A mesura que els sistemes fotovoltaics (PV) es mouen cap a tensions més altes i una capacitat més gran, l'elecció adequada dels fusibles, un component important del sistema de protecció de CC, afecta directament la seguretat, l'estabilitat i la vida útil de tot el sistema fotovoltaic. Si el corrent nominal del fusible és massa baix, pot explotar amb freqüència a causa dels corrents de funcionament normals. Per contra, si el corrent nominal és massa alt, és possible que el fusible no pugui interrompre el circuit a temps perquè es produeixi la falla, causant danys a l'equip o fins i tot incidents de seguretat. Per tant, la selecció correcta del corrent nominal i la tensió dels fusibles fotovoltaics és un pas important en el disseny dels sistemes fotovoltaics.
Per què triar el fusible fotovoltaic adequat?
Els sistemes fotovoltaics solars consisteixen principalment en muntatge fotovoltaic, caixes combinadores, inversor, dispositiu d'emmagatzematge d'energia i dispositiu de protecció relacionat. Com que les matrius fotovoltaiques produeixen corrent continu (CC), que, a diferència de la CA, no creua naturalment el zero, l'arc és més difícil d'extingir en cas d'un curtcircuit o una fallada de sobreintensitat. Per tant, els sistemes fotovoltaics requereixen fusibles fotovoltaics de CC especialment dissenyats en lloc de fusibles de CA estàndard.
La selecció de fusibles adequada pot aconseguir els objectius següents:
Falla de curtcircuit de trencament ràpid, protegeix el conjunt fotovoltaic i el cable de fibra òptica;
Evitar l'escalada de corrents de falla i reduir els riscos d'incendi.
Millorar la fiabilitat operativa dels inversors i equips combinadors;
Redueix els costos de manteniment i allarga la vida útil del sistema.
Com es selecciona el corrent nominal?
El corrent nominal és un dels paràmetres més importants del fusible fotovoltaic. En la selecció s'han de tenir en compte el corrent de curt-circuit, la temperatura ambient i les condicions de funcionament continu del conjunt fotovoltaic.
En general, el corrent nominal del fusible ha de superar el corrent màxim de funcionament del mòdul fotovoltaic mantenint un cert marge de seguretat. En general, la indústria segueix aquest principi:
Corrent nominal de fuze Major o igual a 1,25 × corrent de curtcircuit del mòdul fotovoltaic (Isc)
Per exemple, si un mòdul té un corrent de curt{0}}circuit de 13 A, el valor de càlcul és:
13A × 1.25 = 16.25A
En aquest cas, s'utilitza un fusible fotovoltaic aa de 20A en lloc d'un model de 15A aa escollit habitualment per evitar un dispar pertorbador durant el funcionament normal. Si el sistema s'instal·la en un entorn d'alta temperatura, la capacitat de càrrega de corrent-del fusible disminuirà a mesura que augmenta la temperatura; per tant, cal fer ajustos a la corba de reducció de la temperatura del fabricant. Això és especialment important per a projectes en llocs com deserts o sostres exposats a altes temperatures.
A més, per a les matrius fotovoltaiques amb múltiples cadenes paral·leles, s'ha de considerar un corrent invers. Si un segment falla, un altre segment paral·lel pot injectar una gran quantitat de corrent inversa al segment de falla; en conseqüència, el fusible ha de ser capaç de suportar corrents de funcionament normals mentre bufa ràpidament en cas d'un corrent de falla inversa.
Com seleccionar la tensió nominal?
A més dels paràmetres actuals, la tensió nominal és igual d'important.
La tensió nominal del fusible fotovoltaic ha de ser igual o superior a la tensió de CC màxima que es pot produir al sistema. En cas contrari, tot i que els fusibles poden explotar, és possible que no siguin efectius per extingir l'arc de corrent continu i suposin un greu perill de seguretat.
Els nivells de tensió actuals utilitzats habitualment en sistemes fotovoltaics inclouen:
600 V CC
1000 V CC
1500 V CC
En els darrers anys, les grans centrals elèctriques-instal·lades a terra utilitzen cada cop més sistemes de 1500 V CC per reduir les pèrdues de línia i els costos del cable alhora que augmenten l'eficiència de la generació d'energia. Per tant, per als sistemes de 1500 V, s'ha de seleccionar un fusible fotovoltaic dedicat amb una capacitat de 1500 V CC; Els productes de 1000 V no es poden utilitzar com a alternativa.
En la selecció pràctica, la tensió de circuit obert-del sistema (Voc) s'ha de calcular tenint en compte la temperatura ambient mínima local. Com que les baixes temperatures poden provocar una tensió de sortida més alta del mòdul, els dissenyadors solen utilitzar tensions màximes de circuit obert, ajustades a la temperatura ambient més baixa, com a base de la seva selecció per garantir que els fusibles funcionin amb seguretat en condicions extremes.
Quins altres paràmetres tècnics requereixen atenció?
A més del corrent nominal i la tensió nominal, s'han de tenir en compte els factors següents:
Capacitat trencada
La capacitat de desconnexió és el màxim corrent de falla que un fusible pot interrompre amb seguretat. Les grans plantes fotovoltaiques solen experimentar grans corrents de curt-circuits; per tant, s'han de seleccionar productes amb una capacitat de fragmentació suficient per garantir interrupcions fiables durant els errors.
Hora-Característiques actuals
Els fusibles especials per a cèl·lules fotovoltaiques solen tenir característiques protectores optimitzades per a sistemes fotovoltaics; estan dissenyats per suportar les fluctuacions de corrent normals causades per l'inici del mòdul i els canvis ambientals, alhora que actuen ràpidament en cas de fallada. Certificació de producte
Els fusibles fotovoltaics d'alta-qualitat solen complir estàndards internacionals com ara IEC 60269-6 i UL 248-19 i estan certificats com a TÜV i CE. Aquestes certificacions demostren que el producte ha estat provat rigorosament per garantir una major seguretat, fiabilitat i coherència.
Adaptabilitat ambiental
Els projectes fotovoltaics a l'aire lliure estan exposats a altes temperatures, baixes temperatures, radiació UV, altes temperatures, humitat, boira salina, pols i altres ambients durs. Per tant, el fusible ha de tenir una excel·lent resistència a la corrosió, resistència a la intempèrie i estabilitat-a llarg termini.
Errors comuns de selecció
Durant la implementació del projecte, els usuaris solen cometre els errors següents:
Utilitzeu fusibles de CA estàndard en lloc de fusibles de CC específics de PV;
Seleccioneu el fusible només segons la potència nominal de l'equip i ignoreu el corrent de curt{0}}circuit del mòdul.
Seleccioneu la tensió nominal per sota de la tensió de CC màxima del sistema;
Ignoreu la reducció de la capacitat del portador a causa de la temperatura ambient;
No es considera l'efecte del corrent invers en la configuració de les cordes paral·leles.
Aquests problemes poden afectar l'eficàcia de la protecció i fins i tot conduir a una fallada de la protecció durant la fallada. Per tant, els paràmetres del sistema i els estàndards relacionats s'han d'observar estrictament en el procés de càlcul i selecció de la fase de disseny.
Conclusió:
Si bé els fusibles fotovoltaics són petits elements de protecció, tenen un paper crucial per garantir el funcionament segur de tot el sistema fotovoltaic. La selecció correcta del corrent nominal i la tensió no només pot protegir eficaçment els components fotovoltaics, els inversors i els cables, sinó que també pot reduir la taxa de fallada del sistema i millorar l'eficiència operativa de la planta. Amb la creixent popularitat dels sistemes fotovoltaics d'alta tensió de 1500 V-i els projectes d'emmagatzematge d'energia a gran-escala, la selecció de fusibles es centrarà cada cop més en una gran capacitat de fragmentació, una gran fiabilitat i una estabilitat-a llarg termini. Els dissenyadors han de realitzar una avaluació exhaustiva basada en els paràmetres elèctrics del sistema, l'entorn operatiu i els estàndards internacionals per garantir el funcionament a llarg termini, segur i eficient de les centrals fotovoltaiques.
Preguntes freqüents
1.Es poden utilitzar fusibles de CA estàndard en lloc dels fusibles fotovoltaics?
No. Els fusibles de CA no tenen capacitat d'extinció d'arcs i no poden complir els requisits de protecció de CC dels sistemes fotovoltaics.
2. És més segur el corrent nominal més alt d'un fusible fotovoltaic?
No. Un corrent nominal excessiu redueix la sensibilitat de la protecció contra sobreintensitat i pot evitar que el circuit es desconnecti a temps per fallar. Per tant, el corrent nominal s'ha de seleccionar adequadament d'acord amb el corrent de curt-circuit del mòdul i les especificacions de disseny.
3.Per què els sistemes fotovoltaics de 1500V han d'utilitzar fusibles de 1500V?
Com que la tensió nominal del fusible no ha de ser inferior a la tensió de funcionament màxima del sistema, en cas contrari, el fusible pot no extingir eficaçment l'arc de CC després de la detonació, posant en perill la seguretat de l'equip i el personal.
