نقش مهم قطع کننده های مدار در سیستم های فتوولتائیک

با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی های تجدید پذیر ، سیستم های تولید انرژی فتوولتائیک (خورشیدی) به دلیل ماهیت پاک و پایدار آنها به طور گسترده ای اتخاذ شده است. در سیستم های PV ، ایمنی الکتریکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و قطع کننده های مدار ، به عنوان دستگاه های محافظ اصلی ، نقش مهمی در اطمینان از عملکرد پایدار و جلوگیری از گسل های الکتریکی دارند. در این مقاله به بررسی اهمیت ، کارکردها و معیارهای انتخاب مدار در سیستم های PV می پردازیم.

1. نقش قطع کننده های مدار در سیستم های PV

1.1 محافظت بیش از حد

در حین کار ، سیستم های PV ممکن است به دلیل عواملی مانند نوسانات در شدت نور خورشید ، اجزای پیری یا تغییرات بار ناگهانی ، مقادیر بیش از حد دارای جریان را تجربه کنند. قطع کننده های مدار می توانند چنین شرایط اضافه بار را تشخیص داده و سریع مدار را قطع کنند ، از گرمای بیش از حد سیم ، آسیب تجهیزات یا حتی خطرات آتش سوزی جلوگیری کنند.

1.2 محافظت از اتصال کوتاه

مدارهای کوتاه در سیستم های PV ممکن است ناشی از آسیب عایق ، خطاهای سیم کشی یا خرابی تجهیزات باشد که جریانهای اتصال کوتاه چندین بار یا حتی ده ها بار جریان عادی به آن می رسند. قطع کننده های مدار می توانند مدار را در میلی ثانیه جدا کنند و از اجزای سیستم محافظت کنند (به عنوان مثال ، اینورترها ، باتری ها ، ماژول های PV) از آسیب.

1.3 ایزوله و ایمنی نگهداری

در حین نگهداری یا بازرسی سیستم ، قطع کننده های مدار به عنوان سوئیچ های دستی برای قطع مدار و اطمینان از ایمنی اپراتور عمل می کنند. آنها همچنین یک نقطه قطع ارتباط برای تشخیص گسل ارائه می دهند.

1.4 محافظت از مدارهای DC و AC

سیستم های PV از یک طرف DC (پانل های خورشیدی به اینورترها) و یک طرف AC (اینورتر به شبکه یا بارها) تشکیل شده است. از آنجا که DC فاقد یک نقطه عبور صفر است ، خاموش کردن قوس نسبت به AC چالش برانگیزتر است. بنابراین ، قطع کننده های مدار DC به طراحی ویژه نیاز دارند ، در حالی که قطع کننده مدار AC عمدتا برای خروجی های اینورتر و محافظت از اتصال شبکه استفاده می شود.

2. ملاحظات اصلی برای انتخاب قطع کننده مدار در سیستم های PV

2.1 ولتاژ و جریان دارای امتیاز

ولتاژ دارای رتبه قطع کننده مدار باید از حداکثر ولتاژ عملیاتی سیستم PV (به عنوان مثال ، سیستم های 1000 ولت یا 1500 ولت DC) فراتر رود.

جریان دارای امتیاز باید کمی بالاتر از حداکثر جریان مداوم سیستم باشد ، که برای دما و عوامل محیطی حساب می شود.

2.2 تفاوت بین شکن های DC و AC

قطع کننده های مدار DC: برای کنترل قوس های DC مداوم ، به قابلیت های خروج قوس قوی تر نیاز دارید.

قطع کننده مدار AC: در سمت خروجی اینورتر استفاده می شود و باید مطابق با استانداردهای اتصال شبکه باشد.

2.3 ظرفیت شکستن

سیستم های PV می توانند جریان های بالایی را در طول مدارهای کوتاه تولید کنند. ظرفیت شکستن مدار مدار (به عنوان مثال ، 10KA ، 20KA) باید برای قطع ایمن جریان های گسل کافی باشد.

2.4 سازگاری محیطی

از آنجا که سیستم های PV به طور معمول در خارج از منزل نصب شده اند ، قطع کننده های مدار باید برای قابلیت اطمینان طولانی مدت از طرح های ضد گرد و غبار ، ضد آب و مقاوم در برابر دمای بالا برخوردار باشند.

3. انواع متداول قطع کننده های مدار

3.1 قطع کننده مدار DC

مورد استفاده برای آرایه های خورشیدی و ورودی های اینورتر ، مانند شکن های مدار مینیاتوری (MCBS) ، فیوزها یا قطع کننده های تخصصی PV DC.

برخی از مدل ها شامل محافظت از قطبیت معکوس برای جلوگیری از جریانهای برگشتی هستند.

3.2 قطع کننده مدار AC

در سمت خروجی اینورتر ، مانند شکن های مدار مورد قالب (MCCBS) یا قطع کننده های مدار هوا (ACB) اعمال می شود.

باید استانداردهای صدور گواهینامه مانند UL یا IEC را رعایت کنید.

4. علل شایع خرابی های قطع کننده مدار و اقدامات پیشگیرانه

4.1 نوسان فریبی

علل: اضافه بار ، مدارهای کوتاه ، انتخاب نادرست یا پیری.

راه حل ها: اندازه مناسب ، آزمایش منظم و جلوگیری از اضافه بار.

4.2 فرسایش تماس

علل: تعویض مکرر ، تماس ضعیف یا قوس.

راه حل ها: از قطع کننده های مدار با کیفیت بالا استفاده کنید و عملیات غیر ضروری را به حداقل برسانید.

4.3 تأثیر محیطی

علل: درجه حرارت بالا ، رطوبت یا عملکرد تخریب کننده گرد و غبار.

راه حل ها: شکن های مدار را با رتبه های محافظت بالاتر (به عنوان مثال ، IP65) انتخاب کرده و نگهداری روتین را انجام دهید.

5. نتیجه گیری

قطع کننده های مدار نه تنها موانع محافظتی برای سیستم های PV هستند بلکه اجزای مهمی هستند که از عملکرد ایمن و پایدار اطمینان حاصل می کنند. انتخاب مناسب ، نصب صحیح و نگهداری منظم می تواند خطرات الکتریکی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد ، طول عمر تجهیزات را افزایش داده و کارایی کلی سیستم را افزایش دهد. با پیشرفت فن آوری PV ، قطع کننده های مدار آینده به سمت عملکرد بالاتر و عملکردهای هوشمندانه تکامل می یابند و ضمانت های قوی تری را برای سیستم های انرژی تجدید پذیر فراهم می کنند.