Tại sao việc lựa chọn vỏ hộp Combiner Box lại quan trọng hơn bạn nghĩ

Một Vỏ hộp đấu dây kết hợp quang điện không chỉ là một lớp vỏ chống chịu thời tiết—mà còn là một hệ thống quản lý nhiệt hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. Không giống như các hộp đấu dây tiêu chuẩn, hộp đấu dây kết hợp PV phải đối mặt với ba thách thức kỹ thuật đồng thời: sinh nhiệt liên tục từ các thành phần chuyển mạch DC dòng điện cao, tiếp xúc liên tục với tia UV làm suy giảm vật liệu 24/7, Và ứng suất do chu kỳ nhiệt từ sự thay đổi nhiệt độ ngày/đêm sa mạc từ 40°C trở lên. Vật liệu vỏ bạn chọn quyết định trực tiếp xem cầu chì và bộ ngắt mạch của bạn có hoạt động trong phạm vi công suất định mức hay bị suy giảm nhiệt sớm.

Những điểm chính

• Vỏ nhôm hoạt động như tản nhiệt thụ động, tản nhiệt hiệu quả hơn 1000 lần so với polycarbonate—rất quan trọng để ngăn ngừa giảm định mức nhiệt của bộ ngắt mạch trong các hệ thống 200A+
• Lớp cách điện kép Class II của Polycarbonate loại bỏ vỏ yêu cầu nối đất, giảm 15-20% chi phí nhân công lắp đặt ở các thị trường có chi phí nhân công cao
• Nhựa ABS thông thường bị hỏng nghiêm trọng trong các ứng dụng PV—sự suy giảm do tia UV gây ra độ giòn trong vòng 6-12 tháng (phân tích lỗi vật liệu)
• Thép không gỉ 316L chỉ chứng minh được mức giá cao của nó chỉ trong môi trường sương muối trong vòng 5 dặm tính từ bờ biển—nếu không, nhôm mang lại hiệu suất nhiệt vượt trội với chi phí thấp hơn
• Đối với các hệ thống 1500V vượt quá tổng dòng điện 150A, vỏ kim loại không phải là tùy chọn—nhiệt độ bên trong vỏ nhựa có thể đạt tới 65-75°C, gây ra hoạt động sai của cầu chì

Là nhà sản xuất B2B phục vụ các nhà thầu EPC năng lượng mặt trời quy mô lớn, VIOX Electric đã thử nghiệm thực tế vỏ hộp đấu dây kết hợp trên các nền tảng nhôm, thép không gỉ và polycarbonate ổn định UV trong các môi trường từ sa mạc Arizona đến các công trình ven biển Na Uy. Hướng dẫn này tổng hợp dữ liệu chụp ảnh nhiệt, kết quả kiểm tra UV tăng tốc và phân tích chế độ lỗi để giúp bạn chỉ định các vỏ ngăn ngừa hai chế độ lỗi hộp đấu dây kết hợp phổ biến nhất: suy giảm nhiệt và sự phá vỡ vật liệu do tia UV gây ra.

Thách thức dành riêng cho PV: Tại sao logic hộp đấu dây tiêu chuẩn không thành công

Hộp đấu dây kết hợp quang điện hoạt động trong các điều kiện làm mất hiệu lực các tiêu chí lựa chọn vỏ thông thường:

1. Sinh nhiệt bên trong liên tục

Một hộp đấu dây kết hợp 12 chuỗi mang Tổng dòng điện DC 200A+ tạo ra nhiệt liên tục từ:

• Cầu chì chuỗi (10-15A mỗi cái): Gia nhiệt điện trở tỷ lệ với tổn thất I²R
• bộ ngắt mạch DC: Gia nhiệt điện trở tiếp xúc dưới tải
• Các mối nối thanh cái: Điện trở siêu nhỏ tại các điểm kết thúc
• Dòng điện chờ của varistor SPD: Gia nhiệt rò rỉ MOV

Sự sinh nhiệt bên trong này là liên tục trong giờ có ánh sáng ban ngày—không giống như các hộp đấu dây AC có tải không liên tục. Một hệ thống 200A tạo ra khoảng 150-220W nhiệt liên tục phải được tiêu tán để ngăn chặn sự mất kiểm soát nhiệt của thành phần.

2. Tải năng lượng mặt trời bên ngoài khắc nghiệt

Hộp đấu dây kết hợp được gắn trên hệ thống giá đỡ năng lượng mặt trời trải qua:

• Chiếu xạ trực tiếp từ mặt trời: 1000 W/m² làm nóng bề mặt vỏ
• Chiếu xạ phản xạ từ khung PV nhôm: Thêm 150-250 W/m²
• Không có thời gian che bóng: 6-10 giờ tải nhiệt liên tục hàng ngày

Vỏ màu đen hoặc xám đậm (phổ biến vì lý do thẩm mỹ) có thể đạt tới Nhiệt độ bề mặt 85°C dưới ánh nắng đầy đủ—biến vỏ thành bộ thu nhiệt mặt trời thay vì vỏ bảo vệ.

3. Cường độ bức xạ UV

Hộp đấu dây kết hợp PV chịu đựng tích lũy phơi nhiễm tia cực tím tương đương với:

• 2.000-3.000 kWh/m²/năm Bức xạ UV (bước sóng 280-400nm)
• 10.000-15.000 giờ tiếp xúc trực tiếp với tia UV hàng năm
• Không bảo vệ khỏi tia UV từ bóng râm hoặc các đặc điểm kiến trúc

Tải UV này là cao hơn 5-10 lần so với các vỏ điện ngoài trời tiêu chuẩn được gắn trên bên ngoài tòa nhà với bóng râm một phần.

Dữ liệu Kỹ thuật VIOX: Trong cơ sở thử nghiệm Nevada của chúng tôi, các hộp kết hợp bằng nhôm với tải 200A duy trì nhiệt độ bên trong từ 58-62°C trong điều kiện môi trường xung quanh 45°C. Các đơn vị polycarbonate giống hệt nhau đạt đến nhiệt độ bên trong 72-78°C dưới cùng một tải—một chênh lệch 14-16°C đẩy cầu chì và bộ ngắt mạch vượt quá cơ sở định mức 60°C của chúng. Xem phân tích nhiệt chi tiết trong hướng dẫn giải pháp quá nhiệt của chúng tôi.

Quản lý Nhiệt: Tiêu Chí Lựa Chọn Hàng Đầu

Nhôm: Tản Nhiệt Kỹ Thuật

Độ dẫn nhiệt của nhôm là độ dẫn nhiệt là 205 W/(m·K) biến toàn bộ vỏ bọc thành một bộ trao đổi nhiệt chủ động. Nhiệt do các thành phần bên trong tạo ra dẫn qua các bức tường nhôm và tiêu tan qua:

1. Dẫn nhiệt đến cấu trúc lắp đặt: Nhiệt truyền từ vỏ bọc vào hệ thống giá đỡ
2. Đối lưu đến không khí xung quanh: Dòng đối lưu tự nhiên dọc theo các bề mặt bên ngoài
3. Bức xạ ra môi trường xung quanh: Phát xạ hồng ngoại từ các bề mặt được sơn tĩnh điện

Hiệu suất Thực tế: Trong một hộp kết hợp 12 chuỗi, 210A được thử nghiệm tại cơ sở Arizona của VIOX (môi trường xung quanh 45°C, tải năng lượng mặt trời đầy đủ):

• Vỏ nhôm: Nhiệt độ bên trong 59°C, bộ ngắt mạch hoạt động ở 95% công suất định mức
• Vỏ polycarbonate: Nhiệt độ bên trong 73°C, bộ ngắt mạch giảm xuống 82% công suất

Khả năng tản nhiệt vượt trội của vỏ nhôm đã ngăn chặn sự mất công suất 13%, điều này sẽ yêu cầu bộ ngắt mạch quá khổ hoặc giảm thông lượng hệ thống. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tính toán kích thước hệ thống.

Thép Không Gỉ: Điểm Nghẽn Nhiệt với Lợi Ích Chống Ăn Mòn

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ chỉ độ dẫn nhiệt chỉ 16 W/(m·K)—kém hơn 92% so với nhôm—tạo ra những thách thức nhiệt đáng kể:

• Tích tụ nhiệt trong các bức tường vỏ bọc thay vì tản nhiệt
• Hình thành điểm nóng xung quanh các khối cầu chì và đầu nối bộ ngắt mạch
• Thông gió cưỡng bức bắt buộc cho tải vượt quá tổng dòng điện 150A

Giải pháp Kỹ thuật: Các hộp kết hợp bằng thép không gỉ cho các ứng dụng dòng điện cao yêu cầu:

• Các lỗ thông hơi được xếp hạng NEMA 3R với lưới chắn côn trùng bằng thép không gỉ (gắn trên và dưới)
• Quạt 12VDC điều khiển bằng bộ điều nhiệt (cấp nguồn từ đầu ra phụ của hệ thống PV)
• Vỏ quá khổ (tối thiểu 150% không gian tính toán để cải thiện đối lưu)

Giới hạn nhiệt làm cho thép không gỉ chỉ phù hợp cho:

• Lắp đặt ven biển nơi sương muối bắt buộc khả năng chống ăn mòn
• Các ứng dụng dòng điện thấp (≤100A tổng) nơi nhiệt sinh ra có thể kiểm soát được
• Môi trường hóa học ăn mòn (các khu công nghiệp) nơi nhôm sẽ bị ăn mòn

Polycarbonate: Chất Cách Nhiệt Yêu Cầu Làm Mát Chủ Động

Độ dẫn nhiệt của polycarbonate là độ dẫn nhiệt là 0,2 W/(m·K)—kém hơn 1000 lần so với nhôm—biến nó thành một chất cách nhiệt thay vì bộ tản nhiệt. Tất cả nhiệt bên trong vẫn bị giữ lại, làm tăng nhiệt độ thành phần đến mức nguy hiểm.

Ngưỡng Quan Trọng: Đối với các hộp kết hợp vượt quá Tổng dòng điện 150A, polycarbonate yêu cầu:

• Quạt thông gió cưỡng bức: Lưu lượng gió định mức tối thiểu 50 CFM
• Lỗ thông gió: Thiết kế dòng chảy ngang (đầu vào dưới, đầu ra trên)
• Giám sát nhiệt: Cảm biến nhiệt độ bên trong với đầu ra báo động
• Định mức thành phần quá khổ: Cầu chì và bộ ngắt mạch được định mức cho môi trường xung quanh 75°C thay vì 60°C

Cửa sổ ứng dụng: Polycarbonate ổn định UV vẫn khả dụng cho:

• Hệ thống dân cư: 3-8 chuỗi, tổng dòng điện ≤80A
• Thương mại hạng nhẹ: ≤12 chuỗi, tổng dòng điện ≤120A với thông gió
• Địa điểm có chi phí nhân công cao: Nơi mà yêu cầu nối đất làm cho vỏ kim loại tốn kém để lắp đặt

Dữ liệu kiểm tra nhiệt VIOX: Chúng tôi đã tiến hành một nghiên cứu thực địa kéo dài 90 ngày so sánh các hộp kết hợp 8 chuỗi (tổng dòng điện 140A) ở Phoenix, AZ:

• Nhôm (không thông gió): Nhiệt độ đỉnh trung bình bên trong 61°C
• Polycarbonate (lỗ thông hơi thụ động): Nhiệt độ đỉnh trung bình bên trong 74°C
• Polycarbonate (quạt 50 CFM): Nhiệt độ đỉnh trung bình bên trong 65°C

Bộ phận polycarbonate không có thông gió cưỡng bức đã trải qua 3 lần cầu chì hoạt động gây phiền toái do suy giảm nhiệt. Hoàn thành phương pháp luận khắc phục sự cố tại đây.

Giảm định mức nhiệt của bộ ngắt mạch: Chi phí ẩn của việc lựa chọn vỏ kém

Mối quan hệ giữa vật liệu vỏ và hiệu suất của bộ ngắt mạch được điều chỉnh bởi các yếu tố giảm định mức nhiệt độ môi trường. Hầu hết các bộ ngắt mạch DC được định mức cho Môi trường xung quanh 40°C với các đường cong giảm định mức được công bố cho nhiệt độ cao.

Tác động của việc giảm định mức đến công suất hệ thống

Ví dụ: Bộ ngắt mạch DC 20A được định mức ở môi trường xung quanh 40°C

Nhiệt độ bên trong vỏ	Hệ số giảm định mức của bộ ngắt mạch	Công suất hiệu dụng	Tổn thất dung lượng
60°C (vỏ nhôm)	0.94	18.8A	6%
70°C (thép không gỉ, thông gió kém)	0.86	17.2A	14%
75°C (polycarbonate, không thông gió)	0.80	16.0A	20%

Trong hộp kết hợp 12 chuỗi với bộ ngắt mạch 20A trên mỗi chuỗi, tổn thất công suất chuyển trực tiếp thành công suất hệ thống không sử dụng được:

• Vỏ nhôm: Công suất hiệu dụng 226A (12 × 18.8A)
• Vỏ polycarbonate: Công suất hiệu dụng 192A (12 × 16.0A)

Những Thâm hụt công suất 34A trong vỏ polycarbonate có nghĩa là bạn không thể sử dụng hết đầu ra DC của mảng PV trong giờ nắng cao điểm—dẫn đến sản lượng năng lượng bị cắt giảm và giảm ROI.

Khả năng chống tia cực tím: Tại sao các hộp kết hợp bằng nhựa thông thường bị hỏng thảm khốc

Thảm họa ABS: Tại sao nhựa thông thường bị cấm

Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) nhựa—phổ biến trong các hộp điện trong nhà—trải qua quá trình suy thoái UV thảm khốc trong các ứng dụng PV ngoài trời:

Mốc thời gian suy thoái UV:

• 0-3 tháng: Phấn hóa bề mặt và phai màu
• 3-6 tháng: Sự phân cắt chuỗi polyme bắt đầu, mất độ bền kéo 15-25%
• 6-12 tháng: Độ giòn phát triển, vết nứt xuất hiện xung quanh các điểm lắp
• 12-18 tháng: Hỏng cấu trúc, vỏ không thể duy trì xếp hạng IP

Ví dụ về lỗi thực tế: Trong một trang trại năng lượng mặt trời ở California năm 2022, 47 hộp kết hợp có vỏ ABS đã bị hỏng trong vòng 14 tháng. Kiểm tra tác động cho thấy vật liệu đã mất 68% độ bền va đập ban đầu—xuất hiện các vết nứt xung quanh các điểm vào cáp, cho phép hơi ẩm xâm nhập phá hủy SPDs và bộ ngắt mạch. Tổng chi phí thay thế vượt quá $180.000. Xem phân tích chi tiết về lỗi vật liệu trong hướng dẫn polycarbonate so với ABS của chúng tôi.

Polycarbonate ổn định UV: Được thiết kế cho các ứng dụng năng lượng mặt trời

Các công thức polycarbonate cao cấp kết hợp gói chất ổn định UV hấp thụ các photon UV trước khi chúng phá vỡ các chuỗi polymer:

Hóa học chất ổn định:

• Chất hấp thụ UV Benzotriazole: Hấp thụ UV-A (315-400nm) và UV-B (280-315nm)
• HALS (Chất ổn định ánh sáng amin cản trở): Loại bỏ các gốc tự do được tạo ra do tiếp xúc với tia cực tím
• Nồng độ: ≥0,5% theo trọng lượng cho hiệu suất ngoài trời 10+ năm

Đặc điểm kỹ thuật Polycarbonate VIOX:

• Hàm lượng chất ổn định UV: 0,8% theo trọng lượng (cao hơn mức tối thiểu của ngành 60%)
• Thời tiết gia tốc ASTM G154: <12% mất độ bền kéo sau 5.000 giờ tiếp xúc với hồ quang xenon
• Tuổi thọ đã được chứng minh trên thực tế: 15-20 năm dưới ánh nắng trực tiếp
• Xếp hạng chống cháy: UL94 V0 (tự dập tắt trong vòng 10 giây)

Tính phù hợp của ứng dụng: Hộp kết hợp polycarbonate ổn định UV có thể sử dụng cho:

• Hệ thống dân cư: 3-8 chuỗi, tổng dòng điện ≤80A
• Thương mại nhỏ: ≤12 chuỗi, ≤120A với khả năng quản lý nhiệt thích hợp
• Khí hậu ôn hòa: Các khu vực có mức độ tiếp xúc với tia cực tím ≤2.500 kWh/m²/năm
• Các dự án tiết kiệm ngân sách: Nơi tiết kiệm chi phí 30-40% biện minh cho tuổi thọ 15-20 năm so với 25+ năm

KHÔNG sử dụng polycarbonate cho:

• Trang trại quy mô tiện ích: Hộp dòng điện cao tạo ra nhiệt quá mức
• Cài đặt sa mạc: Cường độ UV vượt quá khả năng vật liệu
• Môi trường ven biển: Không khí muối đẩy nhanh quá trình phân hủy polymer
• Hệ thống 1500V: Dây điện áp cao hơn đòi hỏi độ tin cậy tối đa

Nhôm & Thép không gỉ: Khả năng miễn nhiễm UV vốn có

Vỏ kim loại với lớp hoàn thiện bề mặt phù hợp là miễn nhiễm với sự suy thoái UV:

Nhôm sơn tĩnh điện:

• Thành phần lớp phủ: Nhựa lai polyester liên kết ngang hoặc polyester-TGIC
• Khả năng chống tia cực tím: Giữ độ bóng 10+ năm, không suy giảm cấu trúc
• Biểu diễn: Độ phai màu ASTM D2244 ΔE <5 sau 5.000 giờ tiếp xúc với QUV

Thép không gỉ 316L:

• Lớp thụ động oxit crom: Màng bảo vệ tự phục hồi
• Độ nhạy UV bằng không: Cấu trúc phân tử thép không gỉ không bị ảnh hưởng bởi các photon UV
• Hoàn thiện bề mặt: Hoàn thiện 2B được chải hoặc đánh bóng điện để có khả năng chống ăn mòn tối đa

Cách điện kép loại II: Ưu điểm lắp đặt của Polycarbonate

Hộp kết hợp polycarbonate được thiết kế để Yêu cầu IEC 61140 Loại II loại bỏ nhu cầu nối đất vỏ thông qua thiết kế cách điện kép:

Kiến trúc cách điện kép:

1. Cách điện cơ bản: Rào cản chính giữa các đầu nối DC trực tiếp và bên trong vỏ (các thành phần gắn trên ray DIN với khoảng cách rò 8mm)
2. Cách điện bổ sung: Rào cản thứ cấp ngăn ngừa tiếp xúc với các bộ phận mang điện ngay cả khi cách điện cơ bản bị hỏng (vỏ đúc có độ dày thành tối thiểu 3mm)

Tác động lắp đặt:

• Không có dây nối đất vào vỏ: Tiết kiệm 1× dây dẫn và đầu nối đất #10 AWG cho mỗi đơn vị
• Không cần xác minh liên kết đất: Loại bỏ bước kiểm tra trong quá trình chạy thử
• Lắp đặt nhanh hơn: Giảm thời gian lao động từ 12-18 phút cho mỗi hộp kết hợp
• Chi phí vật liệu thấp hơn: Loại bỏ dây nối đất bằng đồng và đầu cốt nén

Phân tích chi phí nhân công (Thị trường Hoa Kỳ):

• Giá nhân công thợ điện: Trung bình $85/giờ
• Tiết kiệm thời gian: 15 phút mỗi thiết bị = giảm $21.25 chi phí nhân công
• Tiết kiệm vật liệu: Dây nối đất + đầu cốt = $8-12 mỗi thiết bị
• Tổng chi phí tiết kiệm trên mỗi thiết bị: $29-33

Đối với dự án quy mô lớn 100 thiết bị, hộp polycarbonate Class II tiết kiệm Chi phí lắp đặt từ $2,900-3,300 so với vỏ kim loại yêu cầu lắp đặt nối đất đúng cách.

Hạn chế quan trọng:

• Cách điện kép Class II yêu cầu vỏ nhựa không bị hở—bất kỳ lỗ khoét kim loại hoặc đầu nối cáp nào cũng làm mất tác dụng bảo vệ
• Không phù hợp cho hệ thống 1500V: Điện áp cao hơn yêu cầu nối đất bảo vệ bổ sung theo IEC 62109-1
• Độ phức tạp của việc tích hợp RSD: Thiết bị tắt máy nhanh thường yêu cầu vỏ kim loại để che chắn EMI

So sánh hiệu suất chi tiết cho hộp kết hợp PV

Thông số hiệu suất	Nhôm (Sơn tĩnh điện)	Thép Không Gỉ 316L	Polycarbonate ổn định UV
Độ Dẫn Nhiệt	205 W/(m·K)	16 W/(m·K)	0.2 W/(m·K)
Tản nhiệt (tải 200A)	Tuyệt vời (−14°C so với nhựa)	Kém (yêu cầu thông gió)	Kém (vật liệu cách điện)
Dòng điện khuyến nghị tối đa	300A+	150A (với làm mát cưỡng bức)	80A dân dụng, 120A thương mại với quạt
Giảm định mức Aptomat (nhiệt độ môi trường 45°C)	Giảm 6-8% công suất	Giảm 12-14% công suất	Giảm 18-20% công suất
Khả năng chống tia UV (tiếp xúc ngoài trời)	Tuyệt vời (được phủ)	Tuyệt vời (vốn có)	Tốt (phụ thuộc vào chất ổn định)
Tuổi thọ dự kiến	25+ năm	30+ năm	15-20 năm
Khả năng chống sương muối ven biển	Tốt (yêu cầu lớp phủ bảo vệ biển)	Tuyệt vời (loại 316L)	Khá (UV+muối đẩy nhanh quá trình lão hóa)
Cách điện kép Class II	Không (yêu cầu nối đất)	Không (yêu cầu nối đất)	Có (loại bỏ nối đất)
Thời gian nhân công lắp đặt	1.0× cơ bản	1.1× (thiết bị nặng hơn)	0.85× (không cần nối đất)
Chi phí dây/phần cứng nối đất	$8-12 mỗi thiết bị	$8-12 mỗi thiết bị	$0 (không bắt buộc)
Phù hợp cho hệ thống 1500V	Yes	Yes	Không (yêu cầu kim loại để an toàn)
Che chắn EMI (tích hợp RSD)	Tốt	Xuất sắc	Không có (yêu cầu lưới kim loại)
Khả năng chống va đập (Đánh giá IK)	IK09 (biến dạng, duy trì độ kín)	IK08 (có thể nứt dưới tác động mạnh)	IK10 (uốn cong mà không bị gãy)
Tính chất cháy	Không cháy	Không cháy	UL94 V0 (tự tắt)
Chi phí (so với nhôm)	1.0× cơ bản	1.6-1.8×	0.65-0.75×

Hướng dẫn lựa chọn theo ứng dụng cụ thể cho hộp kết hợp PV

Trang trại năng lượng mặt trời quy mô tiện ích (>5MW)

Đề xuất: Nhôm (sơn tĩnh điện, loại dùng cho hàng hải cho vùng ven biển)

Giải thích kỹ thuật:

• Quản lý nhiệt: Tổng dòng điện 200-300A trên mỗi hộp kết hợp đòi hỏi khả năng tản nhiệt thụ động—nhôm ngăn ngừa tổn thất do giảm định mức của bộ ngắt mạch
• Tính kinh tế theo quy mô: 100-500 đơn vị trên mỗi trang trại—tỷ lệ hiệu suất trên chi phí vượt trội của nhôm mang lại ROI tối đa
• Bảo lãnh hiệu suất 25 năm: Vỏ kim loại phù hợp với yêu cầu về tuổi thọ của PPA
• Chuẩn hóa: Nhôm tạo điều kiện cho các quy trình O&M nhất quán trên toàn bộ đội tàu

Yêu cầu kỹ thuật:

• Độ dày lớp phủ bột: ≥60 micron cho các lắp đặt thông thường, ≥80 micron cho vùng ven biển (trong vòng 10 dặm tính từ biển)
• Thiết kế nhiệt: Đối lưu tự nhiên với các lỗ thông hơi NEMA 3R cho các vỏ vượt quá 8 chuỗi
• Phần Cứng: Tất cả các giá đỡ, bản lề và chốt phải bằng thép không gỉ 316
• Nền tảng: Sử dụng các kỹ thuật nối đất thích hợp với tối thiểu #6 AWG đến cấu trúc giá đỡ

Ngoại lệ quy mô tiện ích ven biển: Các dự án trong vòng 5 dặm tính từ nước mặn nên chỉ định Thép không gỉ 316L bất chấp những thách thức về nhiệt—rủi ro ăn mòn lớn hơn sự kém hiệu quả về nhiệt. Bắt buộc thông gió cưỡng bức cho các vỏ vượt quá tổng dòng điện 150A.

Mái nhà thương mại (50kW-500kW)

Đề xuất: Nhôm (tiêu chuẩn), Polycarbonate ổn định UV (chỉ dành cho hệ thống ≤120A)

Giải thích kỹ thuật:

• Tải nhiệt: Dải dòng điện điển hình 100-200A—nhôm ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ bên trong 12-18°C gây ra các vấn đề quá nhiệt
• Những thách thức khi tiếp cận mái nhà: Các đơn vị nhôm nhẹ hơn đơn giản hóa việc lắp đặt không cần cần cẩu trên các cấu trúc hiện có
• Độ nhạy về chi phí nhân công: Ở các thị trường có chi phí nhân công cao (California, New York), lớp cách điện kép Class II của polycarbonate giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt $25-35 trên mỗi đơn vị

Cửa sổ khả thi của Polycarbonate:

• Dòng điện tối đa: Tổng 120A với các lỗ thông hơi thông gió cưỡng bức
• Số lượng chuỗi: ≤8 chuỗi
• Khí hậu: Tiếp xúc với tia UV vừa phải (<2.500 kWh/m²/năm)
• Thông gió: Bắt buộc các lỗ thông hơi dòng chảy ngang (đầu vào dưới cùng, đầu ra trên cùng) với luồng không khí tối thiểu 50 CFM

KHÔNG sử dụng polycarbonate cho:

• Hệ thống vượt quá 8 chuỗi: Tải nhiệt vượt quá khả năng vật liệu
• Cài đặt sa mạc: Cường độ tia UV (3.000+ kWh/m²/năm) rút ngắn tuổi thọ xuống 10-12 năm
• Mái nhà công nghiệp: Tiếp xúc với hóa chất làm tăng tốc độ phân hủy polyme

Hệ thống dân dụng (3kW-15kW)

Đề xuất: Polycarbonate ổn định UV

Giải thích kỹ thuật:

• Tải dòng điện: Dải điển hình 30-80A—trong khả năng quản lý nhiệt của polycarbonate
• Độ nhạy về chi phí: Chi phí vật liệu thấp hơn 30-40% có ý nghĩa ở quy mô dân dụng
• Tốc độ lắp đặt: Lớp cách điện kép Class II loại bỏ việc nối đất, giảm thời gian lắp đặt ở các khu vực có chi phí nhân công đắt đỏ
• Khả năng chống va đập: Xếp hạng IK10 bảo vệ chống lại các mối nguy dân dụng (thiết bị làm vườn, mưa đá, cành cây rơi)

Yêu cầu Kỹ thuật Quan trọng:

• Hàm lượng chất ổn định UV: ≥0.51% TP3T theo trọng lượng (xác minh báo cáo thử nghiệm ASTM G154)
• Xếp hạng chống cháy: Bắt buộc UL94 V0 hoặc V1
• Thông gió: Cửa chớp thụ động có lưới chắn côn trùng cho hệ thống >60A
• Phần Cứng: Bản lề và chốt bằng thép không gỉ (thép mạ kẽm bị ăn mòn)

Giải thích cho lựa chọn thay thế bằng nhôm:

• Lắp đặt cao cấp: Trường hợp bảo hành 25 năm yêu cầu vỏ kim loại
• Khu vực nhiệt độ cao: Arizona, Nevada, Texas nơi nhiệt độ môi trường vượt quá 45°C thường xuyên
• Ưu tiên về mặt thẩm mỹ: Nhôm sơn tĩnh điện cung cấp nhiều tùy chọn màu sắc hơn và vẻ ngoài cao cấp

Lắp đặt Hàng hải và Ven biển (<5 Dặm từ Đại dương)

Đề xuất: Thép không gỉ 316L (bắt buộc)

Giải thích kỹ thuật:

• Khả năng chống sương muối: Hàm lượng molypden 2-3% của 316L mang lại khả năng chống ăn mòn rỗ vượt trội—nhôm sơn tĩnh điện bị hỏng trong vòng 5-8 năm trong môi trường phun muối
• Không cần bảo trì lớp phủ: Lớp thụ động oxit crom tự phục hồi khi bị trầy xước—loại bỏ việc sơn sửa
• Kinh tế dài hạn: Chi phí ban đầu cao hơn (cao hơn 1-40-300 mỗi đơn vị) được bù đắp bằng việc loại bỏ thay thế vỏ ở mốc 10 năm

Thông số kỹ thuật quan trọng:

• Xác minh cấp: Xác minh cấp 316L (hàm lượng carbon thấp) thông qua chứng chỉ kiểm tra của nhà máy—cấp 316 tiêu chuẩn có thể nhạy cảm tại các mối hàn
• Phần Cứng: Tất cả các thành phần (bản lề, chốt, vít, đầu nối cáp) phải bằng thép không gỉ 316—việc trộn lẫn các kim loại tạo ra các pin điện
• Vật liệu đệm: Silicone (không phải EPDM) để có khả năng chống muối tối đa
• Quản lý nhiệt: Thông gió cưỡng bức với cụm quạt bằng thép không gỉ cho tải >150A

Cảnh báo về lớp phủ: Không bao giờ chỉ định thép không gỉ sơn—lớp phủ bị sứt mẻ làm lộ chất nền gây ra ăn mòn kẽ hở tăng tốc. Chỉ sử dụng lớp hoàn thiện được chải hoặc đánh bóng điện.

Hệ thống Điện áp cao 1500V

Đề xuất: Nhôm hoặc Thép không gỉ 316L (bắt buộc kim loại)

Giải thích kỹ thuật:

• Yêu cầu an toàn: Tuân thủ hệ thống 1500V yêu cầu nối đất bảo vệ bổ sung theo IEC 62109-1—lớp cách điện Loại II của polycarbonate là không đủ
• Rủi ro hồ quang điện: Điện áp cao hơn làm tăng năng lượng sự cố—vỏ kim loại là bắt buộc để bảo vệ nhân viên
• Chống nhiễu điện từ (EMI): Thiết bị tắt nhanh 1500V yêu cầu vỏ kim loại để tương thích điện từ
• Tính quan trọng về nhiệt: Chuỗi điện áp cao hơn thường mang dòng điện tỷ lệ cao hơn—quản lý nhiệt là không thể thương lượng

Yêu cầu thiết kế:

• Nối đất vỏ: Liên kết với cấu trúc giá đỡ PV và dây dẫn nối đất thiết bị bằng các kết nối dự phòng
• Các thành phần bên trong được xếp hạng hồ quang điện: Tất cả các thanh cái, đầu nối và phần cứng gắn bộ ngắt mạch phải đáp ứng các yêu cầu về hồ quang điện NFPA 70E
• Mô hình hóa nhiệt: Tính toán sự gia tăng nhiệt độ bên trong trong điều kiện xấu nhất (môi trường 45°C + tải năng lượng mặt trời đầy đủ + dòng điện tối đa)

Những Câu Hỏi Thường

Tại sao vật liệu vỏ hộp đấu dây ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ ngắt mạch?

Các bộ ngắt mạch được định mức ở Nhiệt độ môi trường 40°C với các hệ số giảm định mức đã công bố cho nhiệt độ cao. Độ dẫn nhiệt của vật liệu vỏ xác định trực tiếp nhiệt độ môi trường bên trong khi có tải. Vỏ nhôm (độ dẫn nhiệt 205 W/(m·K)) hoạt động như bộ tản nhiệt, duy trì nhiệt độ bên trong mát hơn 12-18°C so với vỏ polycarbonate (0.2 W/(m·K)). Sự khác biệt về nhiệt độ này ngăn chặn giảm định mức nhiệt—một bộ ngắt mạch 20A ở nhiệt độ bên trong 75°C chỉ hoạt động ở công suất hiệu dụng 16A (giảm định mức 20%), trong khi cùng một bộ ngắt mạch ở 60°C duy trì công suất 18.8A (giảm định mức 6%). Đối với hộp kết hợp 12 chuỗi, điều này chuyển thành 3-4A công suất hệ thống bị mất trong vỏ polycarbonate so với nhôm.

Hộp đấu nối polycarbonate có thể xử lý dòng điện ở quy mô tiện ích (utility-scale) không?

Không—polycarbonate không phù hợp cho các hộp kết hợp quy mô tiện ích vượt quá tổng dòng điện 150A. Đặc tính cách nhiệt của polycarbonate (0.2 W/(m·K)) giữ nhiệt bên trong, khiến nhiệt độ đạt 72-78°C khi đầy tải trong điều kiện môi trường 45°C. Điều này gây ra hiện tượng giảm định mức nhiệt của bộ ngắt mạch (mất công suất 15-20%), hoạt động của cầu chì gây phiền toái và sự suy giảm SPD tăng tốc. Thử nghiệm thực tế của VIOX cho thấy rằng hộp kết hợp quá nóng trở nên quan trọng trên tổng dòng điện 150A trong vỏ polycarbonate. Ngay cả với thông gió cưỡng bức (quạt 50 CFM), nhiệt độ bên trong vượt quá 65°C—trên cơ sở 60°C cho hầu hết các định mức bộ ngắt mạch DC. Chỉ định nhôm cho bất kỳ ứng dụng nào vượt quá 8 chuỗi hoặc dòng điện kết hợp 150A.

Tại sao các hộp đấu nối bằng nhựa ABS thông thường lại hỏng nhanh như vậy?

Nhựa ABS trải qua quá trình phân cắt chuỗi polymer do tia cực tím gây ra trong các ứng dụng PV ngoài trời. Các photon tia cực tím (bước sóng 280-400nm) phá vỡ các liên kết carbon-carbon trong chuỗi polymer acrylonitrile-butadiene-styrene, gây ra Mất độ bền kéo 60-70% trong vòng 12-18 tháng. Vật liệu trở nên giòn—thử nghiệm va đập cho thấy sự hình thành vết nứt xung quanh các điểm gắn và đầu vào cáp. Điều này cho phép hơi ẩm xâm nhập phá hủy SPD và bộ ngắt mạch. Phân tích lỗi thực tế của 47 hộp kết hợp ABS ở California cho thấy sự hỏng hóc cấu trúc hoàn toàn sau 14 tháng, gây thiệt hại 1-40,000 cho việc thay thế khẩn cấp. ABS thiếu các gói chất ổn định tia cực tím (chất hấp thụ benzotriazole, hóa học HALS) cần thiết cho hiệu suất ngoài trời 10+ năm. Xem các chế độ hỏng hóc vật liệu chi tiết trong phân tích polycarbonate so với ABS. Không bao giờ chỉ định ABS chung cho các ứng dụng PV—chỉ sử dụng polycarbonate ổn định tia cực tím (hàm lượng chất ổn định ≥0.51%) hoặc vỏ kim loại.

Khi nào thép không gỉ 316L xứng đáng với mức giá cao hơn 60-80% so với nhôm?

Thép không gỉ 316L chứng minh cho sự cao cấp của nó trong ba kịch bản cụ thể: (1) Các công trình lắp đặt ven biển trong vòng 5 dặm tính từ biển—sương muối gây ra sự ăn mòn nhanh chóng của nhôm sơn tĩnh điện, dẫn đến việc phải thay thế vỏ tủ sau 8-10 năm; hàm lượng molypden trong thép 316L ngăn ngừa ăn mòn rỗ trong hơn 25 năm. (2) Các khu công nghiệp có tiếp xúc với hóa chất—phân bón amoniac dạng phun (điện mặt trời nông nghiệp), hơi axit (các hoạt động khai thác/lọc dầu) hoặc chất tẩy rửa kiềm làm suy giảm lớp sơn tĩnh điện của nhôm; thép 316L chống lại môi trường có độ pH từ 2-12. (3) Các công trình lắp đặt an ninh tối đa—các cơ sở hạt nhân, căn cứ quân sự hoặc cơ sở hạ tầng quan trọng, nơi khả năng chống giả mạo quan trọng hơn hiệu quả nhiệt. Đối với các hệ thống PV trên mái nhà thương mại hoặc quy mô tiện ích tiêu chuẩn, nhôm mang lại hiệu suất nhiệt vượt trội và tuổi thọ trên 25 năm với chi phí thấp hơn 40-50%. Ưu điểm về quản lý nhiệt (205 so với 16 W/(m·K)) ngăn ngừa việc giảm dòng của bộ ngắt mạch mà thép không gỉ gặp phải. Xem toàn diện tiêu chí lựa chọn của nhà sản xuất bao gồm phân tích chi phí vòng đời.

Làm thế nào để ngăn ngừa quá nhiệt do nhiệt trong hộp đấu dây dòng điện cao?

Quản lý nhiệt cho hộp kết hợp từ 200A trở lên đòi hỏi phương pháp tiếp cận bốn cấp độ: (1) Lựa chọn vật liệu—chỉ định vỏ nhôm để tản nhiệt thụ động (nhôm giảm nhiệt độ bên trong từ 14-16°C so với polycarbonate trong điều kiện tải tương tự). (2) Kích thước vỏ tủ—sử dụng tối thiểu 150% thể tích thành phần đã tính toán để cải thiện đối lưu; bố cục chật chội giữ nhiệt. (3) Thiết kế thông gió—lắp đặt các tấm thông gió được xếp hạng NEMA 3R (lỗ hút ở dưới cùng, lỗ thoát ở trên cùng) để đối lưu tự nhiên; các hệ thống vượt quá 250A yêu cầu quạt 12VDC điều khiển bằng bộ điều nhiệt (định mức 50-100 CFM). (4) Giảm dòng định mức của thành phần—tính toán nhiệt độ môi trường bên trong trong điều kiện xấu nhất (45°C bên ngoài + tải năng lượng mặt trời + tổn thất I²R) và áp dụng các yếu tố giảm dòng của bộ ngắt mạch cho phù hợp. Mô hình nhiệt VIOX cho thấy rằng thiết kế vỏ tủ phù hợp duy trì nhiệt độ bên trong ≤62°C trong môi trường 45°C—ngăn ngừa tình trạng ngắt mạch phiền toái được ghi lại trong hướng dẫn khắc phục sự cố. của chúng tôi. Đối với Hệ thống 1500V, quản lý nhiệt trở nên quan trọng do sự kết hợp điện áp-dòng điện cao hơn tạo ra nhiệt I²R quá mức.

Cách điện kép Class II có loại bỏ tất cả các yêu cầu về nối đất không?

Vỏ polycarbonate Class II loại bỏ việc nối đất vỏ tủ nhưng KHÔNG loại bỏ việc nối đất thiết bị. Thiết kế cách điện kép (cách điện cơ bản + cách điện bổ sung theo IEC 61140) ngăn ngừa điện giật khi chạm vào bề mặt vỏ tủ—loại bỏ nhu cầu liên kết vỏ nhựa với dây dẫn nối đất thiết bị. Tuy nhiên, bộ ngắt mạch DC, SPD và thanh cái kim loại vẫn yêu cầu nối đất thích hợp thông qua dây dẫn nối đất thiết bị (dây màu xanh lá cây). Việc tiết kiệm nhân công đến từ việc loại bỏ dây/đầu nối đất với chính vỏ tủ—thường là 12-18 phút cho mỗi thiết bị và tiết kiệm 8-12% vật liệu. Hạn chế quan trọng: (1) Bất kỳ lỗ khoét kim loại hoặc đầu nối cáp nào cũng làm mất tác dụng bảo vệ Class II. (2) Hệ thống 1500V yêu cầu nối đất bảo vệ bổ sung bất kể vật liệu vỏ tủ. (3) Thiết bị tắt máy nhanh tích hợp có thể yêu cầu vỏ kim loại để che chắn EMI. Xem đầy đủ phương pháp nối đất để nối đất hệ thống PV đúng cách.

Tôi nên yêu cầu những thông số kỹ thuật nào về chất ổn định UV cho hộp đấu dây polycarbonate?

Thông số kỹ thuật tối thiểu cho hiệu suất ngoài trời trên 10 năm: (1) Hàm lượng chất ổn định UV ≥0,5% theo trọng lượng—xác minh thông qua bảng dữ liệu vật liệu hoặc phân tích phòng thí nghiệm độc lập. (2) Hóa học chất ổn định: Chất hấp thụ tia cực tím Benzotriazole (bảo vệ UV-A/UV-B) + HALS (Chất ổn định ánh sáng amin cản trở) để loại bỏ gốc tự do. (3) Thời tiết gia tốc ASTM G154: Mất độ bền kéo <15% sau 5.000 giờ tiếp xúc với hồ quang xenon. (4) Xếp hạng chống cháy UL94: V0 (tự dập tắt <10 giây) hoặc V1 (<30 giây). Thông số kỹ thuật VIOX vượt quá mức tối thiểu của ngành: 0,8% chất ổn định UV theo trọng lượng, chứng minh độ suy giảm độ bền <12% ở 5.000 giờ—được chứng minh là tương đương với 15-20 năm tiếp xúc với sa mạc Arizona. Các dấu hiệu cảnh báo cho thấy polycarbonate kém chất lượng: Không tiết lộ hàm lượng chất ổn định, không có dữ liệu phong hóa nhanh, màu xám hoặc đen (không có chất hấp thụ tia cực tím), nhà sản xuất từ chối báo cáo thử nghiệm ASTM G154. Xem phân tích chi tiết về sự cố vật liệu trong hướng dẫn vật liệu công tắc cách ly—các cơ chế suy thoái UV tương tự áp dụng cho hộp kết hợp.

---

Giới thiệu về VIOX Electric: Là nhà sản xuất B2B hàng đầu về thiết bị phân phối điện PV, các kỹ sư của VIOX Electric thiết kế vỏ hộp kết hợp được tối ưu hóa cho các thách thức về nhiệt và tia cực tím riêng của các ứng dụng năng lượng mặt trời. Nền tảng nhôm, thép không gỉ 316L và polycarbonate ổn định UV của chúng tôi được chứng nhận UL508A và đáp ứng các yêu cầu cụ thể về PV theo tiêu chuẩn IEC 62109-1. Liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để được hướng dẫn lựa chọn vỏ tủ và hỗ trợ mô hình nhiệt cho các thông số lắp đặt cụ thể của bạn.