Jak zabezpieczyć stronę DC instalacji fotowoltaicznej?

Zabezpieczenie strony DC instalacji fotowoltaicznej

Ochrona przed przepięciami: Moduły PV należy chronić ogranicznikami przepięć (SPD Typu 1 lub 2), w zależności od obecności instalacji odgromowej i minimalnego odstępu separacyjnego między przewodami a elementami odgromowymi. Dodatkowe SPD Typu 2 stosuje się, jeśli odległość między ogranicznikiem a urządzeniem chronionym przekracza 10 m.
Bezpieczniki topikowe po stronie DC: W obwodach fotowoltaicznych należy stosować dedykowane wkładki topikowe, dobrane na podstawie maksymalnego prądu obwodu i prądu zwarciowego. Ważne jest też dobranie odpowiednich podstaw bezpiecznikowych pod względem napięcia, prądu oraz warunków pracy (wewnątrz/na zewnątrz).
Rozdzielnica modułowa: Podstawy bezpiecznikowe montuje się w rozdzielnicy przystosowanej do napięć stałych, odpornej na czynniki zewnętrzne (UV, temperaturę, wodę) i zapewniającej ochronę przed dotykiem oraz wnikaniem pyłu i wody.
Rozłączniki DC: Ze względu na trudniejsze gaszenie łuku w prądach stałych, rozłączniki należy dobierać z uwzględnieniem napięcia i prądu obwodu. Konstrukcja styków oraz materiały powinny minimalizować oksydację i zapewniać niskie straty mocy nawet przy rzadkim użyciu.
Dobór urządzeń i parametry znamionowe: Przy wyborze rozłączników i podstaw bezpiecznikowych należy zwrócić uwagę na dopuszczalne napięcia i prądy w zależności od konfiguracji połączeń (szeregowo, równolegle lub kombinacje). Przykłady parametrów dla różnych konfiguracji pokazują, jak zmienia się dopuszczalny prąd przy rosnącym napięciu instalacji PV.

Artykuł został opracowany w ramach kampanii społecznej Bezpieczna elektryczność. Więcej interesujących treści znajdziesz na stronie akcji.

Moduły fotowoltaiczne potocznie zwane panelami PV mogą ulec uszkodzeniu i poza stratami związanymi z brakiem produkcji energii dość łatwo doprowadzić do powstania pożaru. Aby temu zapobiec należy odpowiednio je transportować, montować i zabezpieczać (również od przepięć).

Zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej — ogranicznik przepięć

Patrząc na instalację fotowoltaiczną pierwszym zabezpieczeniem chroniącym moduły fotowoltaiczne powinien być ogranicznik przepięć. Typu 1, 2, który montujemy, jeśli na budynku nie ma instalacji odgromowej, lecz z wyliczeń projektanta wynika konieczność stosowania SPD Typu 1 (ograniczników przepięć Typu 1), lub na każdym stringu, którego elementy (panele lub przewody) zamontowano bez zachowania minimalnego odstępu separacyjnego (zbyt blisko elementów instalacji odgromowej).

ogranicznik przepięć typu 1, 2

Zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej a brak instalacji odgromowej

W przypadku, gdy na budynku nie ma instalacji odgromowej należy zamontować SPD Typu 2, ale trzeba pamiętać, że instalowanie SPD Typu 2 w budynku posiadającym instalację odgromową jest dozwolone tylko w przypadku, gdy w chronionym obwodzie przewody w żadnym miejscu nie zbliżają się do elementów instalacji odgromowej na odległość mniejszą niż wyliczony odstęp separacyjny. Jeśli warunek ten nie jest spełniony, należy instalować SPD Typu 1, 2.

Ogranicznik przepięć Typu 2 montujemy również jako dodatkowe zabezpieczenie, jeśli odległość liczona po długości przewodu pomiędzy zainstalowanym ogranicznikiem przepięć (Typu 1, 2 lub Typu 2), a urządzeniem chronionym przekracza 10 m.

Ogranicznik przepięć Typu 2

Po stronie DC (najlepiej blisko modułów fotowoltaicznych, ale za ogranicznikiem przepięć) warto założyć bezpieczniki topikowe dedykowane do obwodów PV.

schemat instalacji elektrycznej - bezpieczniki topikowe

Źródło: Broszura ETI POLAM, str. 10

Jak dobrać wkładki topikowe do PV?

Dobierając wkładki topikowe do PV należy z dokumentacji modułów fotowoltaicznych (paneli PV) wyliczyć maksymalny prąd, jaki będzie płynął w danym obwodzie z uwzględnieniem napięć całego stringu, a następnie uwzględnić podawany przez producenta prąd zwarciowy, jaki może popłynąć w danym obwodzie. Na tej podstawie należy dobrać wkładki topikowe i zamontować w modułowych podstawach bezpiecznikowych, dobranych do napięć i prądów, jakie występują w obwodzie DC, który ma podlegać ochronie.

Pamiętaj, aby wybierając podstawy bezpiecznikowe do PV sprawdzić ich różne parametry, np. temperatury, w jakich dany produkt może być użytkowany (czy podstawa będzie montowana na zewnątrz, czy wewnątrz pomieszczeń). Dla wielu osób może być ciekawostką informacja, że pod pewnymi warunkami norma PN-HD 60364-7-712 pozwala pominąć zabezpieczenia nadprądowe po stronie DC np. w przypadku instalacji z jednym lub dwoma połączonymi równolegle łańcuchami modułów PV.

Ale jaką podstawę wybrać? Do prosumenckich instalacji fotowoltaicznych często wybieraną podstawą bezpiecznikową jest: Podstawa bezpiecznikowa 2P 25A 1000V DC 10x38mm EFH 10 DC 002540203.

Podstawa bezpiecznikowa 2P 25A 1000V DC 10x38mm EFH 10 DC 002540203

Rozdzielnica modułowa a zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej

Podstawy bezpiecznikowe, czyli zabezpieczenia po stronie DC muszą być zamontowane w rozdzielnicy, która jest przystosowana do odpowiedniej wartości napięć stałych i jeśli będzie zamontowana na zewnątrz musi być odporna na warunki w jakich zostaje zamontowana np. temperatura, promieniowanie UV, ochrona przed wodą itd. Należy pamiętać, że rozdzielnica pełni rolę zabezpieczenia przed dotykiem i wnikaniem do wnętrza wody oraz pyłu.

Przykładem rozdzielnicy modułowej do montażu aparatów po stronie DC, którą można zamontować na zewnątrz jest: Rozdzielnica modułowa PV 1x12 natynkowa /transparentna/ UV 1500 V DC IP65 ECH‑12PT DIDO 001101062.

Rozdzielnica modułowa PV 1x12 natynkowa /transparentna/ UV 1500V DC IP65 ECH‑12PT DIDO 001101062

Rozłącznik do instalacji fotowoltaicznych a zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej

W związku z pracami serwisowymi lub innymi działaniami konieczne jest rozłączenie obwodu DC instalacji PV.

Należy pamiętać, że ze względu na zagadnienia związane z gaszeniem łuku elektrycznego rozłączanie prądów stałych jest dużo trudniejsze w porównaniu do prądów przemiennych w związku z tym należy odpowiednio dobierać rozłączniki z uwzględniniem napięć i prądów panujących w danym obwodzie DC. Oferta dostępnych rozwiązań jest szeroka i wybierając rozłącznik, warto zwrócić uwagę na konstrukcję, oraz materiał styków.

Dlaczego? Obwody DC rozłącza się rzadko więc aby maksymalnie zminimalizować proces utleniania się powierzchni styków podczas długich okresów „bezczynności” została opracowana specjalna konstrukcja styków rozłącznika oraz specjalnie zostały dobrane materiały, które gwarantują pełną czystość styków (brak oksydacji) jednocześnie zapewniając niskie straty mocy nawet przy małej częstotliwości łączeń.

Ze względu na gaszenie łuku elektrycznego ważne, aby wybierać rozłączniki o konstrukcji, w których szybkość zamykania lub otwierania styków nie zależy od prędkości oraz siły działania operatora np.: Rozłącznik do instalacji PV 4P 25A 1000 V DC LS25 SMA A4 004660064.

Rozłącznik do instalacji PV 4P 25A 1000V DC LS25 SMA A4 004660064

Zwróć uwagę, że w zależności od napięcia instalacji i układu połączeń wykonanego przez instalatora ten sam rozłącznik może bezpiecznie rozłączać różne wartości prądów.

Przyłączenie obciążenia	Znamionowy prąd pracy w zależności od rodzaju przyłączenia obciążenia i napięcia, I_e
2 bieguny połączone szeregowo A2	500V	25A
	600V	25A
	700V	23A
	800V	20A
	900V	16A
	1000V	11A
	1200V	8A
	1500V	4A

Przyłączenie obciążenia	Znamionowy prąd pracy w zależności od rodzaju przyłączenia obciążenia i napięcia, I_e
4 bieguny połączone szeregowo A4	500V	25A
	600V	25A
	700V	25A
	800V	25A
	900V	25A
	1000V	25A
	1200V	25A
	1500V	20A

Przyłączenie obciążenia	Znamionowy prąd pracy w zależności od rodzaju przyłączenia obciążenia i napięcia, I_e
2 bieguny połączone szeregowo + 2 bieguny połączone równolegle A2+2	500V	45A
	600V	45A
	700V	23A
	800V	20A
	900V	16A
	1000V	11A
	1200V	8A
	1500V	4A

Infografika — Jak zabezpieczyć instalację fotowoltaiczną przed przepięciami i uszkodzeniami?

Jak zabezpieczyć stronę DC instalacji elektrycznej?

FAQ

Po stronie DC stosuje się przede wszystkim ograniczniki przepięć, bezpieczniki topikowe przeznaczone do obwodów PV, odpowiednio dobrane podstawy bezpiecznikowe oraz rozłączniki DC. Elementy te powinny być zamontowane w rozdzielnicy przystosowanej do napięcia stałego oraz warunków, w których będzie pracowała.

Dobór zależy m.in. od obecności instalacji odgromowej i zachowania wymaganego odstępu separacyjnego. Gdy na budynku nie ma instalacji odgromowej, stosuje się SPD Typu 2, chyba że z projektu wynika konieczność zastosowania SPD Typu 1. Jeśli przewody lub moduły PV znajdują się zbyt blisko elementów instalacji odgromowej, należy zastosować SPD Typu 1+2.

Dodatkowy ogranicznik przepięć Typu 2 należy zastosować, gdy odległość liczona po długości przewodu pomiędzy zamontowanym SPD a chronionym urządzeniem przekracza 10 metrów.

Nie zawsze. Artykuł wskazuje, że norma PN-HD 60364-7-712 w określonych warunkach pozwala zrezygnować z zabezpieczeń nadprądowych po stronie DC, na przykład w instalacjach z jednym lub dwoma równolegle połączonymi łańcuchami modułów PV. Jeśli wkładki są stosowane, powinny być dobrane do maksymalnego prądu obwodu, napięcia stringu oraz prądu zwarciowego modułów.

Rozłącznik należy dobrać przede wszystkim do napięcia i prądu występującego w konkretnym obwodzie DC oraz sposobu połączenia jego biegunów. Ma to szczególne znaczenie w instalacjach fotowoltaicznych, ponieważ gaszenie łuku elektrycznego przy prądzie stałym jest trudniejsze niż przy prądzie przemiennym. Warto również zwrócić uwagę na konstrukcję i materiał styków rozłącznika.