Bakit mahalaga ang isang DC isolation switch para sa mga solar photovoltaic system?

Ang Problema sa DC na Walang Katumbas sa AC

Ang mga pamantayan tulad ng IEC 60364-7-712 ay nangangailangan nang malinaw ng paraan ng paghihiwalay mula sa parehong AC at DC na suplay sa mga instalasyon ng photovoltaic . Ngunit ang tunay na dahilan kung bakit ito kinakailangan ay tungkol sa pisika, hindi sa dokumentasyon.

Ang mga sistema ng AC ay may likas na kapakinabangan sa pagsiswitch: ang boltahe ay dumadaan sa zero dalawang beses bawat kumpas. Ang likas na zero-crossing na ito ay tumutulong sa pagpapalabas ng mga arko . Hindi ganoon ang DC. Ang boltahe ay nananatiling pare-pareho. Kapag binuksan ang isang DC circuit habang may karga, ang arko ay hindi nawawala nang kusa. Nananatili ito hanggang sa maging sapat ang distansya ng mga contact—or hanggang sa mag-sunog ang anumang bagay.

Kaya nga ang isang DC isolation switch ay hindi lamang isa pang device para i-disconnect. Ito ay isang kagamitang pangkaligtasan na inenginyero nang partikular upang harapin ang natatanging hamon ng DC arcing. Sa mga sistema ng solar PV, kung saan ang string voltage ay karaniwang lumalampas sa 600V at maaaring umabot sa 1500V, ang tamang pagpapatupad nito ay hindi pwedeng palampasin.

Ano ang Tunay na Kahulugan ng DC Isolation

Ang isang DC isolation switch—tinatawag ding DC disconnector o DC isolating switch—ay gumagawa ng pisikal at mapapatunayan na pagkakahati sa circuit . Hindi tulad ng circuit breaker, na idinisenyo upang putulin ang fault currents, ang tungkulin ng isolator ay kumpirmahin ang de-energization at pigilan ang di-inaasahang re-energization habang nagpapa-maintenance .

Ang mahalagang salita roon ay "mapapatunayan." Ang mga regulasyon ay nangangailangan na ang isang isolator ay magbigay ng malinaw na nakikitang o positibong ipinapakita na open-circuit condition sa maraming disenyo, ang agwat ng contact ay sapat na malaki upang makita ng isang teknisyan ang paghihiwalay sa pamamagitan ng isang bintana para sa pagtingin. Ang ganitong visual na kumpirmasyon ay mahalaga dahil ito ang nag-aalis ng anumang kalituhan. Kapag sinasabi ng switch na "off," may pisikal na ebidensya para dito.

Ngunit ang visual na agwat ay bahagi lamang ng kuwento. Ang mismong mga contact ay kailangang tumagal sa pagbukas habang naka-load. Ibig sabihin, may mga espesyal na silid para sa pagpapahina ng arko, mga mekanismo para sa mabilis na paghihiwalay ng contact, at maingat na inhinyeriyang ginagawa sa hugis ng contact. .

Ang Hamon sa Pagpapahina ng Arkong DC

Ang pagbukas ng isang DC circuit habang naka-load ay hindi tulad ng pagpindot sa isang switch ng ilaw. Kapag nagsisimulang maghiwalay ang mga contact, hindi tumitigil ang kasalukuyan. Ito ay gumagawa ng arko sa dumadami nang agwat, pinapakilos ang hangin at pinapanatili ang isang plasma channel. sa AC, ang zero-crossing ng voltage ay nagbibigay ng pagkakataon sa arko na mapahina sa bawat kalahating siklo. Sa DC, ang ganitong pagkakataon ay hindi kailanman dumadating.

Ang mga de-kalidad na DC isolator ay nakakasagot sa isyung ito gamit ang ilang estratehiya sa inhinyerya. Ang mga mekanismong may tulong ng spring ay nagpapagarantiya na ang mga contact ay bukas nang mabilis at pare-pareho ang bilis, nang walang pakialam kung gaano kabilis ang operador sa paggalaw sa handle . Ang snap-action switching sa mga maayos na disenyo ay natatapos sa pagputol nang higit na maikli kaysa 5 milliseconds, kaya nababawasan ang tagal ng arc. Ang maraming contact breakpoint ay pinalalawig ang daan ng arc, kaya mas mahirap panatilihin ang arc . Ang mga arc chute at magnetic blowout system ay nagpapalamig at nagpapalayo ng ionized gases mula sa mga contact .

Lahat ng ito ay mahalaga dahil ang isang patuloy na DC arc ay hindi lamang hindi epektibo—ito ay mapanganib. Kung walang tamang pagpaputol ng arc, ang init ay maaaring sirain ang mga contact, dumaragdag sa pinsala sa mga kapaligiran na komponente, at sa pinakamasamang kaso, magdudulot ng sunog.

Ano ang Talagang Kinakailangan ng mga Pamantayan

Ang IEC 60364-7-712 ang pangunahing pamantayan na namamahala sa pagkakahiwalay ng PV system. Kinakailangan nito ang isang paraan ng pagkakahiwalay sa DC side ng inverter, at ang device na iyon ay dapat kayang hiwalayin ang PV array mula sa inverter .

Ang mga switch-disconnector para sa mga aplikasyon ng solar PV ay nahahati sa ilalim ng IEC 60947-3 sa mga kategorya ng paggamit na DC-PV . Ang DC-PV 0 ay hindi angkop para sa on-load switching at hindi pinapayagan. Ang DC-PV 1 ay para sa isang solong string. Kinakailangan ang DC-PV 2 kapag maraming string ang konektado nang pahalang at may peligro ng overload.

Ang proseso ng pagpili ay hindi lamang tungkol sa pagpili ng isang switch na may tamang rating ng kasalukuyan. Ang maximum open-circuit voltage ng array—na kinukuha ang epekto ng mga temperature coefficient at mga kondisyon sa lokasyon—ang tumutukoy sa kailangang voltage rating . Kung ibaba ang numerong iyon, maaaring mabigo ang switch na putulin nang ligtas ang kuryente sa mga panahon ng lamig kung saan tumaas ang voltage ng string.

Ang NEC Article 690 sa US ay nagdaragdag ng isa pang antas, na nangangailangan ng isang madaling abisan na PV DC disconnect at, para sa mga array na nakakabit sa bubong, ng rapid shutdown functionality. Dapat listahan ang disconnect para sa aplikasyon at malinaw na may label.

Isang Pananaw mula sa Field: Kapag ang maling isolator ang sanhi ng mga problema

Noong isang komersyal na instalasyon sa bubong sa Timog-Kanluran ilang taon na ang nakalilipas, ang koponan na nangangasiwa sa pagsisimula ng sistema ay nakaranas ng isang kakaibang problema. Ang DC isolator sa pagitan ng array at ng inverter ay minsan ay hindi bukas nang maayos habang may karga. Ang anti-islanding protection ng inverter ay nag-trigger, ngunit ang mga contact ng isolator ay may nakikitang pitting pagkatapos lamang ng ilang operasyon.

Ang pangunahing sanhi ay nasa pagtukoy ng kagamitan. Ang installer ay gumamit ng isang pangkalahatang layunin na DC switch na na-rate para sa kasalukuyang steady-state ngunit hindi sinubukan para sa kategorya ng paggamit na kinakailangan ng aplikasyon. Ayon sa IEC 60947-3, ang switch ay mas malapit sa isang DC-PV 0 device—hindi ito idinisenyo para sa on-load switching. ang arcing sa panahon ng normal na shutdown ay unti-unting pinapahina ang mga contact, tumataas ang contact resistance, at lumilikha ng isang pag-aalala sa katiyakan na magiging sanhi ng mga problema sa pagpapanatili sa hinaharap.

Ang solusyon ay simple ngunit mahal: palitan ang kulang na isolator gamit ang tamang switch-disconnector na may rating na DC-PV 2. Ang aral ay hindi tungkol sa isang produkto na mas mahusay kaysa sa isa pa. Ito ay tungkol sa pagkakasunod-sunod ng device sa aktwal na duty cycle.

Kung Saan Nakakabit ang DC Isolators sa System Architecture

Ang isang karaniwang solar PV system ay may maraming puntos kung saan mahalaga ang DC isolation. Sa antas ng array, ang string isolator ay nagpapahintulot sa pagpapanatili ng mga indibidwal na string nang hindi kinakailangang i-shutdown ang buong sistema. Sa combiner box, ang isolation ay nagbibigay-daan sa mga teknisyan na magtrabaho nang ligtas sa pinagsamang output. Sa inverter, ang DC disconnect ay nagbibigay ng paraan para i-isolate ang inverter mula sa array para sa serbisyo o emergency shutdown.

Bawat lokasyon ay may iba't ibang kinakailangan. Ang mga isolator na nasa antas ng string ay karaniwang nakakapagdala ng mas mababang kasalukuyan at kailangang may rating para sa bukas na boltahe ng string. Ang mga isolator sa combiner box ay nakakakita ng mas mataas na kasalukuyan mula sa mga string na in-parallel at maaaring kailanganin ang DC-PV 2 rating. Ang mga DC disconnect ng inverter ay kadalasang kailangang magdala ng buong kasalukuyan ng array at dapat madaling ma-access para sa emergency use.

Ang pangkalahatang katangian sa lahat ng lokasyon: ang switch ay kailangang may rating para sa DC, hindi lamang para sa AC. Ang mga switch na para sa AC ay umaasa sa zero-crossing para sa pagpapahina ng arc. Sa isang DC circuit, wala nang ganitong suporta. Ang paggamit ng isang switch na may rating para sa AC sa isang aplikasyon na DC ay isang panganib sa kaligtasan, nang walang palugit.

Mga Praktikal na Pamantayan sa Pagpili

Ang pagtukoy ng isang DC isolation switch para sa isang PV system ay nakasalalay sa ilang mahahalagang parameter. Una ang voltage rating—dapat na may sapat na rating ang switch para sa maximum system voltage, kabilang ang temperature-adjusted open-circuit voltage. Pangalawa ang current rating, na may sapat na margin para sa maximum operating current ng array. Ang utilization category ang nagdedetermina kung ang switch ay kayang mag-on-load switching, at kung gayon, sa ilalim ng anong kondisyon. .

Bukod sa mga nameplate ratings, hanapin ang mga tampok na mahalaga sa field. Ang spring-assisted mechanism ay nagsisiguro ng pare-parehong bilis ng switching anuman ang teknik ng operator. Ang visible contact indication—maging sa pamamagitan ng window o ng positive mechanical indicator—ay nagbibigay ng kinakailangang verification para sa mga safety procedure. Ang arc extinguishing chambers na idinisenyo partikular para sa DC ay hindi pwedeng balewalain; maaaring hindi sapat ang performance ng AC-style arc chutes sa ilalim ng DC conditions.

Ang pangkalahatang kabuuan tungkol sa DC isolation

Ang mga switch ng DC isolation ay hindi opsyonal na aksesorya sa mga solar PV system—kundi mga pangunahing device para sa kaligtasan na kinakailangan ng code at pinapatunayan ng pisika. Ang kawalan ng natural na zero current sa mga DC circuit ay nagpapagawa ng tunay na hamon sa engineering para sa pagpapahinto ng arc, at ang disenyo ng switch ay dapat direktang harapin ang hamong ito.

Para sa mga designer ng system, ang praktikal na aral ay tratarin ang pagpili ng DC isolator nang may parehong husay gaya ng pag-size ng inverter o pagpili ng module. Maaaring gumana ang maling switch nang ilang panahon, ngunit ang pangmatagalang pagganap at larawan ng kaligtasan ay magkakaiba. Tiyaking tama ang kategorya ng paggamit, i-verify ang mga rating ng boltahe at kasalukuyang daloy batay sa aktwal na kondisyon sa lugar, at piliin ang switch na may patunay na kakayahang magpahinto ng DC arc.

Ang ZHNYU ELECTRIC ay nag-ooffer ng hanay ng mga DC isolation switch na idinisenyo para sa mga aplikasyon ng solar PV, na may mga rating at kategorya ng paggamit na tugma sa mga pangangailangan ng mga modernong photovoltaic system—na nagbibigay ng isang maaasahang opsyon para sa mahalagang safety function na ito sa mga installer at may-ari ng sistema.