Enseñarle cómo seleccionar correctamente el interruptor de CC fotovoltaico correcto

Además de los componentes principales, como los módulos fotovoltaicos y los inversores, los interruptores fotovoltaicos de CC también desempeñan un papel vital en el buen funcionamiento de sistemas de energía fotovoltaica, que han experimentado frecuentes brotes de problemas de calidad en los últimos años. La confiabilidad y la estabilidad de los interruptores de CC fotovoltaica no solo están relacionadas con la operación segura y confiable de los sistemas de distribución fotovoltaica, sino también con la generación de energía estable y los ingresos de la industria fotovoltaica. Por lo tanto, los buenos productos de distribución de energía son especialmente importantes.

En 2014, el fiasco del retiro del interruptor de CC fotovoltaico australiano hizo que los inversores de las centrales eléctricas vieran la importancia de los interruptores de CC fotovoltaicos. En China, también se han producido de vez en cuando incendios en centrales eléctricas causados por la calidad de los interruptores.

Los principales problemas con estos interruptores de CC son.

La alta impedancia de contacto provoca sobrecalentamiento e incluso incendios; El interruptor no se puede apagar correctamente y la manija del interruptor permanece en el estado 'APAGADO'; El corte incompleto provoca chispas; Como la corriente operativa permitida es demasiado pequeña, es fácil causar sobrecalentamiento y daño a la cámara del interruptor del interruptor o incluso deformación de la forma.

También hay muchos de los llamados disyuntores de CC en el mercado hoy en día que no son verdaderos disyuntores de CC, sino que son mejores que los disyuntores de CA. Los sistemas fotovoltaicos generalmente desconectan el voltaje y la corriente es relativamente alta, en caso de que haya una falla a tierra, la alta corriente de cortocircuito juntará los contactos, creando así una corriente de cortocircuito extremadamente alta, hasta miles de amperios (dependiendo de la diferentes productos). En particular, es común en los sistemas fotovoltaicos tener múltiples entradas de panel en paralelo o múltiples entradas de panel independientes, por lo que es necesario cortar múltiples entradas de CC de panel paralelo o múltiples entradas de CC de panel independientes al mismo tiempo, estas ocasiones requerirán mayor capacidad de interrupción de los interruptores de CC, estos disyuntores de CC mejorados utilizados en los sistemas fotovoltaicos pueden ser muy riesgosos.

La mayoría de los materiales utilizados en cualquier disyuntor de CA se fabrican con algún diseño adecuado para circuitos de CA, lo que significa que es una onda sinusoidal de 50/60 Hz, independientemente de si el voltaje de carga es de 230 voltios (CA) o 400 voltios (CA). Al encender y apagar la alimentación de CA, es importante tener en cuenta que el voltaje se caracteriza por el hecho de que debe pasar por 0 voltios, por lo que, aunque la situación varía de una carga a otra, la corriente desaparecerá gradualmente por sí sola, lo que significa que incluso si el disyuntor se enciende y se apaga en el pico de la fuente de alimentación, y se forma un arco entre los contactos, el proceso de reducción de la tensión de alimentación a 0 voltios significa que la tensión de la carga también tenderá a cero El arco se extingue. Sin embargo, el voltaje de carga de CC siempre permanece constante y la potencia entre los contactos siempre es constante a menos que la carga llegue a cero. Si la carga es de 500 voltios (CC), 25 amperios, ahora es, un segundo después, un minuto más tarde, una hora más tarde, 500 voltios, 25 amperios, permanece constante. A diferencia de la CA, todas las cargas de CC tienen una carga constante entre los contactos del interruptor de CC durante todo el proceso de apagado; La CC no cruza el nivel de 0 voltios a menos que haya una falla de energía del sistema (u otro error).

I. Varios criterios para la selección adecuada del interruptor de CC

¿Cómo elegir el interruptor de CC adecuado para su sistema fotovoltaico? Los siguientes criterios se pueden utilizar como referencia.

1. Trate de elegir una gran marca, especialmente una que haya pasado la certificación internacional

Los disyuntores de CC fotovoltaicos están certificados principalmente en Europa IEC60947-3 (estándar europeo común, seguido por la mayoría de los países de Asia Pacífico), UL 508 (estándar estadounidense común), UL508i (para sistemas fotovoltaicos con interruptores de CC estándar estadounidense), GB14048.3 ( estándar doméstico común), CAN/CSA-C22.2 (estándar canadiense común), VDE0660.

En la actualidad, las marcas internacionales cuentan con todas las certificaciones anteriores, como IMO del Reino Unido y SANTON de los Países Bajos, mientras que la mayoría de las marcas nacionales solo han superado la norma general IEC60947-3.

2. Elija un disyuntor de CC con una buena función de extinción de arco

El efecto de extinción del arco es uno de los indicadores más importantes para evaluar el interruptor de CC. Los disyuntores de CC reales tienen dispositivos especiales de extinción de arco y se pueden apagar con carga. En general, el diseño de la estructura del disyuntor de CC real es especial, el mango y los contactos no están conectados directamente, por lo que el tiempo de encendido/apagado no gira directamente los contactos y se desconecta, pero hay un resorte especial para la conexión, cuando el mango gira o se mueve a un punto específico provoca la "desconexión repentina" de todos los contactos, lo que produce una acción de encendido y apagado muy rápida, por lo que la duración del arco es relativamente corta.

Generalmente, el arco de las marcas internacionales de primer nivel de interruptores de CC fotovoltaicos tarda unos pocos milisegundos en extinguirse, como el sistema SI de IMO afirma estar en 5 milisegundos para extinguir el arco. Mientras que la mejora general del disyuntor de CA sobre el arco del disyuntor de CC dura más de 100 milisegundos.

3. Resistencia de alto voltaje y corriente

El voltaje general del sistema fotovoltaico puede alcanzar los 1000 V (600 V en los EE. UU.), y la corriente que se debe desconectar varía según la marca y la potencia del módulo, y si el sistema fotovoltaico está conectado en paralelo con varias cadenas o de forma independiente (múltiples MPPT) . El voltaje y la corriente del interruptor de CC están determinados por el voltaje de la cadena y la corriente paralela de la matriz fotovoltaica que se desconectará. Los disyuntores fotovoltaicos de CC se seleccionan con referencia a la siguiente experiencia:

Voltaje = NS x VOC x 1,15 (Ecuación 1.1) Corriente = NP x ISC x 1,25 (Ecuación 1.2) donde

NS - número de paneles conectados en serie

NP: número de paquetes de baterías conectados en paralelo VOC: voltaje de circuito abierto del panel ISC: corriente de cortocircuito del panel 1,15 y 1,25 son factores empíricos. Generalmente, los interruptores de CC de las grandes marcas pueden desconectar el voltaje de CC del sistema de 1000 V e incluso están diseñados para desconectar la entrada de CC de 1500 V. Las grandes marcas a menudo tienen series de interruptores de CC de alta potencia, como los interruptores de CC para fotovoltaicos de ABB con una serie de productos de cientos de amperios, la OMI se enfoca en interruptores de CC para sistemas fotovoltaicos distribuidos y puede proporcionar interruptores de CC de 50 A y 1500 V. Si bien algunos fabricantes pequeños generalmente solo pueden proporcionar interruptores de CC de 16 A, 25 A, su tecnología y proceso son difíciles de producir interruptores de CC fotovoltaicos de alta potencia.

4. Modelos de productos completos

En general, los interruptores de CC de las grandes marcas tienen varios modelos para satisfacer las necesidades de diferentes ocasiones, incluidos terminales externos, incorporados, en serie y en paralelo para satisfacer las múltiples entradas MPPT, con y sin bloqueo, y más para satisfacer una variedad de instalaciones. métodos tales como montaje en base (instalado en la barra colectora y en el gabinete de distribución), montaje en panel y de un solo orificio, etc.

5. Alto nivel de materiales ignífugos y de protección.

En general, la carcasa, el material del cuerpo o el mango de los interruptores de CC son de plástico, que tienen sus propias características de retardo de llama y, por lo general, pueden cumplir con los estándares UL94. El gabinete o cuerpo de un interruptor de CC de buena calidad puede cumplir con los estándares UL94 V-0, mientras que el mango generalmente cumple con los estándares UL94V-2.

En segundo lugar, para los interruptores de CC integrados dentro del inversor, si hay una manija externa para la conmutación, generalmente se requiere que el nivel de protección del interruptor cumpla al menos los requisitos de prueba para el nivel de protección de toda la máquina. Los inversores de cadena (generalmente con un nivel de potencia inferior a 30kW) que actualmente se usan más en la industria generalmente cumplen con el nivel de protección IP65 de toda la máquina, lo que requiere un mayor requisito para el interruptor de CC incorporado y el sellado del panel cuando la máquina esta instalado. Para los interruptores de CC externos, si se instalan al aire libre, se requiere que cumplan al menos el nivel de protección IP65.

II. Pasos de selección para interruptores de CC en sistemas fotovoltaicos

La selección del interruptor PV DC generalmente se basa en la estimación inicial de los parámetros clave y garantiza un margen suficiente. La potencia de salida del panel fotovoltaico en sí mismo en el sistema fotovoltaico se ve afectada por el clima, la temperatura ambiente, el seguimiento del punto de potencia del inversor, etc. En segundo lugar, el inversor fotovoltaico en sí tiene limitación y protección de potencia de entrada, voltaje de entrada máximo permitido, así como limitación de corriente. y protección; finalmente, la capacidad nominal de apagado del propio interruptor de CC y la temperatura ambiente también están relacionadas.

Cuando el entorno es seguro, la salida del panel (conjunto de baterías) se ve afectada por el seguimiento de energía en el lado de CC del inversor y, a medida que aumenta el voltaje, disminuye la capacidad del interruptor de CC para encender y apagar la corriente (térmica). efecto). En general, el interruptor de CC utilizado es capaz de interrumpir el voltaje de salida real y la corriente del panel, el clima, la estabilidad ambiental, el seguimiento de la potencia del inversor, etc., todo debe tenerse en cuenta.

El enfoque más simple es seleccionar un interruptor de CC (tanto externo como interno) que cumpla con los requisitos de las Ecuaciones 1.1 y 1.2 anteriores. Dado que es imposible que el panel funcione a la tensión máxima de cortocircuito y la corriente de circuito abierto, los interruptores de CC externos generalmente utilizan la tensión y la corriente máximas del punto de potencia como referencia.

Voltaje = NS xVMP x 1.15 (Ecuación 1.3)

Corriente = NP x IMP x 1,25 (Ecuación 1.4) Para el interruptor de CC incorporado, también puede estar limitado por el voltaje y la corriente de entrada máximos del propio inversor, por lo que para ahorrar razonablemente el costo del sistema, el interruptor de CC generalmente basado en el voltaje y la corriente de salida reales del panel de la batería, y no más alto que el voltaje y la corriente de protección del inversor seleccionado para su uso. En general, la curva V-1 de encendido-apagado del interruptor de CC debe envolver la curva de corriente y voltaje de CC de entrada permitidos del inversor. En general, la selección de un interruptor de CC FV se puede basar en los siguientes pasos.

1. Determinar el voltaje del sistema

El voltaje máximo permitido del interruptor de CC seleccionado debe poder cumplir con los requisitos de voltaje del sistema fotovoltaico. En general, la tensión máxima del sistema es de 600 V para inversores monofásicos y de 1000 V para inversores trifásicos de cadena o de planta de energía.

2. Determine el número de rutas de cadena de batería independientes

Si es un interruptor de CC incorporado, tiene una relación con el número de MPPT independientes del inversor porque está integrado dentro del inversor. Los inversores comunes son MPPT simple, MPPT doble y hay algunos inversores conectados a la red con tres MPPT en el mercado. El número de MPPT independientes del inversor determina el número de pares de secciones de paso independientes del interruptor de CC incorporado seleccionado.

Si se trata de un interruptor de CC externo, puede estar relacionado con la red del sistema diseñado. Puede elegir un interruptor de CC externo con paso para varias cadenas de paneles de batería o elegir un interruptor de CC externo que solo pueda pasar para una cadena de paneles de batería.

3. Determine el voltaje y la corriente de la cadena de baterías

Si sabe más sobre la construcción de inversores fotovoltaicos, especialmente cuando los fabricantes de inversores eligen el interruptor de CC incorporado, puede elegir la curva de voltaje y corriente de CC estudiando el inversor dentro y fuera de la curva de voltaje y corriente de CC para efectivamente ahorre el costo de todo el inversor, para garantizar que la curva de interruptor de CC seleccionada envuelva el interruptor de CC y la curva de corriente de la entrada del inversor en varios entornos climáticos y temperaturas.

4. Analizar el entorno y el método de instalación.

La temperatura de trabajo, la protección y el índice de fuego se determinan de acuerdo con el entorno de uso. El nivel de protección común del interruptor de CC externo es IP65, y el interruptor de CC incorporado está instalado para garantizar que toda la máquina pase IP65. el nivel de protección contra incendios es generalmente UL94V-0 para el material de la carcasa o el cuerpo, UL94V-2 para el mango. los métodos de instalación son montaje en panel, montaje en base, montaje en un solo orificio, etc.

5. Determinar el modelo específico

Si se cumplen las 1 a 4 condiciones anteriores, la siguiente necesidad es seleccionar el modelo específico de la marca preferida. En general, las especificaciones del modelo específico están segmentadas por corriente y es difícil encontrar una coincidencia exacta para el interruptor de CC. Generalmente, se deja cierto margen para elegir un interruptor de CC con especificaciones superiores al cálculo teórico. Comúnmente hay 16A, 25A y 32A, y algunos grandes fabricantes tendrán niveles de voltaje nominal de 40A, 50A, 600V o 1000V.

Con la claridad de la política fotovoltaica doméstica, el aumento año tras año en las nuevas instalaciones de plantas de energía fotovoltaica y, especialmente, el inicio actual de los sistemas fotovoltaicos distribuidos, la instalación de sistemas fotovoltaicos en la azotea para hogares individuales será cada vez más popular. El interruptor PV DC será el componente más importante para la seguridad de estos sistemas. La confiabilidad y la estabilidad del interruptor PV DC están directamente relacionadas con la generación de energía estable y los ingresos del sistema PV, lo que afecta directamente la operación segura y confiable del sistema PV, por lo que será crucial elegir un interruptor PV DC calificado.

En la actualidad, los llamados interruptores de CC para PV en el mercado nacional son en su mayoría interruptores de CA o sus productos mejorados, no interruptores de CC con extinción de arco segura y corte de alta potencia que realmente se aplican en los sistemas fotovoltaicos. Estos interruptores de CA están lejos de ser adecuados en términos de capacidad de extinción de arco y potencia de corte de carga nominal, lo que puede provocar fácilmente sobrecalentamiento, fugas y chispas, e incluso quemar todo el planta de energía solar en casos graves.

Pero en Generador solar portátil de CC, Los interruptores de CC no son obligatorios, un interruptor pequeño puede funcionar bien.