Тъй като фотоволтаичните (PV) системи се придвижват към по-високи напрежения и по-голям капацитет, правилният избор на предпазители - важен компонент на системата за защита от постоянен ток - пряко влияе върху безопасността, стабилността и експлоатационния живот на цялата фотоволтаична система. Ако номиналният ток на предпазителя е твърде нисък, той може да експлодира често поради нормалните работни токове. Обратно, ако номиналният ток е твърде висок, предпазителят може да не успее да прекъсне веригата навреме, за да възникне повредата, причинявайки повреда на оборудването или дори инциденти, свързани с безопасността. Следователно правилният избор на номинален ток и напрежение на фотоволтаичните предпазители е важна стъпка в проектирането на фотоволтаични системи.
Защо да изберете правилния PV предпазител?
Слънчевите фотоволтаични системи се състоят главно от фотоволтаични модули, комбиниращи кутии, инвертор, устройство за съхранение на енергия и свързано защитно устройство. Тъй като фотоволтаичните масиви произвеждат постоянен ток (DC) -- който, за разлика от AC, естествено не преминава през нулата -- дъгата е по-трудна за гасене в случай на късо съединение или повреда по свръхток. Следователно фотоволтаичните системи изискват специално проектирани DC фотоволтаични предпазители, а не стандартни AC предпазители.
Подходящият избор на предпазител може да постигне следните цели:
Повреда при късо съединение при бързо прекъсване, защита на PV модула и оптичния кабел;
Предотвратете ескалацията на токове на повреда и намалете рисковете от пожар.
Подобряване на експлоатационната надеждност на инверторите и комбиниращото оборудване;
Намалете разходите за поддръжка и удължете цялостния експлоатационен живот на системата.
Как се избира номиналният ток?
Номиналният ток е един от най-важните параметри на фотоволтаичния предпазител. При избора трябва да се вземат предвид токът на късо{1}} съединение, температурата на околната среда и непрекъснатите работни условия на фотоволтаичния модул.
Като цяло, номиналният ток на предпазителя трябва да надвишава максималния работен ток на фотоволтаичния модул, като същевременно се поддържа определен резерв на безопасност. Индустрията обикновено следва този принцип:
Номинален ток на предпазител По-голям или равен на 1,25 × Ток на късо съединение на PV модул (Isc)
Например, ако даден модул има ток на късо- съединение от 13 A, изчислителната стойност е:
13A × 1.25 = 16.25A
В този случай обикновено се избира фотоволтаичен предпазител от 20 A вместо модел от 15 A, за да се избегне прекъсващо изключване по време на нормална работа. Ако системата е инсталирана в среда с висока температура, токопреносимостта-на предпазителя ще намалее с повишаване на температурата; следователно, трябва да се направят корекции на кривата на намаляване на температурата на производителя. Това е особено важно за проекти на места като пустини или покриви, изложени на високи температури.
В допълнение, за фотоволтаични масиви с множество паралелни струни трябва да се има предвид обратен ток. Ако един сегмент се повреди, друг паралелен сегмент може да инжектира голямо количество обратен ток в сегмента с повреда; следователно, предпазителят трябва да може да се справя с нормални работни токове, докато издухва бързо в случай на обратен ток на повреда.
Как да изберем номинално напрежение?
В допълнение към текущите параметри, номиналното напрежение е също толкова важно.
Номиналното напрежение на фотоволтаичния предпазител трябва да бъде равно или по-голямо от максималното постоянно напрежение, което може да възникне в системата. В противен случай, въпреки че предпазителите могат да избухнат, те може да не са ефективни при гасенето на DC дъгата и да представляват сериозна опасност за безопасността.
Текущите нива на напрежение, които обикновено се използват във фотоволтаичните системи, включват:
600V DC
1000V DC
1500V DC
През последните години големите наземни -електрически централи все повече използват 1500 V DC системи, за да намалят загубите в линията и разходите за кабели, като същевременно повишават ефективността на производството на електроенергия. Следователно, за 1500V системи трябва да бъде избран специален PV предпазител с номинална стойност 1500V DC; a 1000V продукти не могат да се използват като алтернатива.
При практически избор трябва да се изчисли напрежението на-отворена верига на системата (Voc), като се вземе предвид местната минимална температура на околната среда. Тъй като ниските температури могат да доведат до по-високо изходно напрежение на модула, дизайнерите обикновено използват максимални напрежения на отворена верига --коригирани към най-ниската температура на околната среда --като основа на техния избор, за да гарантират, че предпазителите работят безопасно при екстремни условия.
Какви други технически параметри изискват внимание?
В допълнение към номиналния ток и номиналното напрежение трябва да се вземат предвид следните фактори:
Счупен капацитет
Способността за изключване е максималният ток на повреда, който предпазителят може безопасно да прекъсне. Големите фотоволтаични централи са склонни да изпитват големи токове на късо- съединение, поради което трябва да се избират продукти с достатъчен капацитет на фрагментиране, за да се осигурят надеждни прекъсвания при повреди.
Време-Текущи характеристики
Специалните предпазители за фотоволтаични клетки обикновено имат защитни характеристики, оптимизирани за фотоволтаични системи; те са проектирани да издържат на нормални флуктуации на тока, причинени от стартиране на модула и промени в околната среда, като същевременно действат бързо в случай на повреда. Сертифициране на продукта
Високо{0}}качествените фотоволтаични предпазители обикновено отговарят на международни стандарти като IEC 60269-6 и UL 248-19 и са сертифицирани като TÜV и CE. Тези сертификати показват, че продуктът е строго тестван, за да се гарантира по-голяма безопасност, надеждност и последователност.
Адаптивност към околната среда
Фотоволтаичните проекти на открито са изложени на високи температури, ниски температури, UV радиация, високи температури, влажност, солена мъгла, прах и други тежки среди. Следователно предпазителят трябва да има отлична устойчивост на корозия, устойчивост на атмосферни влияния и дългосрочна-стабилност.
Често срещани клопки при избора
По време на изпълнението на проекта потребителите често допускат следните грешки:
Използвайте стандартни променливотокови предпазители, а не специфични PV предпазители за постоянен ток;
Изберете предпазителя само според номиналната мощност на оборудването и игнорирайте тока на късо{0}} съединение на модула.
Изберете номинално напрежение под максималното постоянно напрежение на системата;
Игнорирайте намаляването на номиналния капацитет поради температурата на околната среда;
Ефектът на обратния ток върху конфигурацията на паралелни струни не се взема предвид.
Тези проблеми могат да повлияят на ефективността на защитата и дори да доведат до повреда на защитата по време на повреда. Следователно параметрите на системата и свързаните с тях стандарти трябва да се спазват стриктно в процеса на изчисляване и избор на фазата на проектиране.
Заключение:
Докато фотоволтаичните предпазители са малки защитни елементи, те играят решаваща роля за осигуряване на безопасна работа на цялата фотоволтаична система. Правилният избор на номинален ток и напрежение може не само ефективно да защити фотоволтаичните компоненти, инверторите и кабелите, но също така да намали степента на повреда на системата и да подобри оперативната ефективност на инсталацията. С нарастващата популярност на фотоволтаичните системи с високо{3}}напрежение 1500V и широкомащабните-проекти за съхранение на енергия изборът на предпазители все повече ще се съсредоточава върху висок капацитет на фрагментиране, висока надеждност и дългосрочна-стабилност. Проектантите трябва да извършат цялостна оценка въз основа на електрическите параметри на системата, работната среда и международните стандарти, за да осигурят дългосрочната, безопасна и ефективна работа на фотоволтаичните електроцентрали.
Често задавани въпроси
1. Могат ли да се използват стандартни променливотокови предпазители вместо фотоволтаични?
Не. Предпазителите за променлив ток нямат способност за гасене на дъгата и не могат да отговорят на изискването за защита от постоянен ток на фотоволтаичните системи.
2. По-безопасен ли е по-високият номинален ток на фотоволтаичен предпазител?
Не. Прекомерно високият номинален ток намалява чувствителността на защитата от свръхток и може да попречи на веригата да бъде изключена навреме за повреда. Следователно номиналният ток трябва да бъде избран по подходящ начин в съответствие с тока на веригата на късо съединение на модула и спецификациите на дизайна.
3.Защо 1500V фотоволтаични системи трябва да използват 1500V предпазители?
Тъй като номиналното напрежение на предпазителя не трябва да е по-ниско от максималното работно напрежение на системата, в противен случай предпазителят може да не успее ефективно да изгаси постояннотоковата дъга след детонация, като по този начин застраши безопасността на оборудването и персонала.
