Sa brzim razvojem solarnih fotonaponskih (PV) sistema za proizvodnju energije, HVDC dizajni se sve više koriste u stambenim krovovima, elektranama i industrijskim/komercijalnim projektima. Osigurač je ključni dio sigurnosti kola fotonaponskih sistema. Njegova glavna funkcija je da brzo prekine strujni krug u slučaju prekomjerne struje ili kratkog-kvara, kako bi se spriječilo oštećenje opreme i sigurnosni incidenti. Međutim, neki korisnici pogrešno vjeruju da se standardni AC osigurači-koji su jeftiniji-mogu koristiti kao alternativa specijalnim osiguračima za fotonaponske ćelije. U praksi, ovo predstavlja značajne sigurnosne rizike i može dovesti do kvarova u zaštiti, oštećenja opreme, pa čak i požara.
Pa zašto ne zamijeniti PV osigurače sa standardnim osiguračima naizmjenične struje? U ovom radu će se detaljno analizirati princip rada, zahtjevi performansi i srodni standardi.
PV sistem koristi DC
PV sklop proizvodi jednosmjernu struju; struja ostaje istosmjerna u cijelom krugu-od montažnog niza i kombinacije šasije do ulaznog nivoa pretvarača.
Umjesto toga, standardni AC osigurači su dizajnirani za distributivne sisteme naizmjenične struje na osnovu električnih karakteristika struje (AC.
Jedna od glavnih karakteristika izmjenične struje je promjena smjera struje, koja prolazi kroz "nulu" nekoliko puta u sekundi. Na 50Hz, na primjer, struja može premašiti 100 puta u sekundi. Kada je strujni krug osiguran, kada struja prođe kroz nulu, luk se gasi prirodno, tako da je mehanizam za gašenje luka u osiguraču naizmjenične struje relativno jednostavan.
Nasuprot tome, DC nema prirodnog presjeka nulte-tačke i smjer struje ostaje isti. Tokom kratkog spoja, luk će opstati, što zahtijeva da se osigurač oslanja na posebnu strukturu za gašenje luka kako bi brzo prekinuo struju. Stoga, fotonaponskom sistemu je potreban osigurač
posebno dizajniran za DC aplikacije.
DC luk je teže ugasiti od AC luka
Ovo je osnovni razlog zašto standardni AC osigurači ne mogu zamijeniti fotonaponske osigurače.
Kada se unutrašnje komponente osigurača tope, između dva kraja nastaje luk visoke{0}}temperature. Tokom naizmenične struje, luk se može prirodno ugasiti jer struja više puta pada na nulu.
Međutim, luk i dalje postoji u DC sistemu, koji može dostići temperaturu od nekoliko hiljada stepeni Celzijusa i nastaviti da oslobađa mnogo toplote. Ako osigurač nema dovoljnu sposobnost gašenja luka, mogu se pojaviti sljedeći problemi:
Luk nastavlja da gori, sprečavajući da se strujni krug zaista prekine.
Osigurači implodiraju ili čak eksplodiraju;
Izgorjeli okolni izolacijski materijali;
Zapalite kombinator ili razvodni ormar;
Oprema poput pretvarača i fotonaponskih komponenti je oštećena.
Stoga se PV osigurači obično gase kvarcnim pijeskom, keramičkim omotačem visoke čvrstoće, a struktura osigurača je optimizirana kako bi se osiguralo brzo i sigurno gašenje DC luka.
Fotonaponski osigurači imaju visok DC napon.
Uobičajeni nivoi napona za PV sisteme uključuju:
600V DC
1000V DC
1500V DC
Nasuprot tome, nazivi napona standardnog AC osigurača su općenito:
250V AC
400V AC
500V AC
690V AC
Važno je napomenuti da nazivni napon naizmenične struje nije direktno ekvivalentan nazivu DC napona.
Na primjer, AC osigurač sa nazivnom strujom od 690V može izdržati samo oko 250V do 400V DC. Ako je ugrađen u 1000V ili 1500V PV sistem, osigurač možda neće pružiti zaštitu, jer osigurač ne može prekinuti visokonaponski DC luk čak i ako se sam element osigurača otopi.
Stoga, fotonaponski sistem zahtijeva osigurač posebno dizajniran za PV aplikacije, a njegove vrijednosti jednosmjernog napona trebaju zadovoljiti zahtjeve sistema.
Zaštitne karakteristike fotonaponskih osigurača su pogodnije za solarne energetske sisteme.
Solarni nizovi imaju jedinstvene izlazne karakteristike.
na primjer:
Struja kontinuirano fluktuira sa sunčevim zračenjem.
Izlazna struja varira između jutra/večeri, oblačnih i sunčanih dana;
Kada je više nizova paralelno, može doći do povratnog toka;
Struje kvara imaju tendenciju da traju duže.
Vremenske{0}}karakteristike protoka fotonaponskih osigurača su posebno dizajnirane za ove radne uslove; mogu izdržati strujne fluktuacije tokom normalnog rada, dok brzo reaguju u slučaju kvara.
Standardni AC osigurači su dizajnirani prvenstveno za AC opterećenja i ne rade dobro u PV DC sistemima, što dovodi do dva potencijalna problema:
Nesreće sa probijanjem (puhanjem) tokom normalnog rada;
Odgođen odgovor ili nemogućnost rada tokom kvara.
Oba ova uslova mogu uticati na stabilan rad fotonaponskih sistema. PV osigurači u skladu sa specijalizovanim međunarodnim standardima
Osigurači posebno dizajnirani za fotonaponske primjene moraju biti u skladu s međunarodnim standardima, kao što su:
IEC 60269-6 (Niskonaponski osigurači-Osigurači koji štite solarne fotonaponske sisteme)
UL 248-19 (Standard za fotonaponske osigurače)
Ovi standardi postavljaju stroge zahtjeve za jednosmjernu lomljivost, porast temperature, izdržljivost, performanse gašenja luka i pouzdanost.
Nasuprot tome, standardni AC osigurači su dizajnirani u skladu sa standardima distribucije naizmenične struje i još nisu potvrđeni u radnom okruženju fotonaponskih sistema i stoga ne ispunjavaju bezbednosne zahteve fotonaponskih sistema.
Rizici upotrebe standardnih AC osigurača
Zamjena fotonaponskih osigurača standardnim AC osiguračima radi smanjenja troškova može dovesti do sljedećih rizika:
DC struja kvara se ne može prekinuti;
Stalni strujni luk koji dovodi do oštećenja osigurača;
Opekline visoke temperature unutar kombinovane kutije;
Nadstrujni napon fotonaponskih komponenti i invertera;
Povećano vrijeme zastoja sistema i troškovi održavanja;
Težak i izuzetno veliki električni požar prikrivena opasnost, ugrožava sigurnost ljudi i imovine.
S obzirom na ukupnu investiciju u fotonaponske sisteme, trošak osigurača je zanemarljiv, ali oni igraju ključnu ulogu u sigurnosnoj zaštiti. Odabir pogrešnog proizvoda radi uštede male količine troškova nabavke često dovodi do većih ekonomskih gubitaka.
Kako pravilno odabrati PV osigurače?
Kako bi se osigurao siguran i pouzdan rad fotonaponskog sistema, prioritet u procesu odabira treba dati:
Nazivni napon: ne smije biti manji od maksimalnog DC napona sistema (npr. 1000V DC ili 1500V DC).
Nazivna struja: Zasnovano na struji kratkog spoja (Isc), broju paralelnih lanaca i dizajnerskim marginama fotonaponskog sklopa.
Kapacitet drobljenja: Zahtjev za maksimalnu potencijalnu struju kvara u sistemu mora biti ispunjen.
Kriterijumi za akreditaciju: Dajte prednost proizvodima koji ispunjavaju i imaju sertifikat prema IEC 60269-6, 248-19 i drugima.
Prilagodljivost okoline: Uzmite u obzir okruženja primjene kao što su visoka/niska temperatura, vlažnost, slana magla, itd., i odaberite proizvode koji su otporni na vremenske prilike-. zaključak:
Iako fotonaponski (PV) osigurači izgledaju slično standardnim AC osiguračima, postoje fundamentalne razlike u principima dizajna, okruženjima primjene i zahtjevima za performanse. Budući da PV sistem radi pod visokonaponskom istosmjernom strujom, zahtjevi za sposobnost gašenja DC luka, sposobnost fragmentacije, nazivni napon, itd. su strogi. Standardni AC osigurači ne ispunjavaju ove zahtjeve, a upotreba standardnih AC osigurača ne samo da ne pruža efikasnu zaštitu, već predstavlja i ozbiljne sigurnosne rizike.
Prilikom izgradnje, rada i održavanja fotonaponskih elektrana, posebni osigurači za fotonaponske (PV) moraju se birati u skladu sa relevantnim standardima i prema naponu, struji i radu sistema. Samo korištenjem odgovarajućeg zaštitnog uređaja PV sistem može raditi sigurno i stabilno dugo vremena.
Često postavljana pitanja
1. Fotonaponski osigurači izgledaju isto kao standardni AC osigurači. Je li zamjenjiv?
Ne. Iako neki proizvodi mogu imati slične fizičke dimenzije, oni imaju različite unutrašnje strukture, dizajn luka i parametre performansi; ne možete ih zamijeniti samo zato što izgledaju slično.
2. Zašto je DC sisteme teže zaštititi od AC sistema?
Nedostatak prirodne nulte tačke prolaska jednosmerne struje znači da će luk formiran tokom kvara nastaviti da gori; stoga su potrebni specijalizirani DC zaštitni elementi s naprednom sposobnošću gašenja luka.
