În continuare vom discuta despre dispozitivele de protecție necesare într-un sistem fotovoltaic. Vreau să specific că acest articol are la bază standardul SR HD 60364-7-712.
Voi grupa dispozitivele de protecție în 2 categorii: dispozitivele de protecție pe partea de curent continuu și dispozitivele de protecție pe partea de curent alternativ. La final am adăugat și scheme cu dispozitivele de protecție pentru sisteme fotovoltaice hibrid si on-grid.
Cuprins
- Dispozitivele de protecție pe partea de curent continuu
- Dispozitivele de protecție pe partea de curent alternativ
- Scheme protecții sisteme fotovoltaice
Dispozitivele de protecție pe partea de curent continuu
Protecția la supracurent (și scurtcircuit)
Înainte de a discuta despre dispozitivele de protecție la supracurent, presupunem că s-a făcut dimensionarea corectă a conductoarelor din sistem.
Când sunt necesare dispozitive de protecție la supracurent?
Pentru un sistem fotovoltaic trebuie montate dispozitive de protecție la supracurent atunci când este îndeplinită următoarea condiție:
1,35 x Maximum Series Fuse (sau I mod max ocpr) < (Ns-1) x Isc max
- Maximum series fuse este specificat în fișa tehnică a panoului, mai este denumit uneori și I mod max ocpr.
- Isc max este curentul maxim de scurtcircuit, și este egal cu 1,25 x Isc STC, unde Isc STC este curentul de scurtcircuit la STC adică la condițiile standard de testare.
- Ns este numărul de șiruri în paralel.
Practic asta înseamnă că într-un sistem fotovoltaic cu unul sau 2 șiruri în paralel nu este necesar un dispozitiv de protecție la supracurent, ci doar dacă sunt mai mult de 2 șiruri în paralel
Cum alegem valoarea curentului nominal In pentru dispozitivele de protecție la supracurent?
Curentul nominal In trebuie să îndeplinească următoarea condiție:
1,1 Isc max ≤ In ≤ Maximum series fuse
Exemplu: avem 3 șiruri de panouri legate în paralel, Isc 10 amperi și Maximum Series Fuse 20 amperi, putem alege valoarea fuzibilei între 13,75 și 20 amperi. Eu aș alege cea mai mică valoare disponibilă, adică 14 amperi.
De asemenea dispozitivele de protecție la supracurent mai trebuie să îndeplinească următoarele:
- tensiunea nominală de utilizare să fie mai mare decât tensiunea VOCmax a sistemului.
- capacitatea de rupere trebuie să fie cel puțin egală cu Isc max al sistemului.
- dispozitivele de protecție la supracurent trebuie să fie bidirecționale.
Pentru că am fost criticat când am afirmat că pentru maxim 2 șiruri în paralel nu avem nevoie de protecție la supracurent, voi continua cu câteva explicații și cu 2 scenarii care să ilustreze de ce nu avem nevoie de așa ceva, practic fizică de liceu.
Explicații
Un panou are un curent Isc care este destul de mic încât chiar dacă îl scurtcircuitam (legăm direct conectorii plus cu minus, tensiune 0) el nu va fi afectat. Conductoarele care leagă celulele și mai ales diodele bypass sunt dimensionate astfel încât să reziste minim la un curent egal cu Maximum Series Fuse, care este mult mai mare decât Isc (între 2.5 și 3 Isc conform IEC TS 62257-7-1). În plus curentul la putere maximă Imp este foarte apropiat de curentul Isc și nu ai ce siguranță să pui să declanșeze la Isc și nu la Imp. De exemplu, la un panou canadian solar de 380w avem Isc=11,68 amperi și Imp=11,02 amperi, iar Maximum Series Fuse=20A, deci el va rezista la maxim 20A.
Trebuie avut în vedere ca toate conductoarele de legătură să fie dimensionate corect, astfel încât să suporte un curent permanent maxim admisibil Iz﹥Isc max (unde Isc max este egal 1,25 x Isc). O să pun pe site în un calculator de secțiuni necesare pentru conductoare. Ele se calculează în general pentru a avea maxim o cădere de tensiune de 3
O altă confuzie des întâlnită este despre declanșarea siguranțelor. Atenție, o siguranță fuzibilă de 20 amperi înseamnă că ea va funcționa până la 20 amperi inclusiv, în regim continuu, fără să se ardă. Deci ea nu va declanșa la 20 amperi. Majoritatea producătorilor de siguranțe fuzibile pun la dispoziție în fișa tehnică curbe de declanșare.
Vedem în curba asta că o siguranță de 20 amperi va declanșa undeva la 24 amperi în 2000 secunde și la 70 amperi într-o secundă. De-abia la sute de amperi va declanșa aproape instantaneu.
După aceste explicații minimale să trecem la 2 scenarii de exemplificare:
Primul scenariu sunt 2 șiruri paralele. După cum vedeți în schemă presupunem odată un scurt în interiorul unui panou, și odată pe conductoarele de legătură. În ambele cazuri în tot circuitul avem Isc max, și doar unde apare scurtcircuitul avem 2 x Isc. Deci chiar dacă ai o siguranță montată undeva, ea nu se va declanșa niciodată deoarece curentul maxim în orice loc în circuit va fi maxim Isc max.
În scenariul 2 avem 3 sau mai multe șiruri paralele. În acest caz curentul generat de un scurtcircuit poate deveni periculos deoarece în cazul unui panou defect, scurtcircuitat, curentul invers este destul de mare încât să distrugă panoul sau să producă un incendiu. Prin urmare fiecare șir va avea nevoie de un dispozitiv de protecție la supracurent. În standard se specifică că ambele polarități trebuie să fie protejate cu astfel de dispozitive.
Acum să revenim la ce dispozitive de protecție putem folosi. Conform standardului putem folosi fie siguranțe fuzibile gPV sau siguranțe automate de tip MCB pentru curent continuu. Nu se vor folosi siguranțe MCB pentru curent alternativ, deoarece ele nu pot întrerupe un arc electric de curent electric și se vor autodistruge.
De-asemenea MCB-urile utilizate nu trebuie să aibă sens, trebuie să fie bidirecționale. De exemplu avem Schneider c60 și Schneider c60pv. Schneider c60 nu e bidirecțională și e riscul ca la un curent invers să se distrugă, după cum se poate vedea în filmulețul următor: https://www.youtube.com/watch?v=Cup5fMGaE2g . În plus, pentru a preveni formarea arcului electric, fiecare dispozitiv fără capacitate de rupere care poate fi folosit pentru a deschide un circuit în curent continuu trebuie securizat împotriva funcționării neprevăzute și/sau neautorizate. Astfel de dispozitive sunt de exemplu soclurile cu siguranțe fuzibile.
Trebuie să mai specific că deși nu avem nevoie de dispozitive de protecție la supracurent pentru 1-2 șiruri în paralel, avem mereu nevoie de un separator care să oprească curentul continuu către invertor. Aceasta este o cerință obligatorie în standard. Pentru scopul unui separator se pot folosi și siguranțe automate pentru curent continuu, care însă să fie bidirecționale, cum am specificat mai devreme. Atenție, fuzibilele nu pot fi folosite ca și separator, deoarece nu sunt făcute să fie deconectate în sarcină. Separatorul trebuie să poată fi acționat și în sarcină, în caz de urgență.
Separator cu 4 poli se poate găsi aici.
Separatoare cu 2 poli se pot găsi aici.
Trebuie să amintesc de siguranța necesară pentru bateria sistemului fotovoltaic. De obicei, la sistemele hibride de la firmele consacrate de genul Fronius și Huawei, care au propria soluție de stocare bazată pe baterii la tensiuni mari (High Voltage), bateriile sunt modulare și au inclusă siguranța. La aceste sisteme bateriile sunt practic plug and play și nu mai necesită o siguranță externă. Însă în sistemele modulare de genul Victron sau invertoarele hibrid pe 24 sau 48 volți de genul Growat sau MPP Solar îți poți configura propriul tău banc de acumulatori din celule individuale.
În acel caz trebuie utilizată o siguranță care să protejeze atât la supracurent cât și la scurtcircuit. Ea trebuie montată pe cablul pozitiv, cât mai aproape de borna pozitivă a bateriei.
Dacă sunt mai mulți consumatori conectați la baterie, fiecare trebuie protejat individual cu o siguranță, în plus față de siguranța principală de pe baterie. Curentul nominal al siguranței trebuie ales în funcție de cât suportă bateria sau de curentul maxim admisibil al cablului, oricare din el este mai restrictiv.
Protecția la supratensiune
Protecția la supratensiune este efectuată cu ajutorul dispozitivelor de protecție la supratensiune SPD (Surge Protection Device) sau descărcătoare. În general SPD-urile trebuie să fie de tip 2.
Conform standardului, când invertoarele încorporează SPD pe partea de curent continuu, cum se găsesc la unele modele Huawei, se consideră că îndeplinesc funcția de protecție împotriva supratensiunilor numai dacă producătorul invertorului specifică utilizarea lor ca fiind recomandată pe partea de curent continuu instalației PV. În caz contrar protecția trebuie să fie asigurată de SPD externe. În practică nu am găsit nici un producător care să furnizeze un document oficial care să afirme asta, așa că eu am folosit numai SPD externe.
Ca și alegere a specificațiilor unui SPD avem următoarele:
- Ucpv, adică tensiunea maximă de regim permanent, se alege în funcție de VOC max, și trebuie să fie mai mare sau egală cu aceasta Ucpv ≥ VOC max.
- In, adică curentul nominal de descărcare, trebuie să fie minim 5ka pentru SPD tip 2.
- Imax, care corespunde valorii de vârf a curentului maxim pe care descărcătorul (SPD-ul) îl poate gestiona cel puțin o dată fără a se defecta.
- Iscpv, adică curentul nominal de scurtcircuit, trebuie ales în funcție de curentul maxim Isc max al sistemului.
Trebuie citit manualul de instalare al SPD, dacă acesta specifică un dispozitiv de protecție la supracurent care să deconecteze SPD în caz de defecțiune. La cele de la Eti pe care le-am folosit eu nu era necesar.
Montarea SPD se efectuează cat mai aproape de invertor. Pentru conexiunile SPD la borna principală de legare la pământ, conductoarele trebuie să fie dimensionate la o secțiune transversală minimă de 6 mmp Cu pentru SPD tip II şi de 16 mmp Cu pentru SPD tip I. Descărcătorul se recomandă să se monteze în amonte de separator pentru că, dacă acesta este deschis, invertorul este protejat, însă nu și modulele. Nu am găsit însă în standard acest lucru specificat.
Când sunt montate SPD pe ambele părţi de curent alternativ, respectiv continuu ale invertorului, în ansambluri de tablouri separate, se recomandă să se reducă distanţa dintre acele tablouri. Pentru mai multe detalii despre SPD găsiți în manualul acesta.
Recomandarea mea pentru SPD pe partea de curent continuu (CC) sunt SPD-urile Noark din seria Ex9UEP de 600V și 1000V
Dispozitivele de protecție pe partea de curent alternativ
Protecția la supracurent (și scurtcircuit)
În cazul protecției pentru supracurent și scurtcircuit, pe partea de curent alternativ trebuie utilizată o siguranță cu un curent nominal care este specificat de producătorul invertorului.
Dacă nu este specificat curentul nominal, acesta se alege ca fiind 1,1 x curentul nominal al invertorului. Ca și pe partea de curent continuu, dispozitivul de protecție trebuie să fie bidirecțional. Specific asta deoarece unele diferențiale au sens, și se defectează partea de protecție diferențială dacă sunt declanșate când sensul curentului este invers.
Sensibilitatea diferențialei la curentul de scurgere este specificata de obicei în manualul invertoarelor. Orice echipament electronic modern are un curent de scurgere, care însă este foarte mic de obicei.
De asemenea, trebuie utilizate conductoare dimensionate corect pentru curentul nominal din circuit. În manualele invertoarele sunt de obicei recomandate secțiunile minime necesare.
Siguranța utilizată pentru protecția la supracurent poate fi considerată și dispozitiv de secționare/separare, care să permită scoaterea de sub tensiune a invertorului în vederea mentenanței sau înlocuirii invertorului.
Protecția la supratensiune
Pentru protecția la supratensiune se folosesc descărcătoare la supratensiune. Standardul recomandă că dacă invertorul este situat la mai mult de 10 m față de origine instalației, trebuie instalat un SPD în plus lângă invertor, în afară de cel instalat la originea instalației.
Ca și alegere a specificațiilor unui SPD avem următoarele:
- Uc, adică tensiunea de lucru continuă, de obicei este 255 V. Peste această tensiune descărcătorul devine activ.
- In, adică curentul nominal de descărcare, trebuie să fie minim 5ka pentru SPD tip 2.
- Imax, care corespunde valorii de vârf a curentului maxim pe care descărcătorul (SPD-ul) îl poate gestiona cel puțin o dată fără a se defecta. Cu cât este mai mare cu atât este mai rezistent descărcătorul..
- tipul de rețea de distribuție, în cazul branșamentelor casnice de la noi este de obicei TNC-S
Recomandarea mea pentru SPD monofazic pe partea de curent alternativ (CA) este SPD de la NOARK Ex9UE2 2P 275V
Scheme protecții sisteme fotovoltaice
În continuare am adăugat 2 scheme cu protecțiile necesare pentru sisteme fotovoltaice cu invertor hibrid și on-grid.
Schemă protecții sistem fotovoltaic invertor hibrid
Acesta este o schemă generală în care se regăsesc dispozitivele de protecție necesare într-un sistem fotovoltaic unde am utilizat un invertor hibrid ongrid fără injecție, dotat și cu banc de baterii. Aici invertorul este în serie, are și intrare și ieșire pe partea de AC.
Schemă protecții sistem fotovoltaic invertor on-grid
A doua schemă este pentru un invertor on-grid cu injecție. Aici invertorul are o singură conexiune bidirecțională pe partea de AC.
Pentru restul de articole despre sisteme fotovoltaice apasă aici: Sisteme Fotovoltaice
Dacă cumpărați din linkurile de mai jos mă susțineți să fac în continuare filmulețe și articole:Separator 2p Noark 16A
Separator 2p Noark 32A
Suport dublu fuzibile Noark
Fuzibile
SPD DC Noark 1000V
SPD DC Noark 600V
SPD AC Noark 275V
Pentru orice alte întrebări și discuții vă aștept pe grupul Totul despre Fotovoltaice pe Facebook și pe canalul de YouTube Full Electric.
Atenție! Orice intervenție asupra echipamentelor electrice se face doar de către personal autorizat!
46 de răspunsuri la “Dispozitivele de protecție necesare pentru sistemul fotovoltaic”
Buna ziua. Ma puteti ajuta si pe mine cu alegerea si dimensionarea sigurantelor? Vreau sa instalez un sistem hibrid, fara injectie in retea. Am un inverter hibrid Xantrex XW4042-230-50 si 12 panouri Gamko de 460W cu Voc=41,80V; Isc=13,90A; si Maximum series fuse rating = 25A. Vreau sa le conectez la doua charge controllere Xantrex model XW-MPPT60-150 care permit maxim 60A si 150V. Pentru asta ma gandesc sa le leg cate 3 panouri in serie si cate doua serii in paralel, deci 6 panouri pe fiecare charge controller. Inca nu am cumparat acumulatorii dar ma gandeam sa cumpar 4 acumulatori dbsolar de 200Ah fiecare. Am o distanta intre 20m si 30m intre panouri si inverter. Este suficient un cablu cu sectiunea de 4mm sau am nevoie de cablu de 6 mm? Am 4 stringuri in total, dar am doar doua stringuri pe charger. Am nevoie de fuzibile sau nu? Ce anume am nevoie pentru protectie DC si AC? Va multumesc.
Am raspuns la comentariul initial
Multumesc.
Buna seara am o nelamurire de ce sare siguranta la separator in caz de ploaie?Inventor Sun2000 5kw
Nu am inteles exact care siguranta si ce specificatii are siguranta. E diferentiala?
Buna ziua, ce sa facem cand reteua nu ne primeste curentul produse de fotovoltaice?
Reclamatie la distribuitorul de energie din zona.
Pentru un sistem on-grid de 6,37 kw, 14 panouri de 0,455 înseriate 7 câte 7, mi-au pus 2 protecții pe fiecare circuit cate 2 fuzibile F-N de 16A (e bine ca ISC=13,95A), pe partea de CA a invertorului Huawei 6KTL-L1 au pus sig aut. 2P de 25A (din calcule ies in jur de 28A) consider ca trebuia de 32A.
In rest niciun descărcător, niciun separator și nicio protecție de alt fel, pe motiv ca are în el acest model de invertor.
Lucrarea e prin AFM, e corect tehnic și conform cerințelor AFM?
AFM nu dau cerinte de domeniu tehnic. Lucrarea ar trebuie sa fie conform standardelor in vigoare. In manualul de la Huawei scrie clar ca recomanda o siguranta de 32A la acest model (32 A (SUN2000-4KTL-L1, SUN2000-4.6KTL-L1, SUN2000-5KTL-L1, and SUN2000-6KTL-L1). Separatorul de asemenea este obligatoriu, apare si in schema din manualul de la Huawei. Descarcator are integrat, eu as pune si extern care sa poata fi schimbat usor.
Buna ziua.
Doresc sa adresez o intrebare cu privire la obligativitatea firmelor ce monteaza panouri fotovoltaice de a include in oferta de montaj si sigurantele despre care dumneavoastra vorbiti in articolul de mai sus.
In cazul meu anul trecut am facut montajul sistemului de panouri cu invertor HUAWEI 5Kw si 14 panouri insumand 5,7kwp ,doua stringuri de cate 7, iar reprezentantul firmei mi-a transmis ca nu este necesar montajul acestor sigurante.
Las mai jos raspunsul receptionat si v-as ruga daca se poate sa-mi confirmati sau nu daca este corect .
..Buna ziua,
Va contactez din partea departamentului tehnic . Referitor la sistemul de protectie pe partea de curent continuu, va confirm ca invertoarele Huawei au incluse descarcatoare pentru protectia la supratensiuni. Montarea unor descarcatoare suplimentare, intr-un tablou situat langa invertor, este asbolut redundanta deoarece descarcatoarele fiind legate la impamantare, inseamna automat ca sunt legate in paralel cu cele din invertor, nicidecum inaintea acelora. Prin urmare nu se poate stabili daca va declansa prima data descarcatorul extern sau cel intern invertorului, in cazul unei supratensiuni datorate unei lovituri de trasnet.
Sigurantele fuzibile nu au niciun rol functional deoarece acestea actioneaza in cazul in care curentul depaseste valoarea de scurtcircuit a cablului prin care circula, respectiv 32 A pentru cablul solar de 4mm pozat in aer liber. Curentul de scurtcircuit al invertorului pe partea de curent continuu este de 20A, ceea ce inseamna ca invertorul se va opri inainte ca siguranta fuzibila sa poata declansa. Curentul de functionare nominal al unui string de panouri este in jur de 12-13 A. De asemenea, pe langa aceasta protectie, invertoarele Huawei au integrata functia AFCI care reactioneaza exact in situatiile in care este posibil sa apara un scurtcircuit, identificand diferenta dintre curentul de intrare si cel de iesire de pe fiecare string si daca aceasta depaseste o valoare prestabilita de ordinul mA, va opri functionarea invertorului.
Separatoarele fuzibile nu pot fi deconectate in sarcina, adica odata instalate, acestea nu vor putea fi actionate in timpul functionarii panourilor fotovoltaice, deoarece acest lucru va duce la crearea unui arc electric.,,
1. Siguranțele fuzibile nu sunt necesare, asa cum am specificat și în articol, deoarece nu ai mai mult de 2 șiruri în paralel.
2. Descărcătoarele sunt în paralel, Huawei include SPD-uri, dar conform standardului SR HD 60364-7-712 SPD-urile sunt considerate adecvate pentru rolul de protecție la supratensiune daca exista o declarație a HUAWEi în acest sens „Când invertoarele încorporează SPD pe partea de curent continuu, se consideră că îndeplinesc funcţia de protecţie împotriva supratensiunilor numai dacă producătorul invertorului specifică utilizarea lor ca fiind recomandată pe partea de curent continuu a instalaţiei PV. În caz contrar protecţia trebuie să fie asigurată de SPD externe.” Eu as pune externe.
3. Singurul care este necesar este un separator pe partea de curent continuu.
Exista separator dc incorporat la Huawei. Mai este nevoie?
Conform standardului da. Plus avand un separator inainte de invertor poți intervii usor la el pe partea de DC, poate ai vrei problema. Cu cel incorporat tot vei avea tensiune pe cablurile care intra in invertor
Va salut. Am o siguranță automata de 250ah între bancul de baterii pylontech în să re 250ah. Mai este necesara o alta siguranță fuzibila înaintea celei automata? Mulțumesc
Dacă este pentru curent continuu și firele suporta 250Ah, atunci e ok.
Mulțumesc frumos, deci nu mai trebuie alta.
Va salut. Mulțumesc mult pentru răspunsul anterior. Vreau sa va întreb dacă îmi puteți face o schema pentru un invertor growatt sph 5000 monofazic cu două șiruri și pentru un controler, ca și cum ar fi al trei-lea șir. Am baterii pylontech în sumă de 250ah. Adică sa leg la baterii și invertor și controler. Mulțumesc anticipat.
Buna ziua!
Pe partea de curent alternativ vorbiti initial despre protectia la supracurent si scurtcircuit ce se realizeaza printr-o siguranta apoi vorbiti despre un diferential, ca mai tirziu in desen (on-grid) sa folositi un RCBO.
Intrebare: este obligatorie protectia diferentiala sau nu?
(am inteles ca producatorul Huawei nu ar recomanda folosirea diferentialelor si de la cei care le au, ca le declanseaza intempestiv si aparent fara motiv)
Multumesc anticipat pentru raspuns!
Nu este obligatorie utilizarea deferențialelor, dar eu am pus la mine. Huawei recomandă în manualul de la invertor folosirea unei diferențiale (RCBO) cu curent de defect mai mare de 100ma, tocmai pentru a evita declanșarea fără motiv, în cazul în care se optează pentru protecție diferențială. (https://support.huawei.com/enterprise/en/doc/EDOC1100136173/2facf98f/connecting-an-ac-output-power-cable). Am folosit termenul de diferențială pentru a mă referi la un RCBO, deoarece în general lumea implicit consideră diferențiala un RCBO, nu un RCCB. O să încerc să fiu consistent cu denumirile.
Multumesc pentru raspuns!
P. S. Intentia mea nu a fost sa va atrag atentia asupra termenilor (denumirilor).
Bună ziua!
Am rugămintea să mă ajutați si pe mine cu alegerea și dimensionarea siguranțelor, cablurilor, precum și pentru cea mai optimizată schiță de montaj a componentelor pentru un sistem fotovoltaic hibrid de 5,5Kw fără injecție in retea, bine înțeles contracost.
Am cumpărat un inverter hibrid Vevor EM5500-48L , 10 panouri DAHSolar DHM-72×10 550W și un box cu 10 celule LiFePO4 cu un total de 48v, 306Ah cu BSM. Restul componentelor trebuie să le cumpăr.
Vreau să conectez 2 stringuri a câte 5 panouri în serie la o singură intrare a inverterului, pe care le voi monta pe un tracker cu o axă.
Aștept un răspuns.
Mulțumesc.
Scuze de intarziere, presupun ac deja ati facut instalatia. De principiu va trebuie pe partea de curent continuu un separator de minim 32A și un descărcător. Cablu fotovoltaic de 6mm. La baterie trebuie sa aveți un cablu de 25mmp și o siguranță de 120-150 A. Pe partea de curent alternativ vedeți ce mai recomandă și in manual, la prima vedere o diferențiala de 25-32A, curba B, tip A.
buna ziua.
am 10 panouri de cate 700 watti. as dori sa stiu ce imi mai trebuie in afara de separatorul pentru cc.
inca nu am invertor. dar deja caut unul compatibil cu aceste panouri. poate aveti o recomandare.
as dori ceva hibrid pentru cazul in care ma hotarasc sa devin si prosumator. le cumpar pe rand in functie de buget.
Daca faceti unul sau 2 siruri de panouri, aveti nevoie de descarcator si separator. Daca faceti mai mult de 2 siruri in paralel se mai adauga si sigurante fuzibile. Recomabdare invertor hibrid: https://ecobatenergy.ro/invertor-hibrid-monofazat-deye-6-kw-sun-6-sg03lp1-eu-p105-cat?coda=122624