Фотоэлектрический предохранитель постоянного тока — это одноразовое устройство защиты от сверхтока, применяемое, когда обратный ток или иной доступный источник постоянного тока может превысить безопасный предел для фотоэлектрической строки, проводника, модуля или согласованного компонента. Его нельзя выбирать только по току. Технически обоснованная спецификация также должна учитывать максимальное напряжение цепи, пригодность предохранителя для фотоэлектрических систем, отключающую способность, ограничения модуля, времятоковую характеристику, соответствующий держатель предохранителя и условия внутри корпуса.
В этом руководстве рассматриваются эти решения и указывается, где найти более подробную информацию. Оно посвящено цепям постоянного тока фотоэлектрического поля. В него не входит проектирование предохранителей для аккумуляторных батарей, электромобилей, полупроводников, автомобильной техники и общих применений переменного тока.
Место фотоэлектрического предохранителя постоянного тока в системе
В простой фотоэлектрической строке без другого источника, способного подать опасный ток к месту повреждения, предохранитель может не обеспечивать полезной защиты от сверхтока. Задача проектирования меняется при параллельном соединении строк или при наличии другого источника, способного подпитывать цепь.
Если повреждение возникает в одной из параллельных строк, исправные строки могут подавать обратный ток в повреждённую строку. Струнный предохранитель размещают так, чтобы он мог прервать эту подпитку до того, как защищаемый модуль, проводник строки или иной согласованный компонент будет подвергнут воздействию выше допустимого предела. Поэтому важен не только ток, генерируемый повреждённой строкой, но и ток, доступный от остальной архитектуры системы.
Типичные места установки фотоэлектрических предохранителей включают:
- входы каждой строки перед или внутри фотоэлектрического комбинирующего блока;
- цепи поля или подмассива, где несколько объединённых источников создают больший доступный ток;
- точки согласованной защиты внутри оборудования, спроектированного и документированного для работы в цепях постоянного тока фотоэлектрических систем.
Предохранитель защищает определённую электрическую границу. Он не обеспечивает автоматически коммутацию под нагрузкой, видимое разъединение, ограничение перенапряжений или обнаружение дуговых повреждений. Следует начать с полной архитектуры источников и устройств, описанной в статье Как выбрать защиту цепей для солнечной системы постоянного тока, а затем назначить предохранителю только требуемую функцию защиты от сверхтока.
Предохранитель постоянного тока, фотоэлектрический предохранитель, плавкая вставка gPV и держатель предохранителя
Эти термины связаны между собой, но не взаимозаменяемы.
| Термин | Значение в этом руководстве | Важное ограничение |
|---|---|---|
| Предохранитель постоянного тока | Предохранитель, предназначенный и рассчитанный для отключения определённых режимов постоянного тока | Одной маркировки «DC» недостаточно, чтобы подтвердить пригодность для защиты фотоэлектрических строк |
| Фотоэлектрический предохранитель | Предохранитель, разработанный для работы в фотоэлектрических цепях в соответствии с применимой нормативной базой | Необходимо проверять точную маркировку, напряжение, ток, отключающую способность и документацию |
| Плавкая вставка gPV | Заменяемая плавкая вставка, предназначенная для полнодиапазонной фотоэлектрической защиты согласно IEC 60269-6 | Маркировка относится к определённому режиму работы плавкой вставки; это не общее название любого предохранителя постоянного тока |
| Держатель предохранителя | Компонент, в котором размещается и подключается плавкая вставка | Напряжение, ток, тепловые характеристики, выводы, защита от случайного прикосновения и формат держателя должны быть согласованы со вставкой |
| Предохранительный узел | Рабочее сочетание плавкой вставки, держателя предохранителя, проводников, выводов, корпуса и условий эксплуатации | Подходящая вставка не компенсирует неподходящий держатель или перегревающийся контакт |
Заменяемым элементом является плавкая вставка. Держатель предохранителя обеспечивает механический и электрический интерфейс. В закупочной и проектной документации необходимо указывать оба компонента, поскольку изменение держателя, формата вставки, расположения выводов или температуры корпуса может изменить работу установленной точки защиты.
Принцип работы фотоэлектрического предохранителя
Плавкая вставка содержит элемент, который нагревается при протекании тока. Когда ток и его длительность достигают рабочей характеристики вставки, элемент плавится, и предохранитель размыкает цепь в пределах своей номинальной способности. Результатом является постоянное разомкнутое состояние: в отличие от автоматического выключателя, предохранитель нельзя повторно включить.
Одноразовый характер работы имеет важное последствие для обслуживания. Замена сработавшего предохранителя без расследования причины может восстановить ту же цепь повреждения. Процедура обслуживания должна установить причину срабатывания и проверить соответствующий держатель, выводы, проводники, полярность, затронутую строку и согласованные компоненты в соответствии с утверждённой процедурой безопасных работ для установки. В этой статье не приводится процедура испытания или замены под напряжением.
Работа предохранителя также зависит от факторов, помимо указанного на нём номинала в амперах. На фактический результат защиты влияют времятоковая характеристика, циклические фотоэлектрические нагрузки, температура корпуса, контактное сопротивление, состояние держателя и доступный обратный ток или ток повреждения. Эти переменные должны быть частью инженерной документации, а не предполагаться как универсальное правило.
Типы и физические форматы фотоэлектрических предохранителей постоянного тока
В фотоэлектрической защите применяются плавкие вставки и держатели предохранителей различных физических конфигураций. Для текущей линейки VIOX Solar актуальны следующие цилиндрические форматы:
- 10 × 38 мм, используемый платформой RT18-32 / VOPV-32;
- 14 × 51 мм, используемый платформой RT18-63 / VOPV-63.
Физический размер — это интерфейс, а не полная спецификация. Две вставки, подходящие к одному номинальному формату, нельзя считать взаимозаменяемыми, пока не сопоставлены их пригодность для фотоэлектрических систем/постоянного тока, напряжение, ток, отключающая способность, времятоковые данные, размеры, совместимость с держателем и контролируемая документация.
Это различие особенно важно, когда семейство продуктов может использоваться и в других низковольтных цепях. Предохранитель общего назначения, предохранитель переменного тока и плавкая вставка с документально подтверждённой пригодностью для фотоэлектрических систем могут иметь одинаковую привычную форму, но подтверждаться разными данными о применении.
Номинальные параметры, определяющие применение фотоэлектрического предохранителя
Следующая схема разделяет ключевые поля спецификации и доказательства, необходимые для завершения проверки каждого из них.
| Поле спецификации | Почему это важно | Что необходимо проверить |
|---|---|---|
| Максимальное напряжение постоянного тока | Предохранитель должен отключать при максимально ожидаемом напряжении цепи, а не только при номинальном рабочем напряжении | Скорректированное максимальное напряжение холостого хода строки, топология цепи, схема полярностей и точный номинал постоянного тока вставки и держателя |
| Номинальный ток | Вставка должна проводить ожидаемый фотоэлектрический ток без ложного срабатывания и при этом оставаться в пределах защищаемого оборудования | Данные по току модуля, расчётные коэффициенты, условия окружающей среды, пределы проводников и доступные стандартные номиналы |
| Пригодность для фотоэлектрических систем | Фотоэлектрические строки могут иметь устойчивые относительно низкие токи повреждения по сравнению со многими традиционными цепями | Применимая характеристика gPV или иная документально подтверждённая пригодность для конкретного продукта и рынка |
| Отключающая способность | Предохранитель должен отключить доступный ток постоянного тока при заданных условиях напряжения и цепи | Заявленная отключающая способность и максимальный доступный обратный ток/ток повреждения в этой точке |
| Времятоковая характеристика | Время срабатывания определяет, защищает ли предохранитель предназначенный компонент без ненужных отключений | Кривая производителя, допуск, циклическая нагрузка, при необходимости поведение при пусковых токах или переходных процессах и исследование селективности |
| Максимальный номинал последовательного предохранителя модуля | Производитель модуля задаёт важный предел согласования | Точная контролируемая спецификация модуля и утверждённая для проекта ссылка на модуль |
| Согласование проводника | Защищаемый проводник должен оставаться в пределах применимого теплового предела | Тип и сечение кабеля, способ прокладки, температура, группировка и применимые правила проектирования |
| Формат плавкой вставки | Вставка должна правильно устанавливаться и подключаться | 10 × 38, 14 × 51 или другая размерная система и точная конфигурация контактов |
| Номинал держателя предохранителя | Держатель непрерывно проводит ток и удерживает процесс отключения | Напряжение постоянного тока, ток, допустимая вставка, диапазон выводов, данные по моменту затяжки, защита от случайного прикосновения и тепловые характеристики |
| Условия корпуса | Нагрев, проникновение внешних воздействий, загрязнение, высота установки и сопротивление выводов могут изменить работу | Повышение температуры узла, степень защиты корпуса, вентиляция, монтаж, высота, доступ для обслуживания и ограничения производителя |
Напряжение цепи необходимо сравнивать с номиналом полного предохранительного узла. Аналогично, максимальный номинал последовательного предохранителя модуля не является рекомендацией устанавливать предохранитель именно такого номинала; это верхний предел согласования, который следует рассматривать вместе с рабочим током, воздействием обратного тока, защитой проводника и характеристиками доступных предохранителей.
Как определить, нужен ли фотоэлектрической строке предохранитель
Не существует надёжного универсального ответа, основанного только на утверждении вроде «три строки требуют предохранителей». Количество параллельных строк может влиять на воздействие обратного тока, но окончательное решение зависит от электрического поведения и ограничений реальной системы.
Используйте следующую последовательность как ориентир:
- Нанесите все пути источников. Определите фотоэлектрические строки, точки объединения, входы инвертора, оборудование кондиционирования постоянного тока и любые другие источники, способные подпитывать цепь.
- Определите границу, затрагиваемую повреждением. Укажите строку, проводник, модуль или компонент, который защитило бы защитное устройство.
- Определите доступный обратный ток или ток повреждения. Учитывайте исправные параллельные источники и рабочие допущения, требуемые применимым методом проектирования.
- Проверьте контролируемые данные модуля. Зафиксируйте ток короткого замыкания, соответствующие коэффициенты и максимальный номинал последовательного предохранителя по точной спецификации модуля.
- Проверьте проводник и узел. Включите прокладку кабеля, держатель, выводы, температуру корпуса и согласование с устройствами выше и ниже по цепи.
- Примените правила целевого рынка. Нельзя объединять требования IEC, NEC и других национальных стандартов в единую формулу.
- Подготовьте полную спецификацию. Укажите пригодность, напряжение, ток, отключающую способность и формат вставки, а также держатель, условия окружающей среды и требуемые доказательства.
Этот процесс определяет необходимость защиты до выбора каталожного номера. Будущее подробное руководство по выбору сможет провести проверенные данные проекта через процесс выбора номиналов и запроса предложения; это основное руководство намеренно заканчивается картой решений.
Фотоэлектрический предохранитель, автоматический выключатель постоянного тока, разъединитель и УЗИП
Иногда устройства солнечных систем постоянного тока объединяют в одну группу, поскольку они находятся в одном комбинирующем блоке или узле на стороне инвертора. Однако их функции различаются.
| Устройство | Основная функция | Что оно не обеспечивает автоматически |
|---|---|---|
| Фотоэлектрический предохранитель | Одноразовое отключение сверхтока в пределах документально подтверждённой пригодности для фотоэлектрических систем/постоянного тока | Повторное включение, обычную коммутацию, видимое разъединение, ограничение перенапряжений |
| Автоматический выключатель постоянного тока | Автоматическое отключение сверхтока с помощью механизма повторного включения при правильном назначении и применении | Не каждый автоматический выключатель автоматически является разъединителем, пригодным для коммутации под нагрузкой, и не каждый подходит для любой фотоэлектрической топологии |
| Выключатель-разъединитель постоянного тока | Преднамеренная коммутация и разъединение в пределах документированной категории применения | Защиту от сверхтока, если только узел явно не включает и не согласует её |
| Фотоэлектрический УЗИП постоянного тока | Ограничение переходных перенапряжений путём отвода тока разряда | Защиту от устойчивых сверхтоков, коммутацию или разъединение |
Предохранитель и автоматический выключатель не следует сравнивать так, будто один из них универсально лучше другого. Подходящее решение определяют поведение источника, требование к отключению, необходимость коммутации, стратегия обслуживания, цель селективности, доступный ток повреждения и доказательства по продукту. Для рекомендаций по автоматическим выключателям см. Руководство по автоматическим выключателям постоянного тока для солнечных фотоэлектрических систем.
Ограничения стандартов и доказательная документация
Стандарты отвечают на разные вопросы. Упоминание стандарта в спецификации само по себе не доказывает соответствие конкретного продукта, держателя или установленного узла.
- IEC 60269-1 устанавливает общие требования к низковольтным предохранителям.
- IEC 60269-6 добавляет дополнительные требования к плавким вставкам, используемым для защиты солнечных фотоэлектрических энергетических систем. Его опубликованная область применения охватывает фотоэлектрические строки и поля в цепях до 1500 В постоянного тока.
- IEC TR 60269-5 содержит рекомендации по применению низковольтных предохранителей, включая рекомендации по фотоэлектрической защите.
- IEC 62548-1 охватывает требования к проектированию фотоэлектрических полей, включая проводку постоянного тока и устройства электрической защиты.
- UL 248-19 — стандарт, который UL Solutions указывает для фотоэлектрических предохранителей при оценке продукции для Северной Америки.
- UL 4248-19 — стандарт, который UL Solutions указывает для фотоэлектрических держателей предохранителей.
Предел 1500 В в IEC 60269-6 относится к области применения стандарта, а не к номиналу продукции VIOX. На текущей странице семейства фотоэлектрических предохранителей постоянного тока VIOX указано 1000 В постоянного тока. Для проекта, которому требуется другое напряжение или конкретная сертификация, необходима точная контролируемая документация по продукту, а не вывод из названия стандарта.
Правила монтажа также зависят от целевого рынка и проекта. Указывайте применимый проектный код или стандарт отдельно от стандарта продукции для плавкой вставки, доказательств по держателю, спецификации модуля и проверки узла.
Семейство фотоэлектрических предохранителей постоянного тока VIOX
VIOX Solar в настоящее время представляет две платформы фотоэлектрических предохранителей постоянного тока для DIN-рейки. Приведённые ниже значения являются ориентировочными данными семейства продуктов из текущего реестра продуктов Payload; поставляемую конфигурацию определяют контролируемая спецификация и утверждённое коммерческое предложение.
| Платформа VIOX | Формат плавкой вставки | Опубликованный предел семейства | Страница продукта |
|---|---|---|---|
| RT18-32 / VOPV-32 | 10 × 38 мм | Часть семейства 1–50 А, в зависимости от модели, при 1000 В постоянного тока | Смотреть RT18-32 / VOPV-32 |
| RT18-63 / VOPV-63 | 14 × 51 мм | Часть семейства 1–50 А, в зависимости от модели, при 1000 В постоянного тока | Смотреть RT18-63 / VOPV-63 |
Обе платформы представлены в семействе фотоэлектрических предохранителей постоянного тока VIOX, где указано крепление на DIN-рейку TH35 / 35 мм. Из этого общего описания нельзя делать вывод об отключающей способности, сертификации, характеристике или токе конкретной модели; запросите точную контролируемую ссылку на требуемую конфигурацию.
Выберите следующий ресурс по предохранителям постоянного тока
Используйте страницу, наиболее соответствующую вашей задаче:
- Для изучения полной архитектуры с несколькими устройствами начните с выбора защиты цепей солнечной системы постоянного тока.
- Для изучения корпуса и границы объединения ознакомьтесь с материалами что делает фотоэлектрический комбинирующий блок и как выбрать фотоэлектрический комбинирующий блок.
- Для изучения повторно включаемой защиты от сверхтока постоянного тока используйте руководство по автоматическим выключателям постоянного тока.
- Чтобы ознакомиться с доступными форматами предохранителей VIOX и страницами моделей, посетите семейство продуктов фотоэлектрических предохранителей постоянного тока.
Для подтверждения модели отправьте на sales@vioxsolar.com максимальное напряжение постоянного тока проекта, точную спецификацию модуля, конфигурацию строк, данные по току, требуемый формат плавкой вставки, условия держателя и корпуса, целевой рынок и требуемую документацию.
Источники
- IEC 60269-6 — дополнительные требования к фотоэлектрическим плавким вставкам
- IEC TR 60269-5 — рекомендации по применению низковольтных предохранителей
- IEC 62548-1 — требования к проектированию фотоэлектрических полей
- UL Solutions — сертификация вспомогательных компонентов солнечных систем
- UL Solutions — услуги по предохранителям и держателям предохранителей