كيفية اختيار أجهزة حماية دوائر التيار المستمر لنظام شمسي

يجب اختيار الحماية الكهربائية لتيار مستمر لنموذج كهروضوئي من ظروف الدائرة - وليس من الجهد الكهربائي للنظام المطبوع على ملصق المنتج. ابدأ ببيانات وحدة PV، وهيكل مدخل العاكس، وعدد السلاسل المتوازية، والظروف البيئية المتوقعة، وقواعد السوق المستهدف. ثم قم بتعيين كل وظيفة مطلوبة إلى موقع دائرة محدد قبل مقارنة تصنيفات الجهاز.

الناتج العملي هو جدول تصنيف الجهاز - ما يجب حمايته أو عزلها، وأين تنتمي الوظيفة، وما هي التصنيفات الكهربائية المطبقة، وما هي الأدلة التي يجب أن ترافق الجهاز المختار.

هذا الدليل يدعم التصميم الأولي وشراء المواد. يجب إكمال الحسابات النهائية، والتنسيق، والتركيب، والموافقة عليها بواسطة أفراد مؤهلين باستخدام أحدث إصدار من اللوائح المحلية والوثائق الخاصة بالمشروع.

1. يجب تجميد بنية النظام أولاً

لا يمكن تقييم الجهاز الواقي بشكل صحيح بدون معرفة الدائرة المحيطة به. ابدأ بـ مخطط الدائرة أحادية الخط المعتمد أو المقترح وقم بتمييز هذه الحدود:

• كل سلسلة كهروضوئية وكل مجموعة من السلاسل المتوازية
• كل محول MPPT أو مدخل التيار المستمر
• أي نقطة تجميع أو مجموعة فرعية من المصفوفات
• مسافات طويلة من الكابلات المستمرة و نقاط الدخول إلى المباني
• محولات DC/DC، ومحسِّنات، أو معدات إيقاف سريع
• دوائر DC متصلة بالبطاريات، إذا كانت موجودة
• نقاط عزل متاحة مطلوبة للتشغيل والصيانة

لا تفترض أن جميع السلاسل يجب أن يتم تجميعها في مخرج واحد. قد تحتاج مدخلات MPPT منفصلة كهربائيًا. تتضمن بعض المحولات بالفعل تبديلًا، وحماية من زيادة الجهد، أو مدخلات سلسلة؛ بينما تضع البنى التحتية الأخرى هذه الوظائف في جهاز خارجي.صندوق تجميع كهروضوئي.

تغطي IEC 62548-1 متطلبات تصميم شبكة PV، بما في ذلك الأسلاك DC، والحماية الكهربائية، والتبديل، وتوفير التأريض. تساعد نطاقها على تحديد حدود التصميم على مستوى الشبكة، ولكن يجب التحقق من الإصدار المعمول به والموافقة عليه محليًا لجميع المشاريع.

2. قم ببناء ورقة عمل البيانات الأولية

استخدم المستندات الحالية المنظمة. لا تعتبر قيمة مُنسَّخة من عرض أسعار سابق مدخلًا تصميميًا موثوقًا.

إذا كان أي حقل حاسم غير معروف، سجلها على أنها غير مُحلَّل. لا تخفي الفجوة عن طريق اختيار تصنيف نموذجي أكبر.

3. تحديد أعلى جهد التيار المستمر

يحدث أعلى جهد PV بشكل شائع عندما تكون الوحدات (الموديلات) باردة. حدد الجهد المقنن الأقصى للدائرة باستخدام الطريقة المعتمدة للمشروع، وسلوك Voc للوحدات، وعدد الوحدات في سلسلة، والقواعد التصميمية المطبقة.

ثم تحقق من أن المسار الكهربائي الكامل مناسب لهذا الجهد – ليس فقط القاطع أو المصهر. يمكن أن يشمل المراجعة:

• مدخل العاكس أو محول الطاقة
• وصلة المصهر وحامل المصهر
• تكوين قطب القاطع الدوار
• مفتاح العزل أو القاطع
• جهد التشغيل المستمر الأقصى لجهاز الحماية من زيادة الجهد لنظام الكهروضوئي
• وصلات، طرفيات، كابل، صواميل، وتوصيلات داخلية
• مسافات واختبارات عزل صندوق تجميع كهروضوئي

لن يكون الجهاز المشار إليه عليه علامة "1000 فولت تيار مستمر" مناسبًا تلقائيًا لجميع الدوائر الكهربائية PV 1000 فولت. يمكن أن تعتمد التصنيفات الكهربائية المتتالية على تكوين القطب، والقطبية، والفئة الاستخدامية، وتخطيط التأريض، ومعيار المنتج الذي تم تقييم الجهاز بموجبه.

4. حدد التيار والتعرض للتيار العكسي

تتصرف الدوائر المصدرة من PV بشكل مختلف عن الدوائر الفرعية التيار المتردد القياسية. لكل موقع، قم بتوثيق:

1. التيار التشغيلي المتوقع
2. تيار القصر للموديل أو السلسلة الكهروضوئية
3. عدد المصادر المتوازية القادرة على إطعام عطل
4. المساهمة المحتملة من العاكس أو المحول أو البطارية
5. قدرة حمل التيار الكهربائي للموصل بعد إجراءات التصحيح
6. أقصى تيار مسموح به للمطالع والموصلات والمكونات الأخرى

يعتمد استيفاء الحماية من زيادة التيار للسلسلة الكهروضوئية على التيار العطل المحتمل والحد الأقصى للتيار العكسي أو حد صمام سلسلة الفيوز الخاص بالوحدة الكهروضوئية. لا يتم تحديده بمفرده بعدد السلاسل. يجب استخدام قواعد التصميم الخاصة بالشبكة الكهروضوئية لتحديد ما إذا كانت الحماية مطلوبة وما هي الموصلات أو القطبية التي يجب حمايتها.

عند اختيار وصلات الفيوز الكهروضوئية، تحقق من فئة الفيوز الكهروضوئية المقصودة ونظام الفيوز الكامل - وليس فقط القيمة الأمبيرية. تحدد IEC 60269-6 المتطلبات التكميلية لوصلات الفيوز المستخدمة لحماية أنظمة الطاقة الشمسية. يجب أن تكون الحامل، وظروف درجة الحرارة، والسلوك الزمني والتيار-الوقت، والقدرة على القطع، والتنسيق مع الوحدة الكهروضوئية والموصل جزءًا من الاختيار.

5. قم بتعيين وظيفة واضحة لكل جهاز

تصبح تصاميم الحماية مربكة عندما تُعامل أسماء الأجهزة بشكل بديل. حدد الوظيفة المطلوبة أولاً.

يمكن أن يوفر قاطع الدائرة الحماية والتبديل، ولكنه يجب أن يُطلق عليه جهاز عزل فقط عندما تدعمه حاليًا معاييره وعلاماته ووثائقه. وبالمثل، فإن العازل ليس جهازًا واقيًا تلقائيًا من زيادة التيار.

6. اختر بين المصهر وقاطع الدائرة للتيار المستمر

السؤال الصحيح ليس «ما هو الأفضل؟» بل «أي جهاز يمكنه أداء الوظيفة المطلوبة في هذا الموقع مع التنسيق الوثيق؟»

غالبًا ما يُنظر في استخدام مصهر كهروضوئي عندما:

• عندما يلزم حماية على مستوى السلسلة
• يتم تحديد فئة خدمة المصهر الكهروضوئي
• يمكن تنسيق منحنى المصهر مع الوحدة الشمسية، والموصل، والحامل، والتيار العارض المحتمل
• يُعتبر استبدالها بعد التشغيل مقبولاً ومُتحكماً فيه.

يُعتبر قاطع الدائرة المستمر غالبًا عند:

• تُشترط الحماية من زيادة التيار القابلة لإعادة الضبط
• يوفر القاطع وظيفة التبديل أو العزل المناسبة
• تتوافق معجهده المستمر، وتكوين القطب، والظروف القطبية، والقدرة على القطع، والخصائص القابلة للقطع
• يمكن تنسيق الجهاز مع الحماية الأصلية واللاحقة

تغطي IEC 60947-2 أجهزة قاطع الدوائر ضمن نطاقها، بينما تغطي IEC 60947-3 المفاتيح، والعزل، ومفاتيح العزل، ووحدات الجمع بين المفاتيح والمصهرات. الإشارة إلى أحد هذه المعايير لا تحل محل التحقق من التقييم الدقيق للمنتج وتطبيق نظام الكهروضوئي.

7. حدد وظيفة حماية التيار المستمر في أنظمة الكهروضوئية.

يتم اختيار جهاز الحماية من زيادة الجهد من تصميم المخاطر والظروف الكهربائية، وتخطيط التأريض، ومستوى تحمل المعدات، وتوجيه الموصلات، والقواعد التركيبية المطبقة. تجنب اختياره بناءً على الجهد المقنن للوحة الكهروضوئية بشكل منفصل.

سجّل على الأقل:

• نوع جهاز الحماية من زيادة الجهد المطلوب بناءً على المخاطر والمفهوم الوقائي.
• الجهد المستمر الأقصى للوحة الكهروضوئية (Ucpv)
• أنماط الحماية والتوصيل
• التقييمات المقننة للتيار الناتج أو التوافقي المقنن عند الحاجة للتيار الصدمي
• مستوى الحماية من الجهد (لأعلى)
• سلوك في حالة القصر وأي حماية احتياطية مطلوبة
• إشارة الحالة والإشارة عن بُعد الاختيارية
• توجيه الأسلاك ومتطلبات التأريض للتصميم النهائي للتركيب

تتعالج IEC 61643-31 المتطلبات وطرق الاختبار لأجهزة الحماية من زيادة الجهد (SPDs) المخصصة للجانب التيار المستمر في تركيبات الطاقة الشمسية. لا يزال المشروع بحاجة إلى قرار على مستوى التركيب بشأن نوع SPD والموقع والتنسيق ومتطلبات الشريعة المحلية.

8. تحقق من العزل و حدود الإغلاق

العزل يدعم التشغيل والصيانة الآمنين؛ والإغلاق السريع هي وظيفة منفصلة تعتمد على السوق. لا تدمج هذين الشرطين في طلب عرض الأسعار.

لكل نقطة عزل، حدد:

• الدائرة والموقع
• الجهد والتيار الأقصى
• عدد القطب المفتاح المطلوب
• واجب القطع الكهربائي أو فئة الاستخدام
• متطلبات القفل، الإشارة إلى الموضع، وإمكانية الوصول
• الحاوية وظروف البيئة
• التنسيق مع التبديل المدمج مع العاكس

لتشغيل الإيقاف السريع، حدد الولاية القضائية المقصودة والمتطلبات التنظيمية الدقيقة قبل اختيار المعدات. يمكن أن تكون طريقة البدء، والحد المعبري للموصل المتحكم فيه، والجهد المسموح به، ومتطلبات الوقت، وطريقة الاتصال، والتوافق مع المعدات خاصة بالمنطقة.

9. تحقق من الانقطاع، والتنسيق، والتجميع الكامل

يجب أن تكون قدرة القطع للملفوظ به أو القاطع مناسبة للتيار العطل المحتمل في نقطة التركيب. قد يكون لمصفوفة PV تيار مصدر محدود، ولكن مصدر متصل مثل بطارية أو محول أو مصفوفة متوازية أو مصدر آخر يمكن أن يغير بشكل كبير الطاقة العطل المتاحة.

يجب أن يغطي مراجعة الجهاز الواقي النطاق التالي:

• مقارنة الجهاز الواقي مع قدرة تحمل الموصل
• مقارنة الجهاز الواقي مع الحد الأقصى لتقييم وصلة سلسلة الوحدة
• مقارنة النطاق العلوي والسفلي فيما يتعلق بالتحديد المطلوب
• سلوك جهاز الحماية من زيادة الجهد في حالات القصر مع الحماية الاحتياطية
• تكوين قطب التيار المستمر (قاطع الدائرة أو المفتاح)
• توافق وصلة المصهر وحامل المصهر
• حدود التيار ودرجة الحرارة للموصلات والموصلات الطرفية
• أداء حاوية الأداء الحراري مع جميع الأجهزة المثبتة

الأمر يتعلق بالتجميع. لا تثبت القائمة المنفردة للمكونات المقاسة بشكل فردي أنها تلبي متطلبات المشروع من تلقاء نفسها.

10. قم بتضمين البيئة وظروف الخدمة

سجل ما إذا كان الجهاز في الداخل أم في الخارج، أو في مكان مظلل، أو معرض لأشعة الشمس المباشرة، أو مثبت على ارتفاع، أو خاضع للتبخر، أو ملح، أو غبار، أو اهتزاز، أو تهوية مقيدة. تأكد من:

• نطاق درجة الحرارة المحيطة المسموح به وأي تخفيض
• متطلبات حماية دخول العبوة
• مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والتآكل عند الضرورة
• اتجاه دخول الكابل ونطاق الغلاف
• تشتت الحرارة والتباعد
• اتجاه التركيب والوصول
• التسميات، تحديد الدوائر، والمسافات التشغيلية

يصف تصنيف الحاوية ظروف الدخول المُختبرة المحددة؛ ولا يثبت ذلك بمفرده ملاءمةً لجميع البيئات الخارجية.

مثال: تحويل مدخلات المشروع إلى جدول زمني أولي

افترض أن المشروع يحتوي على عدة سلاسل كهروضوئية موزعة على مدخلات MPPT منفصلة. زود الفريق المسؤول بالتصميم أوراق بيانات الوحدات الشمسية والـ inverter، وقام بتصحيح الجهد والتيار الأقصى، ونتائج التيار الكهربائي، وتقييم للأمطار/البرق، ومواصفات البيئة على السطح.

يجب ألا ينتقل الجدول الزمني الأولي مباشرة إلى نموذج المنتج. يجب أن يكون على النحو التالي:

هذا التنسيق يكشف عن المدخلات المفقودة قبل الشراء ويمنع مطابقة الجهد المقنن من أن تُفسَّر كتصميم كامل.

12. قائمة تحقق طلب عرض أسعار لحماية التيار المستمر في الأنظمة الكهروضوئية

يرجى إرسال هذه العناصر مع طلب عرض أسعار:

• أحدث أوراق بيانات الوحدات وعاكس التيار المستمر
• رسم تخطيطي موحد معتمد أو مقترح
• جدول السلسلة: وحدات لكل سلسلة، سلاسل متوازية، وتخصيص MPPT
• حساب جهد أقصى مُعدَّل وصحيح ودرجات حرارة التصميم
• تحليل التيار الدائري والتيار العكسي
• معلومات تيار العطل المحتمل من جميع المصادر الممكنة
• وظائف المصهر، القاطع، جهاز الحماية من زيادة الجهد، العزل، والإغلاق المطلوبة حسب الموقع
• أحجام الكابلات، نطاقات الدخول، ومادة الموصل
• متطلبات الحاوية، والبيئة المحيطة، والارتفاع، والأشعة فوق البنفسجية، والتآكل، ومتطلبات التركيب
• البلد الوجهة والرموز/إصدارات المعايير القابلة للتطبيق
• المخططات المطلوبة، وسجلات الاختبار، والشهادات، والملصقات، والوثائق الخاصة بفحص الجودة
• متطلبات المراقبة، أو الاتصال المساعد، أو متطلبات الإشارة عن بُعد

يمكن لـ VIOX مراجعة التكوين المطلوب عبر قواطع التيار المستمر، ومصهورات الطاقة الشمسية، وأجهزة الحماية من زيادة الجهد، والمفاتيح العازلة للتيار المستمر، وصناديق التجميع الكهروضوئية، والموصلات، والأجهزة التي تعمل بسرعة في حالات الطوارئ. يرجى إرسال المستندات الأصلية والحقول غير المحددة إلى sales@vioxsolar.com; يظل الموافقة النهائية مع المصمم المؤهل والجهة المخولة في المشروع.

أسئلة متكررة

هل جهد النظام كافٍ لاختيار قاطع تيار مستمر؟

لا. تحقق من الجهد الأقصى المصحح، وتكوين القطب، وظروف البراية، والتيار المقنن، والقدرة على القطع، وسلوك الانقطاع، والموصلات الدائرية، والبيئة، والدالة المقصودة للحماية أو العزل.

هل يحتاج كل سلسلة كهروضوئية متوازية إلى مصهر؟

ليس تلقائيًا. يعتمد القرار على التيار العكسي المحتمل، وعدد وتكوين المصادر المتوازية، وحدود الوحدات، وحماية الموصلات، والقواعد التصميمية المطبقة.

هل يمكن لجهاز الحماية من زيادة الجهد أن يحل محل الحماية من زيادة التيار؟

لا. جهاز الحماية من زيادة الجهد يحد من ارتفاعات الجهد المؤقتة. لا يقوم بنفس وظيفة المصهر أو قاطع الدائرة.

هل المفتاح العزل المستمر هو نفسه قاطع الدائرة المستمر؟

لا. يوفر المفتاح العزل أو قاطع الفصل وظيفة التبديل/العزل ضمن التقييمات الموثقة. يوفر قاطع الدائرة الحماية من زيادة التيار وقد يكون مناسبًا أيضًا للتبديل أو العزل عند تقييمه بشكل صريح لهذه الوظائف.

ما هي المعايير التي يجب تضمينها في المواصفات؟

اذكر المعايير المثبتة للتركيب والمنتج التي تنطبق بالفعل على السوق المستهدف والتصميم. بالنسبة للمشروع الموجه نحو IEC، قد تتضمن المراجعة IEC 62548-1 و IEC 60364-7-712 على مستوى التركيب، بالإضافة إلى فحوصات النطاق المنتج مثل IEC 60269-6، IEC 60947-2، IEC 60947-3، و IEC 61643-31. تحقق من الإصدارات الحالية واعتمادها المحلي.

المصادر والمراجع الإضافية

• IEC 62548-1: مزارات كهروضوئية — متطلبات التصميم
• متاجر IEC على الإنترنت: IEC 60364-7-712
• متاجر IEC على الإنترنت: IEC 60269-6
• متاجر IEC على الإنترنت: IEC 60947-2
• متاجر IEC على الإنترنت: IEC 60947-3
• IEC Webstore search: IEC 61643-31