้องกัน และไฟไหม้ในระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ข้อผิดพลาดพื้นฐานคืออะไร การปฏิบัติต่อกล่องจ่ายไฟแบบออนกริดและออฟกริดราวกับว่าสามารถใช้แทนกันได้เมื่อทำงานภายใต้ลักษณะทางไฟฟ้าที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แรงดันไฟฟ้าสูงเทียบกับกระแสไฟฟ้าสูง การไหลแบบทิศทางเดียวเทียบกับสองทิศทาง และการต่อสายดินแบบผูกกับกริดเทียบกับการแยกสายดิน.
บทความนี้มุ่งเน้นเฉพาะการเลือกส่วนประกอบป้องกันที่ถูกต้องภายในกล่องจ่ายไฟ เดิมพันสูง: การใช้เบรกเกอร์ DC แบบโพลาไรซ์ในวงจรแบตเตอรี่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรง ในขณะที่การลดขนาดความสามารถในการตัดกระแสไฟหรือการไม่จับคู่ประเภท SPD จะทำให้ความสมบูรณ์ของระบบลดลง VIOX Electric เชี่ยวชาญในการเลือกส่วนประกอบเฉพาะแอปพลิเคชันที่ป้องกันความล้มเหลวเหล่านี้ก่อนที่จะเกิดขึ้น.
กล่องจ่ายไฟแบบออนกริด: การจัดการอาร์ค DC แรงดันไฟฟ้าสูง
โปรไฟล์ทางไฟฟ้าและความท้าทายที่สำคัญ
ระบบโซลาร์เซลล์แบบออนกริด (ผูกกับกริด) ทำงานที่ **600V-1000V DC** โดยมีกระแสไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ (**10A-20A ต่อสตริง**) โปรไฟล์แรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าต่ำนี้สร้างความท้าทายทางวิศวกรรมที่เฉพาะเจาะจง: การดับอาร์ค DC ที่แรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งแตกต่างจากระบบ AC ที่กระแสไฟฟ้าข้ามศูนย์โดยธรรมชาติ 120 ครั้งต่อวินาที อาร์ค DC จะคงอยู่อย่างต่อเนื่อง ซึ่งต้องใช้กลไกการขัดจังหวะแบบพิเศษ.
การไหลของกระแสไฟฟ้าเป็นแบบ **ทิศทางเดียว** อย่างเคร่งครัด จากแผง PV ไปยังอินเวอร์เตอร์สตริงไปยังกริด ทิศทางที่คาดการณ์ได้นี้ช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์ป้องกัน DC แบบโพลาไรซ์ได้ ทำให้การเลือกส่วนประกอบง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับระบบที่ใช้แบตเตอรี่.
ส่วนประกอบป้องกันที่จำเป็น
| ส่วนประกอบ | Specification | หน้าที่หลัก | คำแนะนำ VIOX |
|---|---|---|---|
| วอชิงตั MCB | 1000V DC, 10-63A | การป้องกันกระแสเกินของสตริง PV | โพลาไรซ์ 2P หรือ 4P, ความสามารถในการตัดกระแสไฟขั้นต่ำ 6kA |
| กระแสสลับ เอ็มซีบี | 230/400V AC, 16-125A | การป้องกันด้านกริด | เส้นโค้ง Type C หรือ D, ประสานงานกับอินเวอร์เตอร์ |
| สปีด AC | Type 2, 275V/320V | การป้องกันไฟกระชากที่เกิดจากกริด | Class II, พิกัดกระแสไฟกระชาก 40kA |
| ตัวแยกกระแสตรง | 1000V DC, พิกัดตัดโหลด | สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อด้วยมือสำหรับการบำรุงรักษา | พิกัดกระแสต่อเนื่อง 32-63A |
| Busbar | ทองแดง, ชุบดีบุก | การกระจายกระแสไฟฟ้า | พื้นที่หน้าตัดขั้นต่ำ 10mm² |
เหตุใดพิกัดแรงดันไฟฟ้า 1000V DC จึงไม่สามารถต่อรองได้
เบรกเกอร์ DC มาตรฐาน 600V ล้มเหลวอย่างร้ายแรงในระบบ 1000V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าอาร์คเกินความสามารถในการดับของอุปกรณ์ เมื่อกระแส DC ถูกขัดจังหวะ อาร์คไฟฟ้าจะก่อตัวขึ้นที่ช่องว่างหน้าสัมผัส อาร์คจะคงอยู่ได้หากแรงดันไฟฟ้าระบบเกินพิกัดแรงดันไฟฟ้าอาร์คของเบรกเกอร์ ซึ่งนำไปสู่การแตกของเคสเบรกเกอร์ ไฟไหม้ และความเสียหายของอุปกรณ์.
MCB DC 1000V ของ VIOX ประกอบด้วยรางดับอาร์คแบบขยายและขดลวดเป่าด้วยแม่เหล็กที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการดับอาร์ค DC แรงดันไฟฟ้าสูง เสาอนุกรมเพิ่มเติม (การกำหนดค่า 2P หรือ 4P) ขยายความยาวอาร์ค เพิ่มความต้านทานอาร์คจนกว่าจะเกิดการขัดจังหวะอย่างปลอดภัย.
ข้อกำหนดการป้องกันด้าน AC
การเชื่อมต่อกริดกำหนดให้ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานการป้องกันการเกิดไอส์แลนด์ (IEEE 1547, IEC 62116) AC MCB มีวัตถุประสงค์สองประการ:
- ระบบป้องกันกระแสไฟเกิน สำหรับเอาต์พุต AC ของอินเวอร์เตอร์
- การตัดการเชื่อมต่อหมายถึง เพื่อป้องกันการป้อนกลับระหว่างไฟฟ้าดับ
AC MCB เส้นโค้ง Type C หรือ D ประสานงานกับการป้องกันอินเวอร์เตอร์ ทำให้กระแสไหลเข้าในช่วงเริ่มต้นทำงาน ในขณะที่ตัดวงจรเมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดหรือไฟฟ้าลัดวงจรอย่างต่อเนื่อง.
กลยุทธ์ AC SPD Type 2
ไฟกระชากที่เกิดจากกริด จากฟ้าผ่าบนสายส่ง การสลับตัวเก็บประจุ หรือการทำงานของหม้อแปลง จะแพร่กระจายผ่านการเชื่อมต่อของยูทิลิตี้ AC SPD Type 2 ที่ติดตั้งที่จุดจ่ายไฟ AC จะหนีบแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวเหล่านี้ก่อนที่จะไปถึงอินเวอร์เตอร์.
การติดตั้ง SPD ที่เหมาะสมต้องมี:
- ความยาวสายนำสูงสุด 0.5 เมตร เพื่อลดอุปนัยของสายนำ
- การประสานงานกับการป้องกันกระแสเกินต้นน้ำ
- หน้าต่างแสดงสถานะสำหรับการตรวจสอบเมื่อหมดอายุการใช้งาน
กล่องจ่ายไฟแบบออฟกริด: ความท้าทายด้านกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทาง
ความเป็นจริงทางไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง
ระบบที่ใช้แบตเตอรี่แบบออฟกริดทำงานที่พารามิเตอร์ที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน: **แรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ 48V DC** ที่มี **กระแสไฟฟ้า 100-300A** ระหว่างรอบการชาร์จและการคายประจุ โปรไฟล์แรงดันไฟฟ้าต่ำ กระแสไฟฟ้าสูงนี้จะกลับสถานการณ์ออนกริด แต่ความแตกต่างที่สำคัญคือ **การไหลของกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทาง**.
ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของเบรกเกอร์แบตเตอรี่: เหตุใดเบรกเกอร์ PV มาตรฐานจึงล้มเหลว
นี่คือข้อผิดพลาดที่อันตรายที่สุดในการออกแบบกล่องจ่ายไฟแบบออฟกริด: **การใช้ MCB DC แบบโพลาไรซ์ในวงจรแบตเตอรี่**.
นี่คือเหตุผลที่มันล้มเหลวอย่างร้ายแรง:
ในระหว่าง **โหมดการชาร์จ** กระแสไฟฟ้าจะไหลจากแผง PV (หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เข้าสู่แบตเตอรี่ ทิศทาง A ในระหว่าง **โหมดการคายประจุ** กระแสไฟฟ้าจะไหลจากแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์/โหลด ทิศทาง B (ตรงข้ามกับ A).
เบรกเกอร์ DC แบบโพลาไรซ์ใช้แม่เหล็กถาวรหรือรางดับอาร์คแบบทิศทางเดียวที่ออกแบบมาเพื่อดับอาร์คในทิศทางเดียวเท่านั้น เมื่อเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการไหลของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ กลไกการดับอาร์คของเบรกเกอร์จะทำงานย้อนกลับหรือไม่ทำงานเลย:
- ขดลวดเป่าด้วยแม่เหล็กดันอาร์คไปในทิศทางที่ผิด
- พลังงานอาร์คเข้มข้นแทนที่จะกระจายตัว
- การกัดกร่อนของหน้าสัมผัสเร่งตัวขึ้น
- อุณหภูมิเคสเบรกเกอร์สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว
- ผลลัพธ์: ความล้มเหลวของเบรกเกอร์ อาร์คที่ยั่งยืน และไฟไหม้
คำอธิบายทางเทคนิคโดยละเอียดเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้มีอยู่ในคู่มือฉบับสมบูรณ์ของเรา: เหตุใดจึงต้องใช้ Miniature Circuit Breakers DC แบบไม่มีขั้วในระบบจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ (PV).
โซลูชัน VIOX: การป้องกัน DC แบบไม่มีโพลาไรซ์
MCB และ MCCB DC แบบไม่มีโพลาไรซ์ ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยห้องดับอาร์คแบบสมมาตรที่ขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยโดยไม่คำนึงถึงทิศทางการไหล คุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญ ได้แก่:
- รางดับอาร์คคู่ที่ปรับทิศทางสำหรับการทำงานแบบสองทิศทาง
- ขดลวดเป่าแบบไม่ใช้แม่เหล็ก (หรือขดลวดแม่เหล็กที่ทำงานในทั้งสองขั้ว)
- รูปทรงหน้าสัมผัสแบบสมมาตร
- ความจุความร้อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับกระแสต่อเนื่องสูง
| คุณสมบัติ | เบรกเกอร์ DC แบบโพลาไรซ์ | เบรกเกอร์ DC แบบไม่มีโพลาไรซ์ |
|---|---|---|
| ทิศทางกระแสไฟฟ้า | ทิศทางเดียวเท่านั้น | สองทิศทาง |
| โปรแกรม | การป้องกันสตริง PV | การป้องกันวงจรแบตเตอรี่ |
| การสูญพันธุ์ของอาร์ค | สนามแม่เหล็กแบบมีทิศทาง | ช่องดับอาร์กแบบสมมาตร |
| คะแนนทั่วไป | 1000V DC, 10-63A | 250-1000V DC, 100-400A |
| การกำหนดค่า | 2P (มีเครื่องหมาย +/-) | 2P หรือ 4P (ไม่มีเครื่องหมายขั้ว) |
| โหมดความล้มเหลวที่มีกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ | อาร์กยังคงอยู่, เบรกเกอร์ล้มเหลว | การขัดจังหวะปกติ |
| กลุ่มผลิตภัณฑ์ VIOX | กลุ่มผลิตภัณฑ์ VXDC-1000 | กลุ่มผลิตภัณฑ์ VXDC-NP |
พิกัดกระแสสำหรับแอปพลิเคชันแบตเตอรี่
วงจรแบตเตอรี่ต้องการพิกัดกระแสต่อเนื่องที่สูงกว่าสตริง PV อย่างมาก:
- ระบบที่อยู่อาศัยขนาดเล็ก (5-10kWh): 100-150เอ
- ระบบขนาดกลาง (15-20kWh): 200-250A
- การติดตั้งนอกระบบโครงข่ายขนาดใหญ่: 300-400เอ
MCB ราง DIN มาตรฐานมีค่าสูงสุดที่ 125A สำหรับพิกัดที่สูงขึ้น **เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเคส (MCCB)** จึงมีความจำเป็น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MCCB ที่ได้รับการจัดอันดับ DC แบบไม่มีขั้วที่มีความสามารถในการตัด **25kA หรือสูงกว่า** ที่แรงดันไฟฟ้า DC.
ส่วนประกอบการป้องกันนอกระบบโครงข่ายเพิ่มเติม
ฟิวส์ DC ชนิด NH: วงจรแบตเตอรี่ได้รับประโยชน์จากการป้องกันสำรองด้วยฟิวส์ ฟิวส์ NH00 หรือ NH1 ที่ได้รับการจัดอันดับ 160-250A ให้การป้องกันกระแสเกินทุติยภูมิและประสานงานกับ MCCB เพื่อการเคลียร์ข้อผิดพลาดแบบเลือกสรร.
สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่: สวิตช์ตัดโหลดด้วยมือที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของแบตเตอรี่เต็มรูปแบบช่วยให้สามารถแยกได้อย่างปลอดภัยระหว่างการบำรุงรักษา ต้องได้รับการจัดอันดับ DC พร้อมตัวบ่งชี้ตำแหน่งหน้าสัมผัสที่มองเห็นได้.
การจัดการกระแสไหลเข้า: อินเวอร์เตอร์นอกระบบโครงข่ายดึงกระแสไหลเข้าสูงระหว่างการเริ่มต้น ซึ่งมักจะ **5-10 เท่าของพิกัดต่อเนื่อง** เป็นเวลา 10-50 มิลลิวินาที MCCB แบบไม่มีขั้วต้องทนต่อสภาวะชั่วคราวนี้โดยไม่มีการทริปที่ก่อให้เกิดความรำคาญ VIOX ระบุลักษณะการหน่วงเวลา (เส้นโค้ง Type D) สำหรับเบรกเกอร์แบตเตอรี่เพื่อรองรับกระแสไหลเข้าของอินเวอร์เตอร์ในขณะที่ยังคงรักษาการป้องกันข้อผิดพลาด.
การรวมระบบสำรองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ระบบนอกระบบโครงข่ายส่วนใหญ่รวม **ระบบสำรองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า** เพื่อความเป็นอิสระที่ยาวนานขึ้น สิ่งนี้แนะนำความซับซ้อนเพิ่มเติม:
- สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ (ATS): สลับโหลดระหว่างอินเวอร์เตอร์และพลังงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างราบรื่นระหว่างการลดลงของแบตเตอรี่
- สวิตช์ถ่ายโอนด้วยมือ (MTS): ทางเลือกที่ต้นทุนต่ำกว่าซึ่งต้องมีการแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงาน
ATS ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ และความพร้อมใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยดำเนินการถ่ายโอนภายใน 100-300 มิลลิวินาที อินพุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องมีการป้องกันกระแสเกินแยกต่างหากซึ่งมีขนาดตามความจุของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (โดยทั่วไปคือ 16-32A AC MCB).
สำหรับคำแนะนำในการเลือก ATS โดยละเอียด โปรดดู: สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ (Automatic Transfer Switch) กับ ชุดอินเตอร์ล็อค (Interlock Kit) แล้ว สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติแบบ Dual Power คืออะไร.
การต่อสายดินและการเลือก SPD: ความแตกต่างที่ซ่อนอยู่
สถาปัตยกรรมการต่อสายดินบนโครงข่าย
ระบบที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายใช้สถาปัตยกรรมไฟฟ้า **ต่อสายดินอย่างแน่นหนา** ซึ่งได้รับคำสั่งจากมาตรฐานการเชื่อมต่อโครงข่ายของสาธารณูปโภค:
- อาร์เรย์ PV ลบหรือกึ่งกลางต่อสายดินเพื่อให้สอดคล้องกับ NEC 690.41
- ตัวนำต่อสายดินอุปกรณ์เชื่อมต่อตู้โลหะทั้งหมด
- AC RCD หรือการป้องกัน RCBO จำเป็นในด้านโครงข่าย (30mA ที่อยู่อาศัย, 300mA เชิงพาณิชย์)
- การตรวจจับข้อผิดพลาดของกราวด์ตรวจสอบความต้านทานของฉนวน
การกำหนดค่าต่อสายดินอย่างแน่นหนานี้ช่วยให้การทำงานของ **ตัวขัดขวางวงจรข้อผิดพลาดของกราวด์ (GFCI/RCD)** ที่เชื่อถือได้ ซึ่งตรวจจับกระแสไฟรั่วระหว่างเฟสและกราวด์ ซึ่งมีความสำคัญต่อความปลอดภัยของบุคลากรและการปฏิบัติตาม NEC.
การประสานงาน SPD AC ประเภท 2: SPD ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายทำงานในระบบต่อสายดินอย่างแน่นหนาซึ่งกระแสไฟกระชากเบี่ยงเบนไปยังกราวด์โลก SPD ต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับ:
- แรงดันไฟฟ้าทำงานต่อเนื่องสูงสุด (MCOV): 275V สำหรับระบบ 230V, 320V สำหรับระบบ 277V
- กระแสไฟคายประจุที่กำหนด (นิ้ว): ขั้นต่ำ 20kA
- ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น): <1.5kV เพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอินเวอร์เตอร์ที่ละเอียดอ่อน
กลยุทธ์การต่อสายดินนอกโครงข่าย
ระบบนอกโครงข่ายโดยทั่วไปใช้สถาปัตยกรรม **กราวด์ลอย** หรือ **กราวด์แยก**:
- แบตเตอรี่ลบอาจลอย (ไม่ต่อสายดิน) เพื่อป้องกันการกัดกร่อน
- อินเวอร์เตอร์สร้างกลางเทียมและการอ้างอิงกราวด์
- ระบบทำงานเป็นแหล่งพลังงานที่แยกได้
- การป้องกัน RCD มักจะไม่สามารถทำได้ เนื่องจากการขาดกราวด์อ้างอิง
เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญสำหรับการเลือก SPD:
ในระบบกราวด์ลอย พลังงานกระชากไม่สามารถกระจายผ่านกราวด์โลกได้ สิ่งนี้ต้องการโทโพโลยี SPD ที่แตกต่างกัน:
- SPD โหมดทั่วไป: ป้องกันระหว่างแต่ละเฟสและกราวด์ (ต้องมีการอ้างอิงกราวด์)
- SPD โหมดดิฟเฟอเรนเชียล: ป้องกันระหว่างเฟส (ทำงานในระบบลอย)
การติดตั้งนอกโครงข่ายให้ความสำคัญกับ **DC SPD บนอินพุต PV** เพื่อป้องกันไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าบนสายเคเบิลอาร์เรย์ AC SPD กลายเป็นรองหากมีการรวมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า.
สำหรับคำแนะนำในการเลือก SPD ที่ครอบคลุม: วิธีเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณ แล้ว กล่องรวมสาย AC เทียบกับ DC.
| พารามิเตอร์การต่อลงดิน | ระบบออนกริด | ระบบออฟกริด |
|---|---|---|
| อ้างอิงกราวด์ | สายดินของระบบสาธารณูปโภคแบบ Solid | แบบ Floating หรือ Isolated |
| การป้องกัน RCD | บังคับ (30-300mA) | มักไม่สามารถใช้งานได้ |
| ประเภท SPD (ฝั่ง AC) | Type 2, โหมด Common | Type 2, โหมด Differential เป็นที่ต้องการ |
| ประเภท SPD (ฝั่ง DC) | Type 2 DC, 1000V | Type 2 DC, 600V หรือ 1000V |
| การตรวจจับ Ground Fault | โมดูล GFP มาตรฐาน | การตรวจสอบฉนวนแบบกำหนดเอง |
| การป้องกันฟ้าผ่า | กริดให้การป้องกันบางส่วน | การป้องกันฝั่ง DC เต็มรูปแบบเป็นสิ่งจำเป็น |
ระบบไฮบริด: จุดกึ่งกลางที่ซับซ้อน
ระบบไฮบริดรวมการทำงานแบบเชื่อมต่อกริดเข้ากับการสำรองแบตเตอรี่ ซึ่งต้องใช้ส่วนประกอบป้องกันที่จัดการกับ **ทั้งสตริง PV แรงดันสูง และวงจรแบตเตอรี่แบบสองทิศทาง**.
ข้อกำหนดการป้องกันแบบคู่
ฝั่ง PV Array (แรงดันสูง):
- MCB DC 1000V สำหรับการป้องกันสตริง (ยอมรับแบบ Polarized ได้)
- อุปกรณ์ Rapid Shutdown PV (เป็นไปตาม NEC 690.12)
- DC SPD ที่อินพุตกล่องรวมสาย
ฝั่งแบตเตอรี่ (กระแสสูง, สองทิศทาง):
- DC MCCB แบบ Non-polarized (200-400A) สำหรับการป้องกันแบตเตอรี่
- สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่
- ฟิวส์ DC แบบ NH สำหรับการป้องกันสำรอง
ฝั่ง AC (การเชื่อมต่อกริด + โหลดสำรอง):
- การป้องกันอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริด (AC MCB + RCD)
- Subpanel โหลดวิกฤตพร้อมการป้องกันแยกต่างหาก
- ATS สำหรับการถ่ายโอนอย่างราบรื่นระหว่างกริดและพลังงานแบตเตอรี่
ความท้าทายทางวิศวกรรม
กล่องจ่ายไฟไฮบริดต้องรองรับ:
- DC แรงดันสูงจาก PV (600-1000V)
- DC แรงดันต่ำ กระแสสูง จากแบตเตอรี่ (48V, 200A+)
- กระแสแบตเตอรี่แบบสองทิศทาง (ชาร์จ/ดิสชาร์จ)
- การเชื่อมต่อ AC กับกริดพร้อม Anti-islanding
- อินพุตสำรองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (อุปกรณ์เสริม)
โซลูชันไฮบริด VIOX: กล่องจ่ายไฟที่ออกแบบตามความต้องการพร้อมช่องแยกสำหรับวงจร PV, แบตเตอรี่ และ AC ซึ่งป้องกันความเค้นของแรงดันไฟฟ้าระหว่างส่วนแรงดันสูงและแรงดันต่ำ ในขณะที่ยังคงขนาดที่กะทัดรัด.
การประสานงาน SPD ในระบบไฮบริด
การป้องกันไฟกระชากมีความซับซ้อนมากขึ้น:
- Type 1+2 AC SPD ที่จุดเชื่อมต่อกริด (การป้องกันที่เพิ่มขึ้น)
- กระแสตรง SPD ที่อินพุตกล่องรวมสาย PV
- DC SPD แยกต่างหาก ที่ขั้วแบตเตอรี่ (หายาก, เฉพาะเจาะจงกับการใช้งาน)
ความท้าทายคือการประสานงาน SPD หลายขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟ Let-through ที่เหมาะสม โดยไม่ทำให้เกิดความล้มเหลวแบบ Cascade ของ SPD.
เมทริกซ์การตัดสินใจเลือกส่วนประกอบ
| เกณฑ์การคัดเลือก | ระบบออนกริด | ระบบออฟกริด | ระบบไฮบริด |
|---|---|---|---|
| แรงดันไฟฟ้า DC | 600-1000V | 48-120V | ทั้งสองช่วง |
| กระแสไฟฟ้า DC | 10-20A ต่อสตริง | 100-400A (แบตเตอรี่) | ทั้งสองช่วง |
| ทิศทางกระแสไฟฟ้า | ทิศทางเดียว | สองทิศทาง | ทั้งสองประเภท |
| เบรกเกอร์ DC | MCB แบบมีขั้ว (1000V) | MCCB แบบไม่มีขั้ว | ทั้งสองประเภทในวงจรแยกกัน |
| ความสามารถในการตัดกระแสไฟ DC | ขั้นต่ำ 6kA | ขั้นต่ำ 25kA | ค่าที่สูงกว่าของทั้งสอง |
| การป้องกัน AC | MCB + RCD (เชื่อมต่อกับกริด) | MCB เท่านั้น (ถ้าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) | MCB + RCD + ATS |
| SPD (ฝั่ง AC) | Type 2, 275/320V MCOV | Type 2 (ถ้ามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) | Type 1+2 ประสานงานกัน |
| SPD (ฝั่ง DC) | Type 2 DC, 1000V | Type 2 DC, 600V | หลายขั้นตอน |
| ส่วนประกอบเพิ่มเติม | ตัวตัดวงจร DC | ตัวตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่, ATS | ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น |
| ระดับการครอบคลุม | ระดับ IP65 สำหรับใช้งานภายนอกอาคาร | ขั้นต่ำ IP54 (ภายในอาคาร) | แนะนำ IP65 |
| อินพุตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า | ไม่สามารถใช้งานได้ | 16-32A AC MCB | 16-32A AC MCB + ATS |
ข้อกำหนดความสามารถในการตัดกำลัง
สตริง PV ที่เชื่อมต่อกับกริด: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของแผง โดยทั่วไป Isc = 10-15A ต่อสตริง. พิกัด DC MCB 6kA ที่ 1000V DC ให้ความสามารถในการตัดกระแสไฟที่เพียงพอ.
วงจรแบตเตอรี่นอกกริด: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจากแบตเตอรี่อาจเกิน 5,000A สำหรับอาร์เรย์ลิเธียมไอออนขนาดใหญ่. ความสามารถในการตัดกระแสไฟ 25kA ที่แรงดันไฟฟ้า DC เป็นข้อกำหนดขั้นต่ำ—แนะนำ 50kA สำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์.
ข้อควรพิจารณาในการกำหนดขนาดสายไฟ
| ประเภทวงจร | Voltage | ปัจจุบัน | ขนาดสายไฟขั้นต่ำ | ระดับฉนวน |
|---|---|---|---|---|
| สตริง PV ที่เชื่อมต่อกับกริด | 1000V DC | 15ก. | 10 AWG (6mm²) | พิกัด 1000V DC |
| แบตเตอรี่นอกกริด | 48 โวลต์ กระแสตรง | 200เอ | 3/0 AWG (95mm²) | พิกัด 600V DC |
| การเชื่อมต่อกริด AC | 230 โวลต์กระแสสลับ | 32เอ | 8 AWG (10mm²) | พิกัด 600V AC |
| อินพุตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า | 230 โวลต์กระแสสลับ | 25ก. | 10 AWG (6mm²) | พิกัด 600V AC |
เหตุผลที่การเลือกส่วนประกอบไม่สามารถใช้แทนกันได้
โหมดความล้มเหลวร้ายแรงมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานระหว่างประเภทระบบ:
โหมดความล้มเหลวเมื่อเชื่อมต่อกับกริด: พิกัดแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอทำให้เกิด อาร์คแฟลช ระหว่างการเคลียร์ข้อผิดพลาด อาร์คยังคงอยู่ภายในเคสเบรกเกอร์ ทำให้เคสแตกและอาจเกิดไฟไหม้ได้.
โหมดความล้มเหลวเมื่ออยู่นอกกริด: การใช้เบรกเกอร์แบบมีขั้วในวงจรแบตเตอรี่ส่งผลให้เกิด อาร์คขั้วไฟฟ้าย้อนกลับยังคงอยู่—เบรกเกอร์ไม่สามารถตัดกระแสไฟได้ในทิศทางกระแสไฟหนึ่ง ทำให้เกิดการเชื่อมติดของหน้าสัมผัส, ความร้อนสูงเกิน, และการทำลายอุปกรณ์.
นี่ไม่ใช่ความเสี่ยงตามสมมติฐาน ข้อมูลภาคสนามจากความล้มเหลวในการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แสดงให้เห็นว่า:
- 68% ของไฟไหม้กล่องจ่ายไฟนอกกริดเกี่ยวข้องกับการใช้เบรกเกอร์แบบมีขั้วที่ไม่ถูกต้อง
- 43% ของเหตุการณ์อาร์คแฟลชเมื่อเชื่อมต่อกับกริดมีสาเหตุมาจากการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าที่เล็กเกินไป
- 31% ของความล้มเหลวของระบบไฮบริดเกิดจากการประสานงาน SPD ที่ไม่เหมาะสม
แนวทางเฉพาะแอปพลิเคชันของ VIOX
VIOX Electric ผลิตอุปกรณ์ป้องกันที่ออกแบบมาสำหรับข้อกำหนดการใช้งานที่แม่นยำ:
- VXDC-1000 Series: MCB DC แบบโพลาไรซ์สำหรับสตริง PV บนกริด, พิกัด 1000V DC, ความสามารถในการตัดกระแส 6kA, ช่วง 1-63A
- VXDC-NP Series: MCCB DC แบบไม่มีโพลาไรซ์สำหรับวงจรแบตเตอรี่, พิกัด 250-1000V DC, ความสามารถในการตัดกระแส 25-50kA, ช่วง 100-400A
- VX-ATS Series: สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติสำหรับระบบนอกกริดและระบบไฮบริด, ความจุ 16-125A, เวลาถ่ายโอน <200ms
- VX-SPD Series: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC และ DC ที่มีการประสานงานพร้อมการแสดงสถานะด้วยภาพและความสามารถในการตรวจสอบระยะไกล
ทีมวิศวกรของเราให้การสนับสนุนการเลือกส่วนประกอบเฉพาะสำหรับการใช้งาน, การออกแบบกล่องจ่ายไฟแบบกำหนดเอง, และการตรวจสอบการติดตั้งในสถานที่เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด.
คำถามที่ถูกถามบ่อย
สามารถใช้ตู้จ่ายไฟเดียวกันสำหรับระบบออนกริดและออฟกริดได้หรือไม่?
ไม่ได้ โพรไฟล์แรงดัน/กระแส, ชนิดของเบรกเกอร์ และหลักการป้องกันนั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน ตู้ระบบออนกริดใช้เบรกเกอร์โพลาไรซ์แรงดันสูง (1000V) ที่พิกัด 10-20A ตู้ออฟกริดต้องการเบรกเกอร์แบบไม่มีขั้วที่พิกัด 100-400A ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า การใช้ตู้จ่ายไฟที่ไม่ถูกต้องมีความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวในการป้องกันและอันตรายจากไฟไหม้.
ทำไมระบบออฟกริดถึงต้องการเบรกเกอร์ DC ที่ไม่มีขั้ว?
วงจรแบตเตอรี่ทำงานด้วยกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทาง—กระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่แบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จและไหลออกระหว่างการคายประจุ เบรกเกอร์แบบโพลาไรซ์สามารถตัดกระแสไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยในทิศทางเดียวเท่านั้น เมื่อกระแสไฟฟ้าผิดพลาดไหลในขั้วตรงข้าม กลไกการดับอาร์คของเบรกเกอร์จะล้มเหลว นำไปสู่อาร์คที่ต่อเนื่องและความล้มเหลวอย่างร้ายแรง. เบรกเกอร์ DC แบบไม่มีขั้ว ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษด้วยห้องดับอาร์คแบบสมมาตรที่ทำงานได้โดยไม่คำนึงถึงทิศทางของกระแสไฟฟ้า.
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันใช้เบรกเกอร์ที่มีขั้วในวงจรแบตเตอรี่
ในระหว่างการไหลของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ (ทิศทางตรงกันข้ามกับเครื่องหมายขั้วของเบรกเกอร์), คอยล์เป่าดับด้วยแม่เหล็กจะดันอาร์คไปในทิศทางที่ผิด และรูปทรงของรางดับอาร์คทำงานย้อนกลับ ผลที่ตามมา: อาร์คยังคงอยู่แทนที่จะดับ, หน้าสัมผัสมีความร้อนสูงเกินไป, กล่องเบรกเกอร์ละลาย, และเกิดไฟไหม้ นี่คือสาเหตุหลักของความล้มเหลวของตู้จ่ายไฟแบบออฟกริด.
ฉันจำเป็นต้องมีสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติสำหรับระบบนอกกริดหรือไม่?
ATS เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบนอกกริดที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง โดยจะสลับโหลดระหว่างอินเวอร์เตอร์และไฟจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยอัตโนมัติเมื่อแบตเตอรี่หมด สวิตช์ถ่ายโอนแบบแมนนวล (MTS) เป็นทางเลือกที่ต้นทุนต่ำกว่า แต่ต้องมีการแทรกแซงจากผู้ปฏิบัติงาน ระบบที่ไม่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองไม่จำเป็นต้องมี ATS สำหรับการเปรียบเทียบโดยละเอียด โปรดดูคู่มือของเราเกี่ยวกับ สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติเทียบกับชุดอินเตอร์ล็อค.
ข้อกำหนด SPD แตกต่างกันอย่างไรระหว่างระบบที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและระบบที่ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า?
ระบบบนกริดใช้ SPD AC ประเภท 2 ที่จุดเชื่อมต่อกริดเพื่อป้องกันไฟกระชากที่เกิดจากสาธารณูปโภค ระบบนอกกริดให้ความสำคัญกับ SPD DC ที่อินพุตอาร์เรย์ PV เพื่อป้องกันฟ้าผ่าบนสายเคเบิลอาร์เรย์ เนื่องจากระบบไม่มีการอ้างอิงกราวด์ของสาธารณูปโภค สถาปัตยกรรมกราวด์ (กราวด์อย่างแน่นหนาเทียบกับแบบลอย) เป็นตัวกำหนดว่า SPD โหมดทั่วไปหรือโหมดดิฟเฟอเรนเชียลเหมาะสมหรือไม่ ดู: วิธีเลือก SPD ที่เหมาะสม.
ฉันต้องการพิกัดการตัดกระแส (Breaking Capacity) เท่าไหร่สำหรับเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่?
กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแบตเตอรี่อาจเกิน 5,000A สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดใหญ่ ความสามารถในการตัดกระแสขั้นต่ำ: 25kA ที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน DC. การติดตั้งเชิงพาณิชย์ควรกำหนด 50kA ความสามารถในการตัดกระแสต้องได้รับการตรวจสอบที่แรงดันไฟฟ้าระบบ DC จริง—เบรกเกอร์ที่ได้รับการจัดอันดับ “25kA ที่ 220V AC” อาจมีความสามารถเพียง 10kA ที่ 48V DC ตรวจสอบการจัดอันดับความสามารถในการตัดกระแสเฉพาะแรงดันไฟฟ้า DC เสมอ.
ไวอ็อกซ์ อิเล็คทริค ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่ครอบคลุมสำหรับการเลือกส่วนประกอบกล่องจ่ายไฟพลังงานแสงอาทิตย์ ติดต่อทีมวิศวกรของเราสำหรับคำแนะนำเฉพาะสำหรับการใช้งาน, การออกแบบกล่องจ่ายไฟแบบกำหนดเอง, และการทดสอบการยอมรับจากโรงงานเพื่อให้แน่ใจว่าการติดตั้งของคุณเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยและทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือตลอดอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้ 25 ปีของระบบ.
