ตู้จ่ายไฟโซลาร์เซลล์แบบออนกริด (On-Grid) เทียบกับออฟกริด (Off-Grid): ความแตกต่างที่สำคัญในการเลือกส่วนประกอบป้องกัน

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:

1. ระบบป้องกันกระแสไฟเกิน สำหรับเอาต์พุต AC ของอินเวอร์เตอร์
2. 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:

1. DC แรงดันสูงจาก PV (600-1000V)
2. DC แรงดันต่ำ กระแสสูง จากแบตเตอรี่ (48V, 200A+)
3. กระแสแบตเตอรี่แบบสองทิศทาง (ชาร์จ/ดิสชาร์จ)
4. การเชื่อมต่อ AC กับกริดพร้อม Anti-islanding
5. 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.