Въведение
DC предпазителят е един от основните защитни елементи в постояннотоковата част на фотоволтаичната система. Неговата задача е да прекъсне веригата при опасен ток и да ограничи риска от повреда на кабели, соларни модули и други компоненти.
Изборът на предпазител обаче не трябва да се прави само по принципа:
„Панелът е 13 A → слагаме предпазител 15 A.“
Необходимо е да се разгледат характеристиките на панела, конфигурацията на стринга, броят паралелни стрингове и изискванията на производителя.
Какви параметри трябва да знаем?
Преди да изберем DC предпазител, трябва да проверим техническата документация на соларния панел.
Най-важните параметри са:
- Voc – напрежение при отворена верига;
- Isc – ток на късо съединение;
- Vmp – напрежение при максимална мощност;
- Imp – ток при максимална мощност;
- Maximum Series Fuse Rating – максимален допустим сериен предпазител.
Тези стойности обикновено са посочени върху datasheet-а на панела.
Какво означава Isc?
Isc (Short-Circuit Current) е токът на късо съединение на соларния модул при определени стандартни условия.
Това е един от параметрите, които трябва да се вземат предвид при оразмеряването на защитата.
Важно е обаче да се знае, че Isc не е нормалният работен ток на панела.
За нормалната работа на модула обикновено се използва параметърът Imp.
Какво означава Maximum Series Fuse Rating?
Това е един от най-важните параметри при избора на предпазител.
Производителят на панела определя максималния допустим номинал на серийния предпазител.
Например в техническите характеристики може да бъде посочено:
Maximum Series Fuse: 20 A
Това означава, че избраният серийно свързан предпазител не трябва да надвишава този номинал.
Това не означава автоматично, че 20 A е правилният предпазител за всяка конфигурация.
Трябва да се разгледа цялата система.
Кога изобщо е необходим предпазител на PV стринг?
Тук броят на паралелните стрингове има голямо значение.
Ако имаме един единствен стринг, няма друг паралелен стринг, който да подава ток обратно към него при определени повреди.
При няколко паралелно свързани стринга вече могат да възникнат токове, които трябва да бъдат взети предвид при проектирането.
Затова необходимостта от string fuse трябва да се определя според конкретната конфигурация и техническите изисквания на системата.
Пример с паралелни стрингове
Да разгледаме система с:
3 паралелни стринга
Всеки стринг има приблизително:
Isc = 13 A
При повреда на един стринг останалите паралелни стрингове могат да допринесат за обратен ток към него.
Това е една от причините при многократно паралелно свързани стрингове да се използва подходяща защита на отделните стрингове.
Точният номинал обаче трябва да бъде определен според параметрите на конкретните панели и системата.
10 A, 15 A, 20 A или 25 A?
Това е един от най-честите въпроси.
Няма универсален отговор.
10 A
Може да бъде подходящ в определени системи с по-нисък ток, но трябва да бъде проверено дали няма да прекъсва при нормална работа.
15 A
Често срещан номинал при PV приложения, но отново трябва да бъде съобразен с параметрите на конкретния панел.
20 A
Може да бъде подходящ за определени панели и конфигурации, особено когато производителят допуска такъв максимален серийно свързан предпазител.
25 A и повече
Не трябва да се избира само защото „по-големият предпазител ще издържи повече“.
Прекалено високият номинал може да не осигури необходимото ниво на защита.
Правилният предпазител е този, който е съобразен с конкретната система, а не просто най-големият възможен.
Напрежението на предпазителя е също толкова важно
Освен номиналния ток трябва да проверим и DC напрежението.
Например:
- 500 V DC
- 800 V DC
- 1000 V DC
- 1500 V DC
Ако PV стрингът може да достигне например 900 V DC, не е достатъчно предпазителят да бъде „20 A“.
Той трябва да има подходящо DC напрежение за приложението.
При избора винаги трябва да се проверяват данните на производителя.
Как се изчислява напрежението на стринга?
Да приемем, че един панел има:
Voc = 50 V
и използваме:
18 панела последователно.
Приблизително:
18 × 50 V = 900 V
Това е само базов пример. При реалното оразмеряване трябва да се вземе предвид температурното изменение на Voc, защото при ниски температури напрежението може да се увеличи.
Затова максималното напрежение на стринга трябва да бъде изчислено при най-неблагоприятните очаквани условия.
Какво трябва да пише на DC предпазителя?
При избор на PV предпазител трябва да проверим поне:
Номинален ток
Например:
15 A
Номинално DC напрежение
Например:
1000 V DC
Тип на предпазителя
За PV приложения се използват предпазители, предназначени за фотоволтаични системи.
Прекъсваща способност
Трябва да бъде подходяща за конкретното приложение.
Съвместимост с държателя
Предпазителят и предпазителният държател трябва да са съвместими по размер, ток, напрежение и приложение.
DC предпазител срещу AC предпазител
Това е особено важно.
Не трябва да заменяме PV DC предпазител с обикновен AC предпазител.
DC и AC имат различно поведение при прекъсване на електрическата дъга.
При PV системи трябва да се използва защитно устройство, предназначено за съответното DC приложение и напрежение.
А какво става с DC автоматичния прекъсвач?
В някои системи вместо предпазители могат да се използват DC автоматични прекъсвачи, когато конкретният апарат е предназначен за съответното приложение.
Тук отново трябва да се проверят:
- DC напрежението;
- номиналният ток;
- прекъсващата способност;
- характеристиката;
- броят полюси;
- схемата на свързване;
- инструкциите на производителя.
Самият факт, че устройството изглежда като стандартен автоматичен прекъсвач, не означава, че е подходящо за PV DC приложение.
Най-честите грешки при избора
❌ Избор само по ампери
„Панелът е 13 A, значи 15 A.“
Това е прекалено опростено.
❌ Игнориране на максималния серийен предпазител
Техническите данни на панела трябва винаги да бъдат проверени.
❌ Използване на AC предпазител
AC и DC защитите не са автоматично взаимозаменяеми.
❌ Пренебрегване на температурата
Voc се променя с температурата.
❌ Избор на прекалено голям предпазител
По-големият номинал не означава автоматично по-добра защита.
❌ Използване на неподходящ държател
Предпазителят и държателят трябва да бъдат съвместими за конкретното PV приложение.
Практически контролен списък
Преди да поръчате DC предпазител за PV система, проверете:
Панели
- Voc
- Isc
- Imp
- Maximum Series Fuse
Стринг
- брой панели;
- брой паралелни стрингове;
- максимално напрежение;
- максимален ток.
Инвертор
- максимално DC напрежение;
- максимален входен ток;
- MPPT характеристики.
Защита
- номинален ток;
- DC напрежение;
- тип PV предпазител;
- прекъсваща способност;
- съвместим държател.
Заключение
Правилният DC предпазител не се избира само по един параметър.
Необходимо е да се съобразят токът, напрежението, характеристиките на соларния панел, броят на паралелните стрингове, максималният допустим сериен предпазител и изискванията на инвертора.
При съмнение винаги трябва да се използват техническите данни на производителя и проектните изчисления за конкретната фотоволтаична система.
EARU предлага решения за DC защита, предназначени за приложения, при които правилният избор на защитно устройство е от съществено значение за надеждната работа на системата.