Precauções para instalação e uso de disjuntores em miniatura DC fotovoltaicos

Precauções para instalação e uso de disjuntores em miniatura DC fotovoltaicos

Disjuntores fotovoltaicos DC em miniatura são usados como distribuição de energia fotovoltaica, e o papel dos disjuntores em miniatura DC é particularmente proeminente. Então, como podemos usar disjuntores CC com segurança?
1. Verifique se a fiação está correta após a conexão do disjuntor em miniatura CC. Ele pode ser verificado com o botão de teste. Se o disjuntor puder ser desconectado corretamente, isso 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 fuga de quatro polos (DZ47LE, TX47LE) deve ser ligado à linha neutra. Fazer com que o circuito eletrônico funcione 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 depois de algum tempo; As características de fuga, sobrecarga e proteção contra 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 ensaio é verificar o estado de funcionamento do disjuntor no estado de fecho e energização depois de este ser recentemente instalado ou operado durante um determinado período. Pressione o botão de teste; o disjuntor pode ser desligado, indicando que o funcionamento é regular e pode continuar a ser utilizado; se o disjuntor não puder ser desligado, indica que o disjuntor ou o circuito está defeituoso e precisa de ser reparado;
5. Se o disjuntor estiver desligado devido à falha do circuito protegido, a alça de funcionamento está na posição de disparo. Depois de descobrir a causa e eliminar a falha, a alça de operação deve ser puxada para baixo primeiro para fazer o mecanismo de operação "re-fivela" antes que a operação de fechamento possa ser realizada;
6. A fiação de carga do disjuntor de fuga deve passar através da 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 CC fotovoltaicos,
Como funciona um disjuntor CC fotovoltaico em um sistema fotovoltaico?
Para entender o fluxo de trabalho do disjuntor CC fotovoltaico, é necessário primeiro entender o fluxo de trabalho de todo o sistema fotovoltaico:
Quando o sistema CC fotovoltaico 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 DC é realizada. Suponha que a tensão de saída pelo módulo solar atenda aos requisitos de tensão do sistema DC. Nesse caso, o contator CA na extremidade de entrada do carregador será automaticamente desconectado 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 fonte de alimentação do sistema CC da subestação. O controlador fotovoltaico e o carregador trabalham alternadamente sob este princípio de funcionamento para realizar a comutação automática.
Os disjuntores CC fotovoltaicos geralmente compreendem um sistema de contato, um sistema de extinção a 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 tropeça instantaneamente.
Quando sobrecarregada, a corrente torna-se mais extensa, a geração de calor aumenta e a chapa 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 a compara com o valor definido. Quando o vento está anormal, o microprocessador envia um sinal para fazer com que a liberação eletrônica acione o mecanismo de operação para agir.
A função do disjuntor CC 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 a 2m e continuar a queimar sem serem extintos. Portanto, a extinção a arco é um problema que os disjuntores de alta tensão devem resolver. O princípio do sopro de arco e extinção de arco é principalmente para 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 para longe, e a força 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 começam 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 de trabalho nominal, a tensão de funcionamento nominal e a capacidade de ruptura do disjuntor devem concentrar-se na tensão de funcionamento nominal e no funcionamento nominal atualmente no sistema fotovoltaico. A capacidade de ruptura deve ser utilizada como 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, no número de cordas, na altitude, na irradiância de pico, na temperatura rasa, na 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 cordas, e a altitude e a baixa temperatura são consideradas na margem do projeto. A corrente de trabalho nominal é considerada com o valor do pico de irradiância e a margem empírica. Nossas ideias de seleção são baseadas na tensão de trabalho nominal e no funcionamento nominal atualmente. Primeiro, vamos falar sobre a tensão do sistema e, em seguida, falar sobre a corrente.
2. Nós escolhemos um módulo de uma fábrica de módulos domésticos bem conhecida que passou a certificação UL1500V como uma amostra de referência para o 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 de amostra da fábrica de componentes são AM1.5 atmosférico, irradiância 1000W/m² e temperatura 25°C. Portanto, os dados de pico de campo são bastante diferentes das condições acima, o que é crítico no cálculo do aspecto de design de margem. A seleção de parâmetros do componente se concentra em três parâmetros principais do componente: 1. Tensão máxima de operação; 2. Corrente de trabalho máxima; 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) 42,05 V 41,87 V 41,75 V 41,57 V 41,39 V
Melhor corrente de trabalho (lmp) 13,08A 13,02A 12,94A 12,87A 12,81A
Tensão de circuito aberto (Voc) 49,88 V 49,69 V 49,54V 49,39V 49,24V
Corrente de curto-circuito (Isc) 14,01A 13,96A 13,89A 13,83A 13,76A
Eficiência de conversão de componentes 21.3% 21.1% 20.9% 20.7% 20.5%
Temperatura de funcionamento do componente -40 °C a +85 °C
Tensão máxima do sistema 1500V DC (CEI)
Classificação máxima da corrente do fusível da série 25A
Tolerância de potência 0/+5W

Tabela 1: Tabela de parâmetros do módulo PV
Dados de ensaio 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 corda. O valor central do sistema DC1500V deve ser melhorar a eficiência do sistema e reduzir efetivamente o custo da transmissão e do inversor DC. Atualmente, nosso arranjo de componentes de cadeia única principal usa mais 2 * 11, e essa 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, de modo que a solução DC1500V deve manter a solução convencional atual de arranjo de componentes e aumentar o número de blocos de cadeia única para atingir uma tensão mais alta do sistema. Com base nos motivos acima, recomendamos que a melhor solução para o arranjo de cordas e o número de blocos do sistema DC1500V seja 2*13 para que, com base na chave sem alterar a matriz de módulos, 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 corda, a tensão do sistema por trás dele 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 do circuito aberto 1296.88 1291.94 1288.04 1284.14 1280.24

Tabela 2: Tensão de referência da cadeia de caracteres de 26 módulos
Dados de ensaio 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 a arco. Quanto maior a tensão, mais difícil ela 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 fino, e a capacidade de extinção a 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 funcionamento. De acordo com a análise de dados coletados por muitos anos, a altitude de usinas terrestres de grande escala na China é de 1500 a 3000 metros, por isso recomenda-se 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 íngreme, e o aumento de 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, recomenda-se 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 recomendada do sistema após a correção da 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 do circuito aberto 1556.256 1550.328 1545.648 1540.968 1536.288

Tabela 3: Tensão de correção do sistema de diferentes componentes de energia do sistema fotovoltaico DC1500V
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 1320V, um disjuntor fotovoltaico com uma tensão de operação nominal de DC1500V pode atender aos requisitos do sistema. No entanto, vale a pena notar que a tensão máxima de circuito aberto da correção do sistema excede a tensão máxima de trabalho efetiva nominal do disjuntor em 1,5%. Embora este seja apenas o resultado corrigido e não represente o valor real do pico, a tensão de circuito aberto excederá a tensão máxima de circuito aberto do disjuntor após a altitude exceder 3000 metros. Portanto, a tensão de funcionamento efetiva da tensão do circuito aberto do sistema não deve exceder a tensão máxima de trabalho efetiva do disjuntor é a regra básica de nossa seleção.
Em segundo lugar: vejamos a seleção de correntes. O método de cálculo rápido de tomar o valor ideal do disjuntor após o cálculo de cada cadeia 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 dos módulos é a principal razão para a queda dos preços dos módulos nos últimos anos; ou seja, maior potência de saída 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 de trabalho nominal 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 funcionamento após correção 19.62 19.53 19.41 19.305 19.215
24 pias 1 corrente máxima de trabalho 470.88 468.72 465.84 463.32 461.16

Quadro 4: Tabela de cálculo da corrente de funcionamento máxima
Para o cálculo da seleção de corrente de disjuntores fotovoltaicos, recomendamos um algoritmo rápido e direto da corrente de trabalho máxima nominal do módulo * 150%. Em 2016, os resultados da pesquisa de acompanhamento mostraram que o desenho empírico de margem de 130% é um valor crítico, propenso a falsas viagens. Acidente.
Existem três razões para a margem recomendada de 50% para disjuntores:
. Impacto de irradiância: O parâmetro de corrente 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 enviar.
. O ambiente de instalação do equipamento é relativamente severo, a dissipação de calor é fraca e a temperatura interna do equipamento é muito alta, o que tem um impacto na 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 de temperatura de nossos disjuntores fotovoltaicos depois de serem conectados em série não deve exceder 60K, geralmente acima de 70K. Produtos não qualificados que excedam 80K também são populares. A principal razão para o aumento da temperatura superior a 80K é a conexão em série. Parte do método de soldagem não é usado, e o aquecimento dos parafusos da barra de cobre é muito alto.
Em 2012, um produto disjuntor da marca coreana na região noroeste ainda era vividamente lembrado porque o aumento da temperatura em série não podia atender ao uso de viagens falsas em larga escala. Portanto, a seleção de projeto precisa recomendada da margem atual é de 30% de margem empírica + (irradiância de pico/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 fotovoltaico DC1500V recomenda um módulo de corda única de 2 * 13 = 26 peças. A tensão de funcionamento 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, recomenda-se 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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