دو طرفہ فوٹو وولٹک (PV) ٹیکنالوجی کے عروج نے شمسی صنعت میں انقلاب برپا کر دیا ہے، جو ماڈیول کے پچھلے حصے پر منعکس روشنی کو حاصل کر کے توانائی کی پیداوار میں 30% تک اضافہ پیش کرتا ہے۔ تاہم، اس “اضافی” توانائی کے ساتھ ایک اہم انجینئرنگ چیلنج آتا ہے: کرنٹ گین. برقی انجینئرز اور سسٹم ڈیزائنرز کے لیے، پچھلے حصے کی شعاع ریزی کی متغیر نوعیت کا مطلب ہے کہ اوور کرنٹ پروٹیکشن سائزنگ کے معیاری اصول اکثر کم پڑ جاتے ہیں۔.
اگر آپ صرف سامنے والے حصے کی سٹینڈرڈ ٹیسٹ کنڈیشنز (STC) ریٹنگ کی بنیاد پر فیوز کا سائز متعین کرتے ہیں، تو آپ کو چوٹی کے البیڈو واقعات کے دوران ناخوشگوار ٹرپنگ، آلات کی تھکاوٹ اور ممکنہ آگ کے خطرات کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ برقی تحفظ کے آلات کے ایک سرکردہ مینوفیکچرر کے طور پر، VIOX الیکٹرک سمجھتا ہے کہ دو طرفہ صفوں کے لیے فیوز کا صحیح سائز متعین کرنے کے لیے نیشنل الیکٹریکل کوڈ (NEC) اور منعکس شعاع ریزی کی طبیعیات دونوں کی باریک بینی سے سمجھ بوجھ کی ضرورت ہے۔.
دو طرفہ کرنٹ گین کی طبیعیات
روایتی مونو فیشل ماڈیولز کے برعکس، دو طرفہ پینلز میں ایک شفاف بیک شیٹ یا ڈوئل گلاس ڈیزائن ہوتا ہے جو روشنی کو پیچھے سے سولر سیلز تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے۔ پچھلا حصہ کل بجلی کی پیداوار میں حصہ ڈالتا ہے، لیکن سرکٹ پروٹیکشن کے لیے یہ براہ راست شارٹ سرکٹ کرنٹ (I_{sc}) میں حصہ ڈالتا ہے۔.
پیدا ہونے والی اضافی کرنٹ کی مقدار کا انحصار بڑی حد تک اس پر ہوتا ہے البیڈو (ریفلیکٹیویٹی) پینلز کے نیچے کی سطح اور تنصیب کی اونچائی۔ سفید تجارتی چھت (اعلی البیڈو) پر لگا پینل اسفالٹ یا گھاس پر لگے پینل کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ کرنٹ پیدا کرے گا۔.
دو طرفہ کوایفیشینٹ اور گین فیکٹر
تحفظ کا درست سائز متعین کرنے کے لیے، ہمیں اس گین کی مقدار معلوم کرنی چاہیے۔.
- دو طرفہ کوایفیشینٹ: پچھلے حصے کی کارکردگی کا سامنے والے حصے کی کارکردگی سے تناسب (عام طور پر جدید PERC یا TOPCon سیلز کے لیے 70-80%)۔.
- دو طرفہ گین فیکٹر (BGF): آپریشن کے دوران کرنٹ میں اصل فیصد اضافہ۔ اگرچہ مینوفیکچررز ایک “حوالہ” گین درج کر سکتے ہیں، لیکن حقیقی دنیا میں BGF عام طور پر اس حد میں ہوتا ہے 10% سے 15%, ، اور بہتر حالات میں (مثلاً برف یا سفید جھلیوں) میں 25-30% تک بڑھ جاتا ہے۔.
انجینئرز اس اضافی کرنٹ کو نظر انداز نہیں کر سکتے۔ فیوز کو کل مشترکہ I_{sc} کو بغیر خراب ہوئے برداشت کرنے کے قابل ہونا چاہیے، جبکہ تار اور ماڈیول کو فالٹس سے بھی بچانا چاہیے۔.
NEC 690.8 اور 1.56 کا اصول: دو طرفہ کے لیے ڈھالا گیا۔
نیشنل الیکٹریکل کوڈ (NEC) PV سرکٹس کے سائز کا تعین کرنے کے لیے فریم ورک فراہم کرتا ہے، لیکن دو طرفہ ماڈیولز آرٹیکل 690.8 میں پیچیدگی کی ایک تہہ کا اضافہ کرتے ہیں۔.
معیاری سائزنگ “1.56 کے اصول” پر عمل کرتی ہے:
I_{fuse} \ge I_{sc} \times 1.25 \text{ (شعاع ریزی فیکٹر)} \times 1.25 \text{ (مسلسل ڈیوٹی فیکٹر)}
معیاری سائزنگ پر تفصیلی رہنمائی کے لیے، ہماری اس گائیڈ سے رجوع کریں PV فیوز ڈس کنیکٹ سائزنگ گائیڈ (NEC 1.56 کا اصول).
تاہم، دو طرفہ ماڈیولز کے لیے،, I_{sc} ایک جامد عدد نہیں ہے۔. NEC 690.8(A)(2) “سب سے زیادہ 3 گھنٹے کی کرنٹ اوسط” کی بنیاد پر حساب لگانے کی اجازت دیتا ہے، لیکن ایک زیادہ عام اور محفوظ انجینئرنگ پریکٹس یہ ہے کہ حفاظتی عوامل کا اطلاق کرنے سے پہلے بنیادی I_{sc} کو ایڈجسٹ کیا جائے۔.
ایڈجسٹڈ فارمولا
تعمیل اور حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، ایڈجسٹڈ I_{sc} استعمال کریں:
I_{sc, ایڈجسٹڈ} = I_{sc, فرنٹ} \times (1 + \text{دو طرفہ گین})
پھر معیاری تحفظ کے عوامل کا اطلاق کریں:
\text{کم از کم فیوز ریٹنگ} = I_{sc, ایڈجسٹڈ} \times 1.56
جدول 1: دو طرفہ بمقابلہ مونو فیشل کرنٹ کیلکولیشن کا موازنہ
| پیرامیٹر | مونو فیشل ماڈیول | دو طرفہ ماڈیول (15% گین) |
|---|---|---|
| ریٹیڈ I_{sc} (فرنٹ) | 13.0 A | 13.0 A |
| پچھلے حصے کا گین | 0 A | +1.95 A (13.0 × 0.15) |
| مؤثر I_{sc} | 13.0 A | 14.95 A |
| NEC ملٹی پلائر | 1.56 | 1.56 |
| حساب شدہ کم از کم فیوز | 20.28 A | 23.32 A |
| سٹینڈرڈ فیوز سائز | 20A یا 25A | 25A یا 30A |
نوٹ کریں کہ کس طرح دو طرفہ گین ضرورت کو اگلے معیاری فیوز سائز تک لے جاتا ہے۔.
IEC 60269-6 اور gPV فیوز کی ضروریات
اگرچہ سائزنگ کا حساب کتاب بہت ضروری ہے، لیکن قسم منتخب کردہ فیوز کی قسم بھی اتنی ہی اہم ہے۔ فوٹو وولٹک ایپلی کیشنز کے لیے، آپ کو اس کے مطابق خصوصیات والے فیوز استعمال کرنے چاہئیں جی پی وی IEC 60269-6 IEC 60269-6.
معیاری AC فیوز یا جنرل پرپز DC فیوز کے برعکس، gPV فیوز کم اوور کرنٹ (عام طور پر 1.35x سے 2x ریٹیڈ کرنٹ) کو روکنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں جو شیڈنگ یا مس میچ کے واقعات کے دوران PV سٹرنگز میں عام ہیں۔.
دو طرفہ کے لیے gPV کیوں اہم ہے
دو طرفہ ماڈیولز زیادہ البیڈو والے دنوں میں طویل عرصے تک اپنی ریٹنگ سے تھوڑا زیادہ کرنٹ برقرار رکھ سکتے ہیں۔ ایک غیر gPV فیوز اس مسلسل تھرمل لوڈ کے تحت تھک سکتا ہے، جس سے قبل از وقت ناکامی ہو سکتی ہے۔ مزید برآں، ہائی DC وولٹیجز (1000V یا 1500V) کو سیرامک gPV فیوز میں پائی جانے والی مخصوص آرک بجھانے کی صلاحیتوں کی ضرورت ہوتی ہے۔.
فیوز میٹریلز کے گہرے موازنے کے لیے، ہمارا یہ مضمون پڑھیں گلاس فیوز بمقابلہ سیرامک فیوز سیفٹی گائیڈ.
جامع حساب کتاب کا طریقہ کار
دو طرفہ سسٹم کے لیے فیوز کا سائز متعین کرنے کے لیے، اس مرحلہ وار انجینئرنگ عمل پر عمل کریں۔.
مرحلہ 1: ریفرنس $I_{sc}$ کا تعین کریں۔
ماڈیول ڈیٹا شیٹ سے رجوع کریں۔ “Bifacial Nameplate Irradiance” یا مخصوص ڈیٹا ٹیبلز تلاش کریں جو مختلف گین لیولز (مثلاً، 10%، 20%، 30%) پر $I_{sc}$ دکھاتے ہیں۔ اگر یہ ڈیٹا دستیاب نہیں ہے، تو ایک محتاط انجینئر عام طور پر ایک 20-25% گین فرض کرتا ہے۔ حسابات کے لیے حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، جب تک کہ سائٹ کے مخصوص البیڈو ماڈلنگ سے اس کے برعکس ثابت نہ ہو۔.
مرحلہ 2: NEC 690.8 فیکٹرز کا اطلاق کریں۔
کم از کم اوور کرنٹ پروٹیکشن ڈیوائس (OCPD) کی درجہ بندی کا حساب لگائیں۔.
$$I_{OCPD} = I_{sc, bifacial} \times 1.25 \times 1.25$$
مرحلہ 3: ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ سیریز فیوز ریٹنگ چیک کریں۔
اہم بات یہ ہے کہ منتخب کردہ فیوز سے تجاوز نہیں کرنا چاہیے۔ ماڈیول ڈیٹا شیٹ پر درج “Maximum Series Fuse Rating”۔ یہ ایک ڈیزائن ونڈو بناتا ہے:
- فرش: حساب شدہ کم از کم OCPD سائز (نقصان دہ ٹرپنگ کو روکنے کے لیے)۔.
- چھت: ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ سیریز فیوز ریٹنگ (ماڈیول کی حفاظت کے لیے)۔.
اگر حساب شدہ قدر ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ ریٹنگ سے تجاوز کر جاتی ہے، تو آپ آسانی سے فیوز کا سائز نہیں بڑھا سکتے۔ آپ کو تاروں کی تعداد بڑھانے (متوازی کنکشن کو کم کرنے) یا اپ ڈیٹ شدہ سرٹیفیکیشن کے لیے ماڈیول بنانے والے سے مشورہ کرنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔.
متعدد تاروں کو یکجا کرنے والے سسٹمز کے لیے، اس بات کو یقینی بنائیں کہ آپ ہماری گائیڈ میں بیان کردہ متوازی کنکشن کے تقاضوں کو سمجھتے ہیں: سولر پی وی فیوز کے تقاضے: NEC 690.9 متوازی تاریں۔.
جدول 2: مختلف بائی فیشل ماڈیول ریٹنگز کے لیے فیوز سائزنگ کی مثالیں۔
| ماڈیول فرنٹ $I_{sc}$ | بائی فیشل گین استعمال کیا گیا۔ | ایڈجسٹڈ $I_{sc}$ | کم از کم فیوز کا حساب ($I \times 1.56$) | اگلا معیاری فیوز سائز |
|---|---|---|---|---|
| 10 اے | 10% | 11.0 A | 17.16 A | 20 A |
| 15 A | 15% | 17.25 A | 26.91 A | 30 A |
| 18 A | 20% | 21.6 A | 33.70 A | 35 A یا 40 A |
| 20 A | 25% | 25.0 A | 39.00 A | 40 A |
درجہ حرارت ڈیریٹنگ: خاموش فیوز قاتل
فیوز تھرمل ڈیوائسز ہیں؛ وہ بہت زیادہ گرم ہونے پر پگھل کر کام کرتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، زیادہ محیطی درجہ حرارت ان کی کرنٹ لے جانے کی صلاحیت کو متاثر کرتے ہیں۔ چھت پر لگے سولر انسٹالیشنز اکثر 60°C یا 70°C سے زیادہ درجہ حرارت کا تجربہ کرتے ہیں۔.
بائی فیشل ماڈیولز کے لیے، اضافی کرنٹ فیوز لنک کے اندر اضافی حرارت پیدا کرتا ہے ($P = I^2R$)۔ اگر آپ ایک کمبائنر باکس میں 25A ریٹیڈ فیوز لگاتے ہیں جو 60°C تک پہنچ جاتا ہے، تو وہ فیوز مؤثر طریقے سے 20A یا اس سے کم تک ڈیریٹ ہو سکتا ہے۔.
بائی فیشل سسٹمز کے لیے سائزنگ کرتے وقت، ایک درجہ حرارت ڈیریٹنگ فیکٹر ($K_t$) فیوز بنانے والے کی ڈیٹا شیٹ سے لگائیں:
$$I_{fuse, final} = \frac{\text{Calculated Min Current}}{K_t}$$
درجہ حرارت کو مدنظر رکھنے میں ناکامی گرم آب و ہوا میں فیوز کی تھکاوٹ کی بنیادی وجہ ہے۔ سخت ماحول میں کیبلنگ اور فیوز کی حفاظت کے بارے میں مزید معلومات کے لیے ہماری گراؤنڈ ماؤنٹ سولر کیبل فیوز سائزنگ گائیڈ دیکھیں۔.
حقیقی دنیا کے ڈیزائن کے تحفظات
جدول 3: تنصیب کی قسم اور البیڈو کے لحاظ سے بائی فیشل گین فیکٹرز
| سطحی مواد | البیڈو (%) | عام کرنٹ گین | تجویز کردہ حفاظتی مارجن |
|---|---|---|---|
| گھاس / مٹی | 15-20% | 5-7% | کم |
| کنکریٹ / ریت | 20-30% | 7-10% | درمیانہ |
| سفید جھلی کی چھت | 60-80% | 15-20% | اعلی |
| برف | 80-90% | 20-30%+ | بہت اعلی |
کمبائنر باکس کا انتخاب
بائی فیشل ماڈیولز سے آنے والا اضافی کرنٹ کمبائنر باکس کے بس بارز اور تھرمل مینجمنٹ کو بھی متاثر کرتا ہے۔ کمبائنر باکس کا انتخاب کرتے وقت، اس بات کو یقینی بنائیں کہ انکلوژر ریٹنگ اور اندرونی بس بارز کو بائی فیشل کل کرنٹ کے لیے سائز کیا گیا ہے، نہ کہ صرف فرنٹ سائیڈ ریٹنگ کے لیے۔ توسیع کی منصوبہ بندی کے لیے، ہماری سولر کمبائنر باکس سائزنگ گائیڈ دیکھیں۔.
اوور کرنٹ بمقابلہ شارٹ سرکٹ
اوورلوڈ پروٹیکشن اور شارٹ سرکٹ پروٹیکشن کے درمیان فرق کرنا ضروری ہے۔ بائی فیشل گین آپریٹنگ کرنٹ کو اوورلوڈ تھریشولڈ کے قریب لے جاتا ہے۔ ایڈجسٹ ایبل ٹرپ سیٹنگز والے بریکرز یا فیوز کا استعمال بعض اوقات فکسڈ فیوز سے زیادہ لچک پیش کر سکتا ہے۔ پروٹیکشن ڈیوائسز کے موازنہ کے لیے، پی وی ڈی سی پروٹیکشن کی وضاحت: MCBs، فیوز، اور SPDs سے رجوع کریں۔.
سے بچنے کے لئے عام غلطیاں
- پیچھے کی طرف سے حاصل ہونے والے فائدے کو نظر انداز کرنا: سائزنگ صرف سامنے والے لیبل سے کرنا #1 کی غلطی ہے۔ ہمیشہ متوقع بائی فیشل گین (دو طرفہ فائدہ) شامل کریں۔.
- ڈبل-کاؤنٹنگ سیفٹی فیکٹرز (حفاظتی عوامل کو دو بار شمار کرنا): کچھ انجینئرز غیر ضروری طور پر 1.25 کا فیکٹر دو بار لگاتے ہیں۔ فارمولے پر قائم رہیں: $I_{sc, ایڈجسٹڈ} \times 1.56$۔.
- ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ سیریز فیوز ریٹنگ سے تجاوز کرنا: حساب شدہ ہائی کرنٹ کو ترجیح دینا اور ماڈیول کی حفاظتی حد کو نظر انداز کرنا وارنٹیوں کو منسوخ کر سکتا ہے اور آگ لگنے کے خطرات پیدا کر سکتا ہے۔.
- ٹمپریچر ڈیریٹنگ (درجہ حرارت کی تنزلی) کو نظر انداز کرنا: ایک فیوز جو 25 ڈگری سینٹی گریڈ کے لیے بالکل درست سائز کا ہے، وہ چھت پر لگے کمبائنر باکس کے اندر 65 ڈگری سینٹی گریڈ پر ناکام ہو سکتا ہے۔.
ٹیبل 4: این ای سی ملٹیپلیکیشن فیکٹرز سمری (خلاصہ)
| عامل | قدر | مقصد |
|---|---|---|
| بائی فیشل گین (دو طرفہ فائدہ) | متغیر (1.10 – 1.30) | پچھلی جانب کی شعاع ریزی کا حساب لگاتا ہے۔ |
| ہائی اریڈیئنس (690.8(A)(1)) | 1.25 | شمسی شدت > 1000 W/m² کا حساب لگاتا ہے۔ |
| کنٹینیوس ڈیوٹی (690.8(B)) | 1.25 | >3 گھنٹے سے زیادہ فیوز کو گرم ہونے/تھکاوٹ سے بچاتا ہے۔ |
| ٹوٹل اسٹینڈرڈ ملٹی پلائر (مجموعی معیاری ضرب کنندہ) | 1.56 | حساب کے لیے مشترکہ حفاظتی عنصر |
سوالات کے عام جوابات (FAQ Section)
سوال: بائی فیشل پینلز کو مونوفیشل پینلز کے مقابلے میں مختلف فیوز سائزنگ کی ضرورت کیوں ہوتی ہے؟
جواب: بائی فیشل پینلز دونوں طرف سے کرنٹ پیدا کرتے ہیں۔ یہ اضافی کرنٹ سرکٹ کے موثر شارٹ سرکٹ کرنٹ ($I_{sc}$) کو بڑھاتا ہے۔ صرف سامنے کی جانب کی پیداوار کے لیے سائز کے فیوز چوٹی کے سورج کی روشنی کے اوقات میں ٹرپ کر سکتے ہیں جب زمینی انعکاس زیادہ ہو۔.
سوال: میں اپنے پروجیکٹ کے لیے درست بائی فیشل گین فیکٹر (BGF) کا تعین کیسے کروں؟
جواب: مثالی طور پر، سائٹ کے مخصوص سمولیشن سافٹ ویئر (جیسے PVSyst) استعمال کریں جو البیڈو، پچ اور اونچائی کا حساب لگاتا ہے۔ سمولیشن کے بغیر، حفاظتی آلات کی سائزنگ کے لیے 15-20% گین کا ایک قدامت پسند تخمینہ اکثر تجویز کیا جاتا ہے، بشرطیکہ یہ ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ ریٹنگ کے اندر رہے۔.
سوال: اگر حساب شدہ فیوز سائز ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ سیریز فیوز ریٹنگ سے تجاوز کر جائے تو کیا ہوگا؟
جواب: آپ ماڈیول کی ریٹنگ سے بڑا فیوز نہیں لگا سکتے۔ آپ کو سٹرنگ کنفیگریشن کو دوبارہ ڈیزائن کرنا ہوگا (مثال کے طور پر، متوازی میں کم سٹرنگز) یا ایک ایسا ماڈیول منتخب کریں جس کی سیریز فیوز ریٹنگ زیادہ ہو۔.
سوال: کیا میں بائی فیشل سولر پینلز کے لیے معیاری اے سی فیوز استعمال کر سکتا ہوں؟
جواب: نہیں۔ آپ کو ڈی سی کے لیے ریٹیڈ فیوز استعمال کرنے چاہئیں (عام طور پر 1000V یا 1500V) جن میں gPV خصوصیت ہو۔ اے سی فیوز ڈی سی آرکس کو قابل اعتماد طریقے سے بجھا نہیں سکتے اور تباہ کن طور پر ناکام ہو سکتے ہیں۔.
سوال: درجہ حرارت میرے فیوز کے انتخاب کو کیسے متاثر کرتا ہے؟
جواب: فیوز تھرمل ڈیوائسز ہیں۔ زیادہ محیطی درجہ حرارت میں (جو کہ سولر میں عام ہے)، وہ کم کرنٹ پر ٹرپ کرتے ہیں۔ درست فیوز ایمپریج کو منتخب کرنے کے لیے آپ کو اپنے حساب شدہ کرنٹ کو مینوفیکچرر کے درجہ حرارت ڈیریٹنگ فیکٹر سے تقسیم کرنا ہوگا۔.
سوال: کیا 1.56 کا فیکٹر جو NEC 690.8 کے ذریعے درکار ہے، بائی فیشل پینلز کے لیے کافی ہے؟
جواب: 1.56 کا فیکٹر ماڈیول کرنٹ. پر لاگو ہوتا ہے۔ بائی فیشل پینلز کے لیے، آپ کو یہ فیکٹر ایڈجسٹڈ کرنٹ (فرنٹ $I_{sc}$ + ریئر گین) پر لاگو کرنا ہوگا، نہ کہ صرف فرنٹ سائیڈ $I_{sc}$ پر۔.
کلیدی ٹیک ویز
- بائی فیشل گین اصلی ایمپریج ہے: پچھلی جانب کے گین کو مسلسل کرنٹ کے طور پر برتیں جو گرمی اور بوجھ میں حصہ ڈالتا ہے، نہ کہ صرف ایک عارضی اضافہ۔.
- پہلے $I_{sc}$ کو ایڈجسٹ کریں: این ای سی 1.56 حفاظتی عوامل کو لاگو کرنے سے پہلے کل موثر $I_{sc}$ (فرنٹ + ریئر) کا حساب لگائیں۔.
- خلا کا خیال رکھیں: یقینی بنائیں کہ آپ کی فیوز ریٹنگ اتنی زیادہ ہے کہ ناگوار ٹرپنگ کو روکا جا سکے لیکن اتنی کم کہ ماڈیول کی زیادہ سے زیادہ سیریز فیوز ریٹنگ کی تعمیل کی جا سکے۔.
- gPV لازمی ہے: ہمیشہ تصدیق کریں کہ فیوز فوٹو وولٹک ایپلی کیشنز کے لیے IEC 60269-6 معیارات پر پورا اترتے ہیں۔ معیاری بوجھ کے ساتھ کبھی بھی متبادل نہ کریں۔.
- البیڈو اہمیت رکھتا ہے: زمینی سطح جتنی ہلکی ہوگی (مثال کے طور پر، سفید چھتیں، برف)، کرنٹ گین اتنا ہی زیادہ ہوگا—اس کے مطابق اپنے OCPD کا سائز دیں۔.
- گرمی پر نظر رکھیں: کمبائنر بکس میں محیطی درجہ حرارت فیوز کی صلاحیت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔ تھکاوٹ کی ناکامی سے بچنے کے لیے ڈیریٹنگ فیکٹرز لگائیں۔.
