Skrzynki fotowoltaiczne: niestandardowe rozwiązania fotowoltaiczne

Co skrzynki fotowoltaiczne robią w systemie fotowoltaicznym i dlaczego specyfikacja ma znaczenie

Skrzynki na energię słoneczną to obudowy elektryczne, które konsolidują, chronią i rozdzielają energię prądu stałego pomiędzy układem fotowoltaicznym a falownikiem lub zespołem akumulatorów. W małej instalacji mieszkaniowej rola skrzynki zasilającej może ograniczać się do połączenia dwóch lub trzech ciągów przewodów i zapewnienia jednego punktu odłączenia prądu stałego. W komercyjnym systemie do montażu na dachu lub naziemnym o skali użytkowej, ta sama kategoria sprzętu musi obsługiwać dziesiątki wejść ciągów, przewodzić ciągłe prądy stałe przekraczające 600 amperów, wytrzymywać temperatury otoczenia powyżej 60°C wewnątrz obudowy i przesyłać dane dotyczące wydajności na poziomie łańcucha w czasie rzeczywistym do zdalnej platformy monitorującej. Różnica między tymi dwoma scenariuszami to nie tylko skala — to różnica w wymaganiach elektrotechnicznych, która musi być odzwierciedlona przy wyborze każdego komponentu w pudełku.

Prawidłowo dobrany moduł zasilania energią słoneczną spełnia jednocześnie cztery różne funkcje: łączy prąd z wielu ciągów fotowoltaicznych na wspólną szynę zbiorczą prądu stałego; zapewnia zabezpieczenie nadprądowe każdego ciągu poprzez bezpieczniki lub wyłączniki automatyczne DC; zawiera urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD), które odwracają wyładowania atmosferyczne i przełączają stany nieustalone z dala od falownika; a w inteligentnych konfiguracjach monitoruje prąd i napięcie poszczególnych stringów w czasie rzeczywistym. Awaria którejkolwiek z tych funkcji powoduje awarię, która może obejmować zmniejszoną moc wyjściową — poprzez niewykryty przepalony bezpiecznik stringowy — aż do ryzyka pożaru spowodowanego niezabezpieczonym zwarciem łukowym w obwodzie prądu stałego wysokiego napięcia. Wybór i dostosowywanie Skrzynki na energię słoneczną dopasowanie do dokładnych wymagań każdego projektu jest zatem decyzją dotyczącą bezpieczeństwa systemu, a nie formalnością związaną z zamówieniem.

Skrzynka rozdzielcza energii słonecznej: architektura, komponenty i opcje konfiguracji

Termin skrzynka rozdzielcza energii słonecznej opisuje szerszą kategorię obudów zarządzających przepływem mocy prądu stałego w systemie fotowoltaicznym — w tym skrzynki łącznikowe, które agregują wejścia stringów, skrzynki łącznikowe, które konsolidują wiele wyjść łącznika przed centralnym falownikiem oraz panele dystrybucyjne DC, które zasilają wiele wejść falownika z pojedynczej sekcji układu. Zrozumienie, która architektura ma zastosowanie w danym projekcie, jest punktem wyjścia dla dokładnej specyfikacji sprzętu.

Podstawowe komponenty wewnętrzne

Niezależnie od typu konfiguracji, każda dobrze zaprojektowana skrzynka rozdzielcza energii słonecznej ma wspólny zestaw elementów wewnętrznych, z których każdy ma określone wymagania dotyczące wydajności:

• Bezpieczniki stringów prądu stałego lub miniaturowe wyłączniki automatyczne (MCB): Jedno urządzenie zabezpieczające na wejście łańcucha, o wartości znamionowej 1,25 prądu zwarciowego pasma (Isc) zgodnie z normą IEC 60269-6 lub równoważną. Bezpieczniki szeregowe chronią przed prądem wstecznym z równoległych ciągów w przypadku awarii. W dostępnych instalacjach, w których podczas konserwacji przeprowadzana jest izolacja poszczególnych ciągów, preferowane są wyłączniki nadprądowe prądu stałego z wyraźnymi wskaźnikami wyzwolenia.
• Montaż szyn miedzianych: Dodatnie i ujemne szyny zbiorcze dobrane pod kątem całkowitego połączonego prądu z minimalnym marginesem obniżenia wartości znamionowych wynoszącym 25% dla ciągłej pracy prądu stałego w podwyższonych temperaturach. Miedź cynowana w standardzie; posrebrzane szyny zbiorcze są przeznaczone do zastosowań przemysłowych o dużym natężeniu prądu, gdzie wymagana jest stabilność rezystancji styków przez 25 lat użytkowania.
• Główny rozłącznik prądu stałego: Izolator prądu stałego z możliwością rozłączenia obciążenia po stronie wyjściowej, umożliwiający bezpieczne odłączenie zasilania całej skrzynki w celu konserwacji, bez konieczności zacieniania układu. Parametry znamionowe dla maksymalnego łącznego prądu wyjściowego i napięcia obwodu otwartego systemu (Voc) przy minimalnej temperaturze w miejscu montażu.
• Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD): Typ 2 SPD DC na zaciskach wejściowych i wyjściowych jako minimum; Typ 1 2 jednostki kombinowane, w których instalacja jest narażona na zwiększone ryzyko wyładowań atmosferycznych lub jest narażona na wysokie konstrukcje o metalowej ramie. Wybór SPD musi odpowiadać maksymalnemu ciągłemu napięciu roboczemu systemu (MCOV) i maksymalnemu prądowi rozładowania dla poziomu ochrony odgromowej miejsca.
• Listwa uziemiająca i zaciski wyrównawcze: Dedykowana miedziana szyna uziemiająca podłączona do korpusu obudowy, zacisków uziemiających SPD i sieci połączeń wyrównawczych systemu. Ciągłość uziemienia jest jednym z najczęściej pomijanych elementów podczas inspekcji w terenie; odpowiednio zaprojektowana skrzynka rozdzielcza energii słonecznej sprawia, że ​​to połączenie jest jednoznaczne i możliwe do przetestowania.

Wybór konfiguracji według rozmiaru systemu

Ochrona OV skrzynki fotowoltaicznej: Zrozumienie ryzyka przepięcia i jak nim zarządzać

Przepięcie — powszechnie określane jako OV w specyfikacjach sprzętu i dokumentach dotyczących koordynacji zabezpieczeń — jest jednym z dwóch głównych mechanizmów naprężeń elektrycznych, które powodują przedwczesne awarie skrzynek fotowoltaicznych i zasilanych przez nie falowników. A Zasilacz słoneczny OV system ochrony musi uwzględniać dwa różne źródła przepięć: powolny, przewidywalny wzrost napięcia łańcucha w obwodzie otwartym, który pojawia się, gdy temperatura otoczenia spadnie poniżej standardowych warunków testowych wynoszących 25°C, oraz szybkie napięcia przejściowe o wysokiej amplitudzie, indukowane przez bezpośrednie lub pośrednie uderzenia pioruna oraz operacje przełączania w sieci lub samym falowniku.

Przepięcie termiczne: Obliczanie bezpiecznego systemu Voc

Napięcie w obwodzie otwartym modułu fotowoltaicznego wzrasta wraz ze spadkiem temperatury modułu w tempie określonym przez współczynnik temperaturowy Voc (zwykle od -0,27% do -0,35%/°C dla modułów z krzemu krystalicznego). W mroźny zimowy poranek w temperaturze -10°C w klimacie, w którym standardowa temperatura testowa wynosi 25°C, wartość Voc struny może być o 12–14% wyższa niż wartość z tabliczki znamionowej. W przypadku systemu 1500 V DC zaprojektowanego z ciągami przewodów o napięciu 1350 V Voc w STC, obliczenie to daje w najgorszym przypadku napięcie Voc wynoszące około 1540 V, co przekracza znamionowe napięcie systemu każdego elementu w obwodzie. Zasilacz słoneczny OV Dlatego ochrona przed przepięciami termicznymi rozpoczyna się na etapie projektowania, a nie na etapie wyboru komponentu, poprzez zastosowanie minimalnej temperatury miejsca do obliczenia rozmiaru łańcucha i potwierdzenie, że obliczona maksymalna wartość Voc pozostaje poniżej napięcia znamionowego każdego bezpiecznika, wyłącznika, odłącznika, SPD i kabla w systemie.

Przejściowe przepięcie: wybór i koordynacja SPD

Przejściowe przepięcia wywołane piorunami charakteryzują się niezwykle krótkim czasem narastania — zwykle 1,2 mikrosekundy do osiągnięcia wartości szczytowej — i amplitudą, która w niezabezpieczonym obwodzie prądu stałego może osiągnąć kilka kilowoltów. Skuteczny Zasilacz słoneczny OV schemat ochrony przed stanami przejściowymi wymaga prawidłowego doboru i instalacji SPD, z potwierdzeniem dla każdego zastosowania następujących parametrów:

• Maksymalne ciągłe napięcie robocze (Uc): Wartość znamionowa SPD Uc musi przekraczać maksymalne napięcie prądu stałego systemu, łącznie z powyższym obliczeniem termicznego Voc. Dla systemu 1500 V DC określono SPD o Uc ≥ 1500 V. Użycie SPD o niewystarczającym Uc powoduje ciągłe naprężenie termiczne elementu warystora, przyspieszając degradację i skracając żywotność SPD do ułamka jego wartości znamionowej.
• Poziom ochrony napięcia (Up): Wartość Up określa napięcie zaciskania, przy którym SPD zaczyna przewodzić prąd udarowy. Up musi być niższe niż napięcie wytrzymywane impulsowo na wejściu falownika — typowo 4 kV dla falowników 1500 V DC zgodnie z IEC 62109. Niższa wartość Up zapewnia lepszą ochronę, ale wymaga, aby SPD był w stanie pochłonąć większą energię w każdym przypadku rozładowania.
• Nominalny prąd rozładowania (In) i maksymalny prąd rozładowania (Imax): In to prąd, który SPD może rozładowywać wielokrotnie bez pogorszenia; Imax to maksymalne rozładowanie w pojedynczym zdarzeniu. W przypadku większości zastosowań na dachach standardem są urządzenia SPD typu 2 In = 20 kA i Imax = 40 kA. W miejscach o wysokim ryzyku wyładowań atmosferycznych w regionach tropikalnych lub górskich lub w instalacjach bezpośrednio narażonych na wzniesienie należy stosować urządzenia SPD typu 1 o Iimp ≥ 12,5 kA zgodnie z IEC 61643-31.
• Długość przewodu uziemiającego: Wydajność SPD szybko spada wraz z długością przewodu uziemiającego. Każdy 1 metr uziemienia dodaje około 1 µH indukcyjności, co powoduje wzrost napięcia o wartości do 1 kV przy szybkości narastania pioruna. Połączenie uziemiające od zacisku SPD do szyny uziemiającej wewnątrz skrzynki rozdzielczej energii słonecznej musi być prowadzone w miarę możliwości poniżej 0,5 metra i poprowadzone bez pętli.

Niestandardowe skrzynki fotowoltaiczne firmy Senta Energy: proces specyfikacji i dostępne konfiguracje

Jako oddany Skrzynki na energię słoneczną dostawca i producent z siedzibą w Chinach, Senta Energy Co., Ltd. dostarcza projektowane na zamówienie skrzynki do zasilania energią słoneczną do projektów fotowoltaicznych na skalę mieszkalną, komercyjną, przemysłową i użyteczności publicznej na całym świecie. Proces dostosowywania rozpoczyna się od parametrów elektrycznych projektu — klasy napięcia systemu, liczby wejść stringów, maksymalnego Isc stringu, całkowitego prądu wyjściowego, wymagań dotyczących typu SPD, protokołu monitorowania i parametrów środowiskowych obudowy — a następnie powstaje gotowy zespół, który jest testowany w fabryce przed wysyłką.

Standardowe opcje dostosowywania dostępne w Senta Energy Skrzynki na energię słoneczną asortyment produktów obejmuje:

• Klasa napięcia: Konfiguracje 600 V DC, 1000 V DC i 1500 V DC, ze wszystkimi komponentami wewnętrznymi – bezpiecznikami, wyłącznikami, odłącznikami, SPD i szynami zbiorczymi – dopasowanymi do wybranej klasy napięcia i certyfikowanymi zgodnie ze standardami IEC lub UL zgodnie z wymaganiami rynku docelowego.
• Liczba wejść ciągów: Konfiguracje od 4 do 32 strun w standardowych rozmiarach obudów; rozwiązania z wieloma obudowami do projektów wymagających więcej niż 32 wejść ciągów na sekcję.
• Ocena obudowy: IP54 do montażu wewnątrz i na zewnątrz; IP65 dla całkowicie odsłoniętych instalacji zewnętrznych; Obudowy IP66 i ze stali nierdzewnej do środowisk przybrzeżnych, pustynnych lub agresywnych chemicznie.
• Integracja monitorowania: Wyjście RS-485 Modbus RTU do integracji z platformami monitorowania falowników stringowych; opcjonalna komunikacja Ethernet lub 4G dla samodzielnej łączności SCADA; Czujniki prądu z efektem Halla na każdy ciąg z dokładnością ±0,5% do obliczania współczynnika wydajności.
• Specyfikacja ochrony OV: Standardowo SPD typu 2 DC; Kombinacja SPD typu 1 i 2 dostępna dla projektów o wysokim ryzyku wyładowań atmosferycznych; zdalna sygnalizacja stanu SPD z wyjściem alarmowym ze stykiem bezpotencjałowym do integracji z systemami zarządzania usterkami w obiekcie.

Każdy zwyczaj skrzynka rozdzielcza energii słonecznej produkowane przez Senta Energy poddawane są fabrycznym testom odbiorczym, które obejmują pomiar rezystancji izolacji przy 1,5-krotności napięcia znamionowego systemu, weryfikację ciągłości wszystkich uziemień, potwierdzenie polaryzacji na wszystkich wejściach stringów i głównym wyjściu, a także testy funkcjonalne wskaźników stanu SPD i monitorowanie komunikacji, jeśli są zamontowane. Zapisy z testów są dostarczane z każdą wysyłką jako część standardowego pakietu dokumentacji, wspierającej oddanie obiektu do użytku i bieżące wymogi audytu O&M.

Dla inżynierów projektu i zespołów zaopatrzeniowych oceniających Skrzynki na energię słoneczną w przypadku nadchodzących instalacji Senta Energy zapewnia techniczne wsparcie przedsprzedażowe, w tym przegląd wymiarów stringów, analizę koordynacji zabezpieczeń OV i obliczenia termiczne obudowy, aby potwierdzić, że wybrana konfiguracja będzie działać w granicach temperatur w maksymalnych warunkach otoczenia projektu. Przesłanie jednokreskowego diagramu projektu i danych o lokalizacji lokalizacji wystarczy, aby zainicjować szczegółową ofertę techniczną zawierającą termin realizacji i cenę dla wymaganej konkretnej konfiguracji.