جعبه های برق خورشیدی: راه حل های PV سفارشی

جعبه های برق خورشیدی در یک سیستم PV چه می کنند و چرا مشخصات مهم است

جعبه برق خورشیدی محفظه های الکتریکی هستند که توان DC را بین آرایه فتوولتائیک و اینورتر یا بانک باتری یکپارچه، محافظت و توزیع می کنند. در یک تاسیسات مسکونی کوچک، نقش جعبه برق ممکن است به ترکیب دو یا سه رشته و ارائه یک نقطه قطع DC محدود شود. در یک سیستم نصب روی پشت بام تجاری یا در مقیاس شهری، همان دسته از تجهیزات باید ده ها ورودی رشته را کنترل کند، جریان های DC مداوم بیش از 600 آمپر را حمل کند، دمای محیط بالای 60 درجه سانتیگراد را در داخل محفظه تحمل کند و داده های عملکردی در سطح رشته را به یک پلت فرم نظارت از راه دور گزارش کند. تفاوت بین این دو سناریو صرفاً در مقیاس نیست - این تفاوت در الزامات مهندسی برق است که باید در هر انتخاب جزء داخل جعبه منعکس شود.

یک جعبه برق خورشیدی که به درستی مشخص شده است، چهار عملکرد مجزا را به طور همزمان انجام می دهد: جریان را از چندین رشته PV روی یک باسبار DC مشترک ترکیب می کند. از طریق فیوزها یا قطع کننده های مدار DC برای هر رشته محافظت در برابر جریان اضافه را فراهم می کند. این دستگاه دارای تجهیزات حفاظت از نوسانات (SPD) برای منحرف کردن صاعقه و سوئیچینگ گذرا از اینورتر است. و در پیکربندی های هوشمند، جریان و ولتاژ رشته های جداگانه را در زمان واقعی نظارت می کند. خرابی در هر یک از این عملکردها باعث ایجاد خطا می شود که می تواند از کاهش خروجی تولید - از طریق یک فیوز رشته ای منفجر شده کشف نشده - تا خطر آتش سوزی ناشی از یک خطای قوس محافظت نشده در مدار DC ولتاژ بالا باشد. انتخاب و سفارشی سازی جعبه برق خورشیدی بنابراین، مطابقت با الزامات دقیق هر پروژه یک تصمیم ایمنی سیستم است، نه یک تشریفات تدارکات.

جعبه توزیع انرژی خورشیدی: معماری، اجزا و گزینه‌های پیکربندی

اصطلاح جعبه توزیع انرژی خورشیدی دسته وسیع‌تری از محفظه‌ها را توصیف می‌کند که جریان برق DC را در یک سیستم PV مدیریت می‌کنند - از جمله جعبه‌های ترکیبی که ورودی‌های رشته‌ای را جمع می‌کنند، جعبه‌های ترکیب‌کننده مجدد که خروجی‌های ترکیبی متعدد را قبل از یک اینورتر مرکزی یکپارچه می‌کنند، و پانل‌های توزیع DC که ورودی‌های چند اینورتر را از یک بخش آرایه واحد تغذیه می‌کنند. درک اینکه کدام معماری برای یک پروژه خاص اعمال می شود، نقطه شروع برای هر مشخصات دقیق تجهیزات است.

اجزای داخلی اصلی

صرف نظر از نوع پیکربندی، هر جعبه توزیع برق خورشیدی که به خوبی مهندسی شده است، مجموعه مشترکی از اجزای داخلی را به اشتراک می‌گذارد که هر کدام دارای الزامات عملکردی تعریف‌شده هستند:

• فیوزهای رشته DC یا قطع کننده های مدار مینیاتوری (MCB): یک دستگاه محافظ به ازای هر ورودی رشته، 1.25 برابر جریان اتصال کوتاه رشته (Isc) در IEC 60269-6 یا معادل آن. فیوزهای رشته ای در برابر جریان معکوس رشته های موازی در طول شرایط خطا محافظت می کنند. MCB های دارای رتبه DC با نشانگرهای سفر واضح در تاسیسات قابل دسترسی که در آن جداسازی رشته های فردی در طول تعمیر و نگهداری انجام می شود، ترجیح داده می شوند.
• مجموعه شینه مسی: باسبارهای مثبت و منفی برای مجموع جریان ترکیبی با حداقل 25 درصد حاشیه کاهش برای سرویس مستمر DC در دماهای بالا اندازه شده اند. مس قلع اندود استاندارد است. شینه های با روکش نقره برای کاربردهای صنعتی با جریان بالا که در آن پایداری مقاومت تماس در طول عمر کاری 25 سال مورد نیاز است، مشخص شده اند.
• کلید قطع جریان DC اصلی: یک جداکننده DC با درجه شکست بار در سمت خروجی، که به کل جعبه اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به سایه‌دار شدن آرایه، به‌طور ایمن برای تعمیر و نگهداری از انرژی خارج شود. برای حداکثر جریان خروجی ترکیبی و ولتاژ مدار باز سیستم (Voc) در حداقل دمای سایت دارای امتیاز است.
• دستگاه های حفاظت از نوسانات (SPD): نوع 2 DC SPD در پایانه های ورودی و خروجی به عنوان حداقل. واحدهای ترکیبی نوع 1 2 که در آن نصب در معرض خطر رعد و برق زیاد است یا در معرض سازه های بلند قاب فلزی قرار دارد. انتخاب SPD باید با حداکثر ولتاژ کار مداوم سیستم (MCOV) و حداکثر رتبه جریان تخلیه برای سطح حفاظت در برابر صاعقه سایت مطابقت داشته باشد.
• میله ارت و پایانه های پیوند هم پتانسیل: یک میله ارت مسی اختصاصی که به بدنه محفظه، پایانه های زمین SPD و شبکه پیوند هم پتانسیل سیستم متصل است. پیوستگی زمین یکی از مواردی است که اغلب در بازرسی میدانی شکست می خورد. یک جعبه توزیع برق خورشیدی که به درستی طراحی شده باشد، این اتصال را واضح و قابل آزمایش می کند.

انتخاب پیکربندی بر اساس اندازه سیستم

محافظت از جعبه برق خورشیدی OV: درک خطر اضافه ولتاژ و نحوه مدیریت آن

اضافه ولتاژ - که معمولاً در مشخصات تجهیزات و اسناد هماهنگی حفاظت به اختصار OV نامیده می شود - یکی از دو مکانیسم استرس الکتریکی اولیه است که باعث خرابی زودرس در جعبه های برق خورشیدی و اینورترهایی می شود که آنها تغذیه می کنند. الف جعبه برق خورشیدی OV سیستم حفاظتی باید به دو منبع اضافه ولتاژ متمایز بپردازد: افزایش آهسته و قابل پیش بینی ولتاژ رشته مدار باز که زمانی رخ می دهد که دمای محیط به زیر شرایط آزمایش استاندارد 25 درجه سانتی گراد می رسد و ولتاژهای گذرای سریع و با دامنه بالا ناشی از برخورد مستقیم یا غیرمستقیم صاعقه و عملیات سوئیچینگ در خود شبکه یا اینورتر.

اضافه ولتاژ حرارتی: محاسبه سیستم ایمنی Voc

ولتاژ مدار باز ماژول PV با کاهش دمای ماژول، با نرخی که توسط ضریب دمایی Voc تعیین می‌شود، افزایش می‌یابد (معمولاً -0.27٪ تا -0.35٪ / درجه سانتیگراد برای ماژول‌های سیلیکون کریستالی). در یک صبح سرد زمستانی در دمای 10- درجه سانتیگراد در آب و هوایی که دمای استاندارد آزمایش 25 درجه سانتیگراد است، یک رشته Voc می تواند 12 تا 14 درصد بالاتر از مقدار پلاک نام باشد. برای یک سیستم 1500 ولت DC طراحی شده با رشته هایی با ولتاژ 1350 ولت در STC، این محاسبه در بدترین حالت Voc تقریباً 1540 ولت ایجاد می کند - بیش از ولتاژ نامی سیستم هر جزء در مدار. جعبه برق خورشیدی OV بنابراین حفاظت در برابر اضافه ولتاژ حرارتی در مرحله طراحی و نه در مرحله انتخاب مولفه، با اعمال حداقل دمای محل برای محاسبه اندازه رشته و تأیید اینکه حداکثر Voc محاسبه شده کمتر از درجه ولتاژ هر فیوز، قطع کننده، کلید قطع، SPD و کابل در سیستم باقی می ماند، آغاز می شود.

اضافه ولتاژ گذرا: انتخاب و هماهنگی SPD

اضافه ولتاژهای گذرا ناشی از رعد و برق با زمان افزایش بسیار سریع - معمولاً 1.2 میکروثانیه تا اوج - و دامنه ای که می تواند به چندین کیلو ولت در یک مدار DC محافظت نشده برسد مشخص می شود. موثر جعبه برق خورشیدی OV طرح حفاظت گذرا نیاز به انتخاب و نصب صحیح SPD دارد، با پارامترهای زیر برای هر برنامه تأیید شده است:

• حداکثر ولتاژ کار مداوم (Uc): رتبه بندی SPD Uc باید از حداکثر ولتاژ DC سیستم از جمله محاسبه Voc حرارتی بالا تجاوز کند. برای یک سیستم 1500 ولت DC، SPD با Uc ≥ 1500 ولت مشخص شده است. استفاده از SPD با Uc ناکافی باعث تنش حرارتی مداوم بر روی عنصر وریستور، تسریع تخریب و کاهش عمر سرویس SPD تا کسری از مقدار نامی آن می شود.
• سطح حفاظت ولتاژ (بالا): مقدار Up ولتاژ گیره ای را که در آن SPD شروع به هدایت جریان موج می کند را مشخص می کند. Up باید کمتر از ولتاژ مقاومت در برابر ضربه ورودی اینورتر باشد - معمولاً 4 کیلو ولت برای اینورترهای 1500 ولت DC به ازای IEC 62109. مقدار Up پایین‌تر حفاظت بیشتری را فراهم می‌کند اما نیاز دارد که SPD قادر به جذب انرژی بالاتر در هر رویداد تخلیه باشد.
• جریان تخلیه اسمی (In) و حداکثر جریان تخلیه (Imax): در جریانی است که SPD می تواند بارها و بارها بدون تخریب تخلیه شود. Imax حداکثر تخلیه تک رویدادی است. برای اکثر کاربردهای پشت بام، SPDهای In = 20 kA و Imax = 40 kA نوع 2 استاندارد هستند. مکان‌های پرخطر صاعقه در مناطق گرمسیری یا کوهستانی، یا تأسیسات با قرار گرفتن در معرض مستقیم در زمین‌های مرتفع، باید از SPDهای نوع 1 با Iimp ≥ 12.5 kA به ازای IEC 61643-31 استفاده کنند.
• طول سرب زمین: عملکرد SPD با طول سرب زمین به سرعت کاهش می یابد. هر 1 متر اتصال زمین تقریباً 1 µH القایی اضافه می‌کند، که ولتاژ اضافی تا 1 کیلو ولت در نرخ‌های زمان افزایش صاعقه ایجاد می‌کند. اتصال زمین از ترمینال SPD به میله زمین در داخل جعبه توزیع نیروی خورشیدی باید تا حد امکان زیر 0.5 متر نگه داشته شود و بدون حلقه مسیریابی شود.

جعبه‌های انرژی خورشیدی سفارشی از Senta Energy: فرآیند مشخصات و پیکربندی‌های موجود

به عنوان اختصاصی جعبه برق خورشیدی تامین کننده و سازنده مستقر در چین، شرکت Senta Energy Co., Ltd. جعبه های برق خورشیدی مهندسی شده را برای پروژه های PV مسکونی، تجاری، صنعتی و در مقیاس کاربردی در سراسر جهان ارائه می دهد. فرآیند سفارشی‌سازی با پارامترهای الکتریکی پروژه شروع می‌شود - کلاس ولتاژ سیستم، تعداد ورودی‌های رشته، حداکثر رشته Isc، جریان خروجی کل، نیاز نوع SPD، پروتکل نظارت، و رتبه‌بندی محیطی محفظه - و یک مجموعه تمام‌شده تولید می‌کند که قبل از ارسال در کارخانه آزمایش می‌شود.

گزینه های سفارشی سازی استاندارد در سراسر Senta Energy موجود است جعبه برق خورشیدی محدوده محصولات شامل:

• کلاس ولتاژ: پیکربندی های 600 ولت DC، 1000 ولت DC و 1500 ولت DC، با تمام اجزای داخلی - فیوزها، بریکرها، سوئیچ های قطع، SPD ها و شین ها - مطابق با کلاس ولتاژ انتخاب شده و مطابق با استانداردهای IEC یا UL مطابق با نیاز بازار مقصد.
• تعداد ورودی رشته: پیکربندی های 4 رشته تا 32 رشته در اندازه های استاندارد محفظه. راه حل های چند محفظه برای پروژه هایی که به بیش از 32 ورودی رشته در هر بخش نیاز دارند.
• رتبه بندی محوطه: IP54 برای نصب در فضای باز و سرپوشیده؛ IP65 برای نصب کامل در فضای باز. IP66 و محفظه های فولادی ضد زنگ برای محیط های ساحلی، بیابانی یا محیط های شیمیایی تهاجمی.
• ادغام نظارت: خروجی RS-485 Modbus RTU برای ادغام با پلتفرم های مانیتورینگ اینورتر رشته ای. اترنت اختیاری یا ارتباط 4G برای اتصال SCADA مستقل؛ سنسورهای جریان اثر هال در هر رشته با دقت ± 0.5٪ برای محاسبه نسبت عملکرد.
• مشخصات حفاظت OV: نوع 2 DC SPD به عنوان استاندارد؛ نوع 1 2 ترکیبی SPD موجود برای پروژه های با خطر صاعقه. نشان‌دهنده وضعیت SPD از راه دور با خروجی هشدار تماس خشک برای ادغام با سیستم‌های مدیریت خطای سایت.

هر سفارشی جعبه توزیع انرژی خورشیدی تولید شده توسط Senta Energy تحت آزمایش پذیرش کارخانه قرار می گیرد که شامل اندازه گیری مقاومت عایق در 1.5 برابر ولتاژ نامی سیستم، تأیید تداوم همه پیوندهای زمین، تأیید قطبیت در همه ورودی های رشته و خروجی اصلی، و آزمایش عملکردی نشانگرهای وضعیت SPD و ارتباطات نظارتی در صورت نصب است. سوابق آزمایش با هر محموله به عنوان بخشی از بسته مستندات استاندارد، پشتیبانی از راه اندازی سایت و الزامات ممیزی مداوم O&M ارائه می شود.

برای مهندسان پروژه و تیم های تدارکات در حال ارزیابی جعبه برق خورشیدی برای نصب‌های آتی، Senta Energy پشتیبانی فنی پیش فروش شامل بررسی اندازه رشته، تجزیه و تحلیل هماهنگی حفاظت OV و محاسبه حرارتی محفظه را فراهم می‌کند تا تأیید کند که پیکربندی انتخاب‌شده در محدوده دمایی در حداکثر شرایط محیطی پروژه عمل می‌کند. ارائه نمودار تک خطی پروژه و داده های مکان سایت برای شروع یک پیشنهاد فنی دقیق با زمان و قیمت گذاری برای پیکربندی خاص مورد نیاز کافی است.