Зі швидким розвитком сонячних фотоелектричних (PV) систем виробництва електроенергії конструкції HVDC все частіше використовуються на дахах житлових будинків, електростанціях і промислових/комерційних проектах. Запобіжник є ключовою частиною безпеки ланцюга фотоелектричних систем. Його основна функція полягає в тому, щоб швидко розірвати ланцюг у разі перевищення струму або короткого -замикання, щоб запобігти пошкодженню обладнання та інцидентам із безпекою. Однак деякі користувачі помилково вважають, що стандартні запобіжники змінного струму-, які є дешевшими-, можна використовувати як альтернативу спеціальним запобіжникам для фотоелектричних елементів. На практиці це створює значні ризики для безпеки та може призвести до збою захисту, пошкодження обладнання та навіть пожежі.
То чому б не замінити фотоелектричні запобіжники стандартними запобіжниками змінного струму? У цьому документі буде детально проаналізовано принцип роботи, вимоги до продуктивності та відповідні стандарти.
Фотоелектрична система використовує постійний струм
Фотоелектрична установка виробляє постійний струм; струм залишається постійним у ланцюзі-від монтажної струни та комбінації шасі до вхідного рівня інвертора.
Натомість стандартні запобіжники змінного струму призначені для систем розподілу змінного струму на основі електричних характеристик струму (AC.
Однією з основних характеристик змінного струму є зміна напрямку струму, який проходить через «нуль» кілька разів за секунду. При 50 Гц, наприклад, струм може перевищувати 100 разів на секунду. Коли ланцюг заплавлений, коли струм проходить через нуль, дуга гасне природним шляхом, тому механізм гасіння дуги в запобіжнику змінного струму відносно простий.
Навпаки, DC не має природної нульової -точки перетину, і поточний напрямок залишається незмінним. Під час короткого замикання дуга зберігається, що вимагає, щоб запобіжник покладався на спеціальну конструкцію для гасіння дуги, щоб швидко припинити струм. Тому для фотоелектричної системи потрібен запобіжник
спеціально розроблений для додатків постійного струму.
Дугу постійного струму важче загасити, ніж дугу змінного струму
Це основна причина, чому стандартні запобіжники змінного струму не можуть замінити фотоелектричні запобіжники.
Коли внутрішні компоненти запобіжника плавляться, між двома кінцями-утворюється високотемпературна дуга. Під час змінного струму дуга може гаснути природним шляхом, оскільки струм постійно падає до нуля.
Однак дуга все ще існує в системі постійного струму, яка може досягати температури в кілька тисяч градусів за Цельсієм і продовжувати виділяти багато тепла. Якщо запобіжник не має достатньої здатності гасити дугу, можуть виникнути такі проблеми:
Дуга продовжує горіти, запобігаючи справжньому розриву ланцюга.
Запобіжники вибухають або навіть вибухають;
Згоріли навколишні ізоляційні матеріали;
Запалити комбайнер або електророзподільну шафу;
Таке обладнання, як інвертори та фотоелектричні компоненти, пошкоджено.
Тому фотоелектричні запобіжники зазвичай гасять кварцовим піском, високоміцною керамічною оболонкою, а структура запобіжника оптимізована для забезпечення швидкого та безпечного гасіння дуги постійного струму.
Фотоелектричні запобіжники мають високу напругу постійного струму.
Загальні рівні напруги для фотоелектричних систем включають:
600 В постійного струму
1000 В постійного струму
1500В постійного струму
На відміну від цього, номінальна напруга стандартного запобіжника змінного струму зазвичай становить:
250 В змінного струму
400 В змінного струму
500 В змінного струму
690 В змінного струму
Важливо зазначити, що номінальна напруга змінного струму не є прямим еквівалентом номінальної напруги постійного струму.
Наприклад, запобіжник змінного струму з номінальним струмом 690 В може витримувати лише близько 250 В до 400 В постійного струму. У разі встановлення в фотоелектричній системі 1000 В або 1500 В запобіжник може не забезпечувати захист, оскільки запобіжник не може перервати дугу постійного струму високої-напруги, навіть якщо сам елемент запобіжника розплавиться.
Таким чином, для фотоелектричної системи потрібен запобіжник, спеціально розроблений для фотоелектричних систем, і його номінальна напруга постійного струму має відповідати системним вимогам.
Захисні характеристики фотоелектричних запобіжників більше підходять для систем сонячної енергії.
Сонячні батареї мають унікальні вихідні характеристики.
Наприклад:
Струм безперервно коливається разом із сонячним випромінюванням.
Вихідний струм змінюється між ранком/вечором, похмурими та сонячними днями;
Коли кілька струн є паралельними, може виникнути зворотний потік;
Струми пошкодження, як правило, тривають довше.
Час-характеристики потоку фотоелектричних запобіжників розроблено спеціально для цих робочих умов; вони можуть витримувати коливання струму під час нормальної роботи, швидко реагуючи в разі збою.
Стандартні запобіжники змінного струму призначені в основному для навантажень змінного струму та погано працюють у фотоелектричних системах постійного струму, що призводить до двох потенційних проблем:
Аварії зі спрацюванням (продуванням) під час нормальної роботи;
Затримка реакції або неможливість працювати під час несправності.
Обидві ці умови можуть впливати на стабільну роботу фотоелектричних систем. Фотоелектричні запобіжники відповідно до спеціалізованих міжнародних стандартів
Запобіжники, спеціально розроблені для фотоелектричних установок, повинні відповідати міжнародним стандартам, таким як:
IEC 60269-6 (Запобіжники-низької напруги - Запобіжники для захисту сонячних фотоелектричних систем)
UL 248-19 (стандарт для фотоелектричних запобіжників)
Ці стандарти висувають суворі вимоги до стійкості до постійного струму, підвищення температури, довговічності, ефективності гасіння дуги та надійності.
Навпаки, стандартні запобіжники змінного струму розроблені відповідно до стандартів розподілу змінного струму та ще не перевірені робочим середовищем фотоелектричних систем, тому не відповідають вимогам безпеки фотоелектричних систем.
Ризики використання стандартних запобіжників змінного струму
Заміна фотоелектричних запобіжників стандартними запобіжниками змінного струму для зменшення витрат може призвести до наступних ризиків:
Постійний струм пошкодження не може бути перерваний;
Тривала електрична дуга, що призводить до пошкодження запобіжника;
Високотемпературний опік всередині комбінованої коробки;
Перевантаження по струму фотоелектричних компонентів та інверторів;
Збільшення часу простою системи та витрат на обслуговування;
Важка та надзвичайно велика електрична пожежа приховує небезпеку, загрожує безпеці людини та майна.
Враховуючи загальні інвестиції в фотоелектричні системи, вартість запобіжників є незначною, але вони відіграють вирішальну роль у захисті безпеки. Вибір неправильного продукту для економії невеликої суми витрат на закупівлю часто призводить до більших економічних втрат.
Як правильно вибрати фотоелектричні запобіжники?
Для того, щоб забезпечити безпечну та надійну роботу фотоелектричної системи, у процесі вибору слід надати пріоритет наступному:
Номінальна напруга: не повинна бути нижчою за максимальну напругу постійного струму системи (наприклад, 1000 В постійного струму або 1500 В постійного струму).
Номінальний струм: на основі струму короткого замикання (Isc), кількості паралельних ланцюгів і розрахункових запасів фотоелектричного блоку.
Порушна потужність: має бути виконано вимогу щодо максимального потенційного струму пошкодження в системі.
Критерії акредитації: віддавайте перевагу продуктам, які відповідають і сертифіковані за IEC 60269-6, 248-19 та іншими.
Адаптованість до навколишнього середовища: враховуйте умови застосування, такі як висока/низька температура, вологість, соляний туман тощо, і вибирайте продукти, -стійкі до погодних умов. Висновок:
Хоча фотоелектричні (PV) запобіжники виглядають подібно до стандартних запобіжників змінного струму, існують принципові відмінності в принципах конструкції, середовищі застосування та вимогах до продуктивності. Оскільки фотоелектрична система працює під дією постійного струму високої напруги, вимоги щодо здатності до гасіння дуги постійного струму, здатності до фрагментації, номінальної напруги тощо є суворими. Стандартні запобіжники змінного струму не відповідають цим вимогам, а використання стандартних запобіжників змінного струму не тільки не забезпечує ефективного захисту, але й створює серйозні ризики для безпеки.
Під час будівництва, експлуатації та обслуговування фотоелектричних електростанцій спеціальні запобіжники для фотоелектричних (PV) повинні бути обрані відповідно до відповідних стандартів і відповідно до напруги, струму та роботи системи. Лише за допомогою правильного захисного пристрою фотоелектрична система може працювати безпечно та стабільно протягом тривалого часу.
Часті запитання
1.Фотоелектричні запобіжники виглядають так само, як стандартні запобіжники змінного струму. Чи взаємозамінний?
Ні. Хоча деякі продукти можуть мати схожі фізичні розміри, вони мають різні внутрішні структури, дизайн дуги та параметри продуктивності; ви не можете поміняти їх місцями просто тому, що вони виглядають схожими.
2. Чому системи постійного струму важче захистити, ніж системи змінного струму?
Відсутність природної нульової точки проходження постійного струму означає, що дуга, що утворилася при поломці, буде продовжувати горіти; тому потрібні спеціалізовані елементи захисту постійного струму з розширеною можливістю гасіння дуги.
