หากคุณกำลังออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ คุณจะทราบกฎทองของวิศวกรรมไฟฟ้า: สายไฟต้องได้รับการป้องกันโดยฟิวส์ หรือ เบรกเกอร์.
ดังนั้น เมื่อคุณเจาะลึกลงไปใน National Electrical Code (NEC) ส่วนที่ 690.9 คุณอาจเจอข้อกำหนดที่ทำให้คุณต้องหยุดชะงัก มันแนะนำว่าถ้าคุณมีแผงโซลาร์เซลล์สองชุดที่ต่อสายขนานกัน คุณ ไม่ จำเป็นต้องติดตั้งฟิวส์.
สิ่งนี้ให้ความรู้สึกผิด มันให้ความรู้สึกเหมือนเป็นข้อผิดพลาดในการพิมพ์ แหล่งพลังงานจะไม่ต้องการการป้องกันได้อย่างไร
ยินดีต้อนรับสู่ “Fuse Paradox” (ความขัดแย้งของฟิวส์)”
กฎนี้มีอยู่ไม่ได้เป็นเพราะ NEC หย่อนยานในเรื่องความปลอดภัย แต่เป็นเพราะฟิสิกส์ของแผงโซลาร์เซลล์นั้นแตกต่างจากแบตเตอรี่หรือโครงข่ายไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง การทำความเข้าใจความขัดแย้งนี้เป็นกุญแจสำคัญในการแยกแยะผู้ติดตั้งที่ “ได้มาตรฐานขั้นต่ำตามกฎหมาย” ออกจากวิศวกรพลังงานแสงอาทิตย์ที่แท้จริง.
ฟิสิกส์: “ใครกำลังโจมตีใคร?”
เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมคุณไม่จำเป็นต้องมีฟิวส์ ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจว่าฟิวส์กำลังป้องกันอะไรในระบบ PV.
ในวงจรบ้านมาตรฐาน ฟิวส์จะป้องกันสายไฟจาก แหล่งจ่ายไฟ (โครงข่ายไฟฟ้า) หากคุณลัดวงจรสายไฟ โครงข่ายไฟฟ้าจะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาอย่างไม่จำกัดจนกว่าสายไฟจะละลาย.
แผงโซลาร์เซลล์นั้นแตกต่างกัน. พวกมันคือ “แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบจำกัด”
หากคุณมีแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 10A และคุณลัดวงจรสายบวกและสายลบเข้าด้วยกัน มันจะไม่ระเบิด มันจะผลิต... ประมาณ 10-11 แอมป์ (กระแสไฟฟ้าลัดวงจร หรือ Isc) โดยทางกายภาพแล้วมันไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าที่ดวงอาทิตย์อนุญาต.
ดังนั้น แผงโซลาร์เซลล์ ไม่สามารถเผาไหม้ตัวเองได้.
แล้วทำไมเราถึงต้องใส่ฟิวส์ในแผง PV เลย? เราไม่ได้ปกป้องแผงจากตัวมันเอง เรากำลังปกป้องมันจากเพื่อนบ้านของมัน.
อันตรายคือ กระแสไฟย้อนกลับ. หากสตริงหนึ่งล้มเหลว (เช่น การลัดวงจรภายในโมดูล) สตริง อื่น ที่ขนานกันจะปล่อยพลังงาน ย้อนกลับ เข้าไปในสตริงที่เสีย.
คณิตศาสตร์: ข้อยกเว้น “2 สตริง”
มาคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่อนุญาตให้ “Fuse Paradox” (ความขัดแย้งของฟิวส์) มีอยู่ได้.
ตัวแปร:
- Panel Isc (กระแสไฟฟ้าลัดวงจร): 10 แอมป์ (พลังโจมตี).
- พิกัดฟิวส์สูงสุดแบบอนุกรม: 15 แอมป์ (พลังป้องกัน). สิ่งนี้พิมพ์อยู่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์ทุกแผง มันบอกคุณว่าแผงสามารถรับกระแสไฟฟ้าย้อนกลับได้มากแค่ไหนก่อนที่จะเกิดไฟไหม้.
สถานการณ์ A: 2 สตริงขนานกัน (“ทางตัน”)
คุณมีสตริง 1 และสตริง 2 เชื่อมต่อกันแบบขนาน.
- ข้อผิดพลาด: สตริง 1 เกิดการลัดวงจร.
- การโจมตี: สตริง 2 ไหลย้อนกลับเข้าไปในสตริง 1.
- การคำนวณกระแสไฟฟ้า: แหล่งกระแสไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวคือสตริง 2 ดังนั้น แรงโจมตีคือ 10 แอมป์.
- ผลลัพธ์: การโจมตี 10A นั้น น้อยกว่า ขีดจำกัด 15A (พิกัดฟิวส์สูงสุดแบบอนุกรม) ของสตริง 1.
แผงสามารถรับมือกับความร้อนได้ สายไฟสามารถรับมือกับความร้อนได้ ไม่เกิดไฟไหม้.
คำตัดสินของคณะลูกขุน: NEC 690.9 กล่าวว่า ไม่จำเป็นต้องใช้ฟิวส์.
สถานการณ์ B: 3 สตริงขนานกัน (“การซุ่มโจมตี”)
ตอนนี้ คุณเพิ่มสตริงที่สาม.
- ข้อผิดพลาด: สตริง 1 เกิดการลัดวงจร.
- การโจมตี: สตริง 2 (10A) และ สตริง 3 (10A) ทั้งคู่ไหลย้อนกลับเข้าไปในสตริง 1.
- การคำนวณกระแสไฟฟ้า: 10A + 10A = 20 แอมป์.
- ผลลัพธ์: การโจมตี 20A นั้น มากกว่า ขีดจำกัด 15A ของสตริง 1.
สตริง 1 ถูกครอบงำแล้ว มันร้อนเกินไป มันละลาย หลังคาเกิดไฟไหม้.
คำตัดสินของคณะลูกขุน: NEC 690.9 กล่าวว่า ฟิวส์เป็นสิ่งจำเป็น ในทุกสตริง.
เหนือกว่ากฎหมาย: ทำไมคุณควรใส่ฟิวส์อยู่ดี
ดังนั้น หากคุณมีระบบ 2 สตริง กฎหมายบอกว่าคุณสามารถประหยัดเงินและข้ามการใส่ฟิวส์ในกล่องรวมสายได้.
แต่ลองถามช่างเทคนิคบริการผู้ชำนาญงาน พวกเขาจะบอกคุณว่า: “ติดตั้งฟิวส์ต่อไปเถอะ”
นี่คือเหตุผลว่าทำไม “ข้อกำหนดขั้นต่ำของมาตรฐาน” ไม่ใช่ “แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด”
1. ฝันร้าย “การถอดสายไฟในขณะที่มีกระแสไฟฟ้า”
การปฏิบัติตามมาตรฐานเป็นเรื่องดี จนกว่าคุณจะต้องแก้ไขอะไรบางอย่าง.
หากคุณข้ามตัวยึดฟิวส์ (ซึ่งมักจะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ) สตริงของคุณจะเชื่อมต่อกันแบบถาวร (มักจะมีตัวเชื่อมต่อ Y).
หากคุณต้องการแก้ไขปัญหาสตริงที่ 1 คุณต้องถอดขั้วต่อ MC4 หากแสงอาทิตย์ส่องแสง วงจรนั้นอยู่ภายใต้โหลด การดึงขั้วต่อ MC4 ภายใต้โหลดจะสร้าง อาร์ค DC—เปลวไฟพลาสมาที่สามารถหลอมละลายหน้าสัมผัสของขั้วต่อและไหม้มือของคุณได้.
เป็ VIOX PV ที่ใส่ฟิวส์ มอบวิธีที่ปลอดภัยและป้องกันการสัมผัส เพื่อ “ปิดสวิตช์” สตริงก่อนที่คุณจะทำงานกับมัน คุณเปิดตัวนำออก วงจรจะขาดภายในห้องที่มีการควบคุม และคุณจะปลอดภัย.
2. ปัจจัย “การเตรียมพร้อมสำหรับอนาคต”
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เติบโตขึ้น คุณอาจเริ่มต้นด้วย 2 สตริงในวันนี้ สามปีต่อมา คุณอาจต้องการเพิ่มสตริงที่ 3 เพื่อชาร์จ EV.
หากคุณเดินสายระบบ 2 สตริงของคุณแบบถาวรโดยไม่มีฟิวส์ (เพราะ “มาตรฐานบอกว่าฉันไม่จำเป็นต้องมี”) การเพิ่มสตริงที่ 3 นั้นทำให้ทั้งอาร์เรย์ที่มีอยู่ของคุณผิดกฎหมายและเป็นอันตราย คุณต้องรื้อสายไฟออกและเริ่มต้นใหม่.
หากคุณติดตั้ง กล่องรวม VIOX พร้อมตัวยึดฟิวส์ตั้งแต่วันแรก การเพิ่มสตริงก็เป็นแบบพลักแอนด์เพลย์ คุณได้รับการปกป้องแล้ว.
สรุป: อย่าฉลาดเกินความปลอดภัยของคุณ
“Fuse Paradox” เป็นเกร็ดความรู้ทางวิศวกรรมที่สนุก แต่เป็นปรัชญาการออกแบบที่ไม่ดี.
ในขณะที่ฟิสิกส์ของระบบ 2 สตริงอาจช่วยคุณจากการเกิดไฟไหม้ การละเว้นฟิวส์จะทำให้คุณสูญเสียการควบคุม ความปลอดภัย และความสามารถในการขยาย.
- N ≤ 2 สตริง: ฟิวส์เป็นอุปกรณ์เสริม (แต่แนะนำสำหรับการแยก).
- N ≥ 3 สตริง: ฟิวส์เป็นข้อบังคับ (สำหรับการป้องกันอัคคีภัย).
อย่าเพียงแค่สร้างเพื่อการตรวจสอบ สร้างเพื่อการดำเนินงาน 20 ปีที่ตามมา.
ทางเทคนิคข้อความถูกต้อ
- มาตรฐาน:
- NEC 690.9 (การป้องกันกระแสเกิน): กำหนดข้อกำหนดสำหรับการปกป้องวงจรแหล่งจ่าย PV.
- ยกเว้น: ไม่จำเป็นต้องมีฟิวส์ หากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจากทั้งหมด อื่น แหล่งที่มาไม่เกินความสามารถในการนำกระแสของตัวนำ หรือพิกัดฟิวส์อนุกรมสูงสุดของโมดูล.
- สูตร: กฎทั่วไปสำหรับการกำหนดให้มีฟิวส์คือ:
(N - 1) x Isc > พิกัดฟิวส์อนุกรมสูงสุด.- โดยที่ เอ็น คือจำนวนสตริงขนาน.
- Isc คือกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแผง (ปรับตามปัจจัยด้านความปลอดภัยของอุณหภูมิ/การแผ่รังสี โดยปกติคือ 1.25).
- โซลูชัน VIOX: VIOX ผลิตฟิวส์ gPV ขนาด 10x38 มม. ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อขัดขวางข้อผิดพลาดกระแสเกินต่ำที่พบได้ทั่วไปในอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ DC ซึ่งฟิวส์ AC มาตรฐานอาจไม่สามารถเคลียร์ได้.
