Precauções para instalação e uso de disjuntores fotovoltaicos CC em miniatura

Precauções para instalação e uso de disjuntores fotovoltaicos CC em miniatura

Os disjuntores fotovoltaicos em miniatura CC são usados como distribuição de energia fotovoltaica, e o papel dos disjuntores em miniatura CC é particularmente proeminente. Então, como podemos usar disjuntores CC com segurança?
1. Verifique se a fiação está correta depois que o disjuntor miniatura CC estiver conectado. Pode ser verificado com o botão de teste. Se o disjuntor puder ser desconectado corretamente, significa que o protetor de vazamento está instalado corretamente; caso contrário, o circuito deve ser verificado para eliminar a falha;
2. Depois que o disjuntor é desconectado devido ao curto-circuito da linha, é necessário verificar os contatos. Se o contato primário estiver gravemente queimado ou tiver buracos, ele precisa ser reparado; o disjuntor de vazamento de quatro pólos (DZ47LE, TX47LE) deve ser conectado à linha neutra. Para fazer o circuito eletrônico funcionar corretamente;
3. Depois que o disjuntor de vazamento é colocado em operação, o usuário deve verificar se o disjuntor geralmente opera através do botão de teste todas as vezes após algum tempo; as características de proteção contra vazamento, sobrecarga e curto-circuito do disjuntor são definidas pelo fabricante e não podem ser ajustadas à vontade para não afetar o desempenho;
4. A função do botão de teste é verificar o estado de funcionamento do disjuntor no estado de fechamento e energização após ser instalado ou operado por um determinado período. Pressione o botão de teste; o disjuntor pode ser desconectado, indicando que a operação é regular e pode continuar a ser usada; se o disjuntor não puder ser desconectado, indica que o disjuntor ou o circuito está com defeito e precisa ser reparado;
5. Se o disjuntor for desconectado devido à falha do circuito protegido, a alavanca de operação estará na posição de disparo. Depois de descobrir a causa e eliminar a falha, a alavanca de operação deve ser puxada para baixo primeiro para fazer o mecanismo de operação "re-afivelar" antes que a operação de fechamento possa ser realizada;
6. A fiação de carga do disjuntor de vazamento deve passar pela extremidade de carga do disjuntor. Não é permitido que qualquer linha de fase ou linha zero da carga não passe pelo disjuntor de vazamento. Caso contrário, causará "vazamento" artificial e fará com que o disjuntor não feche, resultando em um "erro".
Devido à melhoria contínua da tecnologia de disjuntores fotovoltaicos DC,
Como funciona um disjuntor fotovoltaico CC em um sistema fotovoltaico?
Para entender o fluxo de trabalho do disjuntor fotovoltaico CC, é necessário primeiro entender o fluxo de trabalho de todo o sistema fotovoltaico:
Quando o sistema fotovoltaico DC está funcionando, ele depende da função da matriz quadrada do módulo solar para converter a energia solar em energia elétrica adequada. Sob a ação do controlador fotovoltaico, a tensão de saída é estabilizada e a conexão com o sistema CC é realizada. Suponha que a saída de tensão do módulo solar atenda aos requisitos de tensão do sistema CC. Nesse caso, o contator CA na extremidade de entrada do carregador será desconectado automaticamente sob o controle do controlador fotovoltaico, e a fonte de alimentação fotovoltaica completará a fonte de alimentação para o sistema CC da subestação. Da mesma forma, suponha que a tensão de saída não possa atender aos requisitos de tensão do sistema CC. Nesse caso, o trabalho de saída será interrompido automaticamente sob o controle do controlador fotovoltaico e, ao mesmo tempo, o contator CA na extremidade de entrada do carregador também será fechado. Neste momento, o carregador conclui o trabalho de fornecimento de energia do sistema DC da subestação. O controlador fotovoltaico e o carregador funcionam alternadamente sob este princípio de funcionamento para realizar a comutação automática.
Os disjuntores fotovoltaicos CC geralmente compreendem um sistema de contato, um sistema de extinção de arco, um mecanismo operacional, uma liberação e um invólucro.
O princípio de funcionamento do disjuntor fotovoltaico é o seguinte:
  • Quando ocorre um curto-circuito, o campo magnético gerado pela grande corrente (geralmente 10 a 12 vezes) supera a mola da força de reação.
  • A liberação puxa o mecanismo de operação para agir.
  • O interruptor dispara instantaneamente.
Quando sobrecarregada, a corrente torna-se mais extensa, a geração de calor aumenta e a folha bimetálica se deforma até certo ponto para promover a ação do mecanismo (quanto mais significativa a corrente, menor o tempo de ação). Agora existe um tipo eletrônico, que usa o transformador para coletar a corrente de cada fase e compará-la com o valor definido. Quando o vento está anormal, o microprocessador envia um sinal para fazer com que o acionamento de liberação eletrônica seja o mecanismo de operação para agir.
A função do disjuntor DC é cortar e conectar o circuito de carga, cortar o circuito de falha, evitar que o acidente se expanda e garantir uma operação segura. O disjuntor de alta tensão precisa quebrar arcos de 1500V com uma corrente de 1500-2000A. Esses arcos podem ser esticados até 2m e continuar a queimar sem serem extintos. Portanto, a extinção do arco é um problema que os disjuntores de alta tensão devem resolver. O princípio de sopro e extinção de arco é principalmente resfriar o arco para reduzir a dissociação térmica.
Por outro lado, alongue o arco soprando o ângulo para fortalecer a recombinação e difusão de partículas carregadas. Ao mesmo tempo, as partículas carregadas no espaço do arco são sopradas e a rigidez dielétrica do meio é rapidamente restaurada. Disjuntores de baixa tensão, também conhecidos como interruptores de ar automáticos, podem ser usados para ligar e descarregar circuitos e também podem ser usados para controlar motores que iniciam com pouca frequência. Sua função é equivalente à soma de algumas partes de aparelhos elétricos, como interruptor de faca, relé de sobrecorrente, relé de perda de tensão, relé térmico e protetor de vazamento. Portanto, é um aparelho elétrico de proteção essencial na rede de distribuição de baixa tensão.
1. A corrente nominal de trabalho, a tensão nominal de trabalho e a capacidade de interrupção do disjuntor devem se concentrar na tensão nominal de trabalho e no funcionamento nominal atualmente no sistema fotovoltaico. A capacidade de interrupção deve ser usada como um índice de referência. A seleção da tensão nominal de trabalho e da corrente nominal deve garantir que a proteção do disjuntor seja confiável e não tenha mau funcionamento. A escolha dos disjuntores em sistemas fotovoltaicos é baseada principalmente nos parâmetros dos módulos, número de strings, altitude, pico de irradiância, temperatura rasa, margem, etc. Os parâmetros dos módulos e o número de linhas são a base de cálculo primária; comprimento, pico de irradiância, a temperatura externa devem ser considerados juntamente com a medição da margem de projeto. A tensão nominal de trabalho está diretamente relacionada principalmente aos parâmetros do componente e ao número de strings, e a altitude e a baixa temperatura são consideradas na margem do projeto. A corrente nominal de trabalho é considerada com o valor de pico de irradiância e a margem empírica. Nossas ideias de seleção são baseadas na tensão nominal de trabalho e no trabalho nominal atualmente. Primeiro, vamos falar sobre a tensão do sistema e, em seguida, falar sobre a corrente.
2. Escolhemos um módulo de uma conhecida fábrica de módulos domésticos que passou UL1500V certificação como amostra de referência para cálculo; a potência do módulo é de 550W a 530W e a eficiência do módulo é superior a 20%. Deve-se notar que os parâmetros da amostra da fábrica de componentes são AM1.5 atmosférico, irradiância 1000W/m² e temperatura 25°C. Portanto, os dados de pico de campo são bem diferentes das condições acima, o que é crítico no cálculo do aspecto do projeto de margem. A seleção de parâmetros do componente se concentra em três parâmetros principais do componente: 1. Tensão máxima de operação; 2. Corrente máxima de trabalho; 3. Tensão máxima de circuito aberto.
Primeiro, vamos discutir o cálculo da tensão:
 
STC STPXXXS-C72/VMH
Potência de pico STC (Pmax) 550W 545W 540W 535W 530W
Melhor tensão de trabalho (Vmp) 42.05V 41.87V 41.75V 41.57V 41.39V
Melhor corrente de trabalho (lmp) 13.08UMA 13.02UMA 12.94UMA 12.87UMA 12.81UMA
Tensão de circuito aberto (Voc) 49.88V 49.69V 49.54V 49.39V 49.24V
Corrente de curto-circuito (Isc) 14.01UMA 13.96UMA 13.89UMA 13.83UMA 13.76UMA
Eficiência de conversão de componentes 21.3% 21.1% 20.9% 20.7% 20.5%
Temperatura de operação do componente -40 °C até +85 °C
Tensão máxima do sistema 1500V DC (IEC)
Classificação máxima da corrente do fusível em série 25UMA
Tolerância de potência 0/+5W

Tabela 1: Tabela de parâmetros do módulo fotovoltaico
Dados de teste Indicadores ambientais: (atmosfera AM1.5, irradiância 1000W/m², temperatura 25°C)
A principal influência da tensão do sistema é a disposição dos componentes e o número de módulos em uma única string. O valor central do sistema DC1500V deve ser melhorar a eficiência do sistema e reduzir efetivamente o custo da transmissão CC e do inversor. Atualmente, nosso arranjo de componentes de corda única convencional usa 2 * 11 a mais, e esta solução é a solução de custo ideal no momento. O sistema DC1500V não altera o design no lado da geração de energia e no lado CA, portanto, a solução DC1500V deve manter a solução principal atual de arranjo de componentes e aumentar o número de blocos de cadeia única para atingir uma tensão mais alta do sistema. Com base nas razões acima, recomendamos que a melhor solução para o arranjo de strings e número de blocos do sistema DC1500V seja 2*13 para que, com base na chave sem alterar a matriz do módulo, seja possível obter maior eficiência nos três aspectos de cabos, caixas combinadoras e inversores - redução de custos. Se determinarmos o número de blocos de componentes em uma única string, a tensão do sistema por trás dela é perfeita.
 
Potência do componente 550Wp 545Wp 540Wp 535Wp 530Wp
Tensão máxima de trabalho 1093.3 1088.62 1085.5 1080.82 1076.14
Tensão máxima de circuito aberto 1296.88 1291.94 1288.04 1284.14 1280.24

Tabela 2: Tensão de referência de string de 26 módulos
Dados de teste Indicadores ambientais: (atmosfera AM1.5, irradiância 1000W/m², temperatura 25°C)
Os números da Tabela 2 são os picos reais? Infelizmente, este não é o caso. Dois fatores principais afetam a tensão do sistema. Altitude e temperatura, o desempenho de extinção de arco do disjuntor é discutido pela primeira vez a partir do tamanho. O maior desafio do problema de tensão para o disjuntor é a extinção do arco. Quanto maior a tensão, mais difícil é. O ambiente experimental dos parâmetros do disjuntor é baseado no benchmark AM atmosférico a uma altitude de 2000 metros. Acima de 2000 metros, o ar é relativamente rarefeito e a capacidade de extinção do arco do disjuntor diminui linearmente com o aumento da altitude. Para a conveniência do cálculo, ele é convertido no fator de redução da tensão nominal de trabalho. De acordo com a análise de dados coletados por muitos anos, a altitude das usinas terrestres de grande escala na China é de 1500 a 3000 metros, por isso é recomendável considerar 10% na margem de projeto de redução de altitude, que pode cobrir a altitude da maioria dos projetos.
Além disso, a temperatura ambiente influencia drasticamente a tensão de saída do componente. A tensão de saída do componente entre 25 ° C e -10 ° C tem uma curva de aumento acentuada e o aumento da tensão muda menos após -10 ° C. O coeficiente de temperatura de tensão do componente é de -0,36%/k (diferentes fabricantes são ligeiramente diferentes). Em termos de margem do coeficiente de temperatura, recomendamos considerar 42*0,36%=15,12%. Recomendamos o sistema em relação às duas considerações de margem de altitude e temperatura. A margem de projeto de tensão é de 20%. A seguir está a tensão de sistema recomendada após a correção de margem:
 
Potência do componente 550Wp 545Wp 540Wp 535Wp 530Wp
Tensão máxima de trabalho 1311.96 1306.344 1302.6 1296.984 1291.368
Tensão máxima de circuito aberto 1556.256 1550.328 1545.648 1540.968 1536.288

Tabela 3: Tensão de correção do sistema de diferentes componentes de potência do sistema de DC1500V fotovoltaico
A partir da tabela acima, descobrimos que, usando os dados de pico para calcular que a tensão máxima de operação do sistema está abaixo de 1320 V, um disjuntor fotovoltaico com uma tensão nominal de operação de DC1500V pode atender aos requisitos do sistema. No entanto, é importante notar que a tensão máxima de circuito aberto da correção do sistema excede a tensão máxima nominal de trabalho efetiva do disjuntor em 1,5%. Embora este seja apenas o resultado corrigido e não represente o valor de pico real, a tensão de circuito aberto excederá a tensão máxima de circuito aberto do disjuntor após a altitude exceder 3000 metros. Portanto, a tensão efetiva de trabalho a tensão de circuito aberto do sistema não deve exceder a tensão máxima efetiva de trabalho do disjuntor é a regra básica de nossa seleção.
Em segundo lugar: vejamos a seleção de corrente. O método de cálculo rápido de obter o valor ideal do disjuntor após calcular cada string de 12A no sistema DC1000V é o método principal. Não há nada de errado com o método de cálculo no sistema DC1500V, mas esse resultado não pode mais ser usado. A melhoria da eficiência do módulo é a principal razão para a queda nos preços dos módulos nos últimos anos; ou seja, maior potência na mesma área da unidade, a área do módulo não aumenta - ainda assim, a potência aumenta, o que inevitavelmente aumentará a tensão do módulo e a saída de corrente em 400W. Nos sistemas fotovoltaicos acima, é necessário considerar gradualmente o aumento da corrente nominal de trabalho do disjuntor. O aumento recente não tem nada a ver com o sistema DC1500V ou DC1000V. Este é um problema causado pela melhoria dos parâmetros de saída dos componentes.
 
Potência do componente 550Wp 545Wp 540Wp 535Wp 530Wp
Corrente máxima de operação 13.08 13.02 12.94 12.87 12.81
Corrente máxima de operação após correção 19.62 19.53 19.41 19.305 19.215
24 dissipadores 1 corrente máxima de trabalho 470.88 468.72 465.84 463.32 461.16

Tabela 4: Tabela de cálculo da corrente operacional máxima
Para o cálculo da seleção de corrente de disjuntores fotovoltaicos, recomendamos um algoritmo rápido e direto da corrente nominal máxima de trabalho do módulo * 150%. Em 2016, os resultados da pesquisa de acompanhamento mostraram que o projeto de margem empírica de 130% é um valor crítico, propenso a falsos disparos. Acidente.
Existem três razões para a margem recomendada de 50% para disjuntores:
. Impacto de irradiância: O parâmetro atual do módulo é a referência para irradiância de 1000W/m². O pico de irradiância em áreas com boas condições de irradiação é de cerca de 1200W/m², consumindo pelo menos 20% da margem de projeto. Acessível para super envio.
. O ambiente de instalação do equipamento é relativamente hostil, a dissipação de calor é ruim e a temperatura interna do equipamento é muito alta, o que afeta a redução do disjuntor. A medição de campo descobriu que a temperatura mais alta excedeu 70 ° C.
. Há uma grande diferença no controle de aumento de temperatura de disjuntores de diferentes fabricantes. O aumento da temperatura de nossos disjuntores fotovoltaicos após serem conectados em série não deve exceder 60K, geralmente acima de 70K. Produtos não qualificados com mais de 80 mil também são populares. A principal razão para o aumento de temperatura superior a 80K é a conexão em série. Parte do método de soldagem não é usada e o aquecimento dos parafusos da barra de cobre é muito alto.
Em 2012, um produto de disjuntor de marca coreana na região noroeste ainda era vividamente lembrado porque o aumento da temperatura em série não conseguia atender ao uso de disparos falsos em grande escala. Portanto, a seleção de projeto precisa recomendada da margem atual é de 30% de margem empírica + (pico de irradiância/1000-1) * 100% = margem de projeto atual real do projeto, e o cálculo simples e rápido é calculado de acordo com 50%.
Finalmente, um resumo: O sistema de DC1500V fotovoltaico recomenda um módulo de string única de 2*13=26 peças. A tensão de trabalho da caixa combinadora e do disjuntor de entrada do inversor é DC1500V e a corrente mínima é de 500A. Para métodos de conexão não soldados, como uma linha, é recomendável selecionar uma corrente mais alta para 630A. Recomenda-se que você use os parâmetros de pico como base de cálculo para selecionar disjuntores fotovoltaicos.

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