Da sich Photovoltaik-Systeme (PV-Systeme) in Richtung höherer Spannungen und größerer Kapazität bewegen, wirkt sich die richtige Wahl der Sicherungen – ein wichtiger Bestandteil des DC-Schutzsystems – direkt auf die Sicherheit, Stabilität und Lebensdauer des gesamten PV-Systems aus. Wenn der Nennstrom der Sicherung zu niedrig ist, kann es aufgrund der normalen Betriebsströme häufig zu Explosionen kommen. Wenn umgekehrt der Nennstrom zu hoch ist, kann die Sicherung den Stromkreis möglicherweise nicht rechtzeitig unterbrechen, damit der Fehler auftritt, was zu Schäden an der Ausrüstung oder sogar zu Sicherheitsvorfällen führen kann. Daher ist die richtige Auswahl von Nennstrom und Spannung von PV-Sicherungen ein wichtiger Schritt bei der Auslegung von PV-Anlagen.
Warum die richtige PV-Sicherung wählen?
Solar-PV-Systeme bestehen hauptsächlich aus PV-Baugruppe, Anschlusskästen, Wechselrichter, Energiespeicher und zugehöriger Schutzvorrichtung. Da Photovoltaikanlagen Gleichstrom (DC) erzeugen, der im Gegensatz zu Wechselstrom natürlicherweise nicht den Nulldurchgang durchläuft, ist es im Falle eines Kurzschlusses oder eines Überstromfehlers schwieriger, den Lichtbogen zu löschen. Daher erfordern PV-Systeme speziell entwickelte DC-PV-Sicherungen anstelle von Standard-AC-Sicherungen.
Durch eine geeignete Sicherungsauswahl können folgende Ziele erreicht werden:
Kurzschlussfehler schnell unterbrechen, PV-Baugruppe und Glasfaserkabel schützen;
Verhindern Sie die Eskalation von Fehlerströmen und verringern Sie die Brandgefahr.
Verbessern Sie die Betriebszuverlässigkeit von Wechselrichtern und Combiner-Geräten.
Reduzieren Sie die Wartungskosten und verlängern Sie die Gesamtlebensdauer des Systems.
Wie wird der Nennstrom ausgewählt?
Der Nennstrom ist einer der wichtigsten Parameter der PV-Sicherung. Bei der Auswahl sollten Kurzschlussstrom, Umgebungstemperatur und Dauerbetriebsbedingungen der Photovoltaikanlage berücksichtigt werden.
Generell sollte der Nennstrom der Sicherung unter Einhaltung einer gewissen Sicherheitsmarge den maximalen Betriebsstrom des PV-Moduls übersteigen. Die Branche folgt im Allgemeinen diesem Prinzip:
Nennstrom des Zünders Größer oder gleich 1,25 × Kurzschlussstrom des PV-Moduls (Isc)
Wenn ein Modul beispielsweise einen Kurzschlussstrom von 13 A hat, lautet der Berechnungswert:
13A × 1.25 = 16.25A
In diesem Fall wird normalerweise eine 20-A-PV-Sicherung anstelle eines 15-A-Modells gewählt, um störende Auslösungen im Normalbetrieb zu vermeiden. Wenn das System in einer Umgebung mit hohen Temperaturen installiert wird, nimmt die Strombelastbarkeit der Sicherung mit steigender Temperatur ab; Daher müssen Anpassungen an der Temperatur-Derating-Kurve des Herstellers vorgenommen werden. Dies ist besonders wichtig für Projekte an Standorten wie Wüsten oder Dächern, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Darüber hinaus muss bei Photovoltaikanlagen mit mehreren parallelen Strings ein Rückstrom berücksichtigt werden. Wenn ein Segment ausfällt, kann ein anderes paralleles Segment einen großen Rückstrom in das fehlerhafte Segment einspeisen. Folglich muss die Sicherung in der Lage sein, normale Betriebsströme zu bewältigen und gleichzeitig im Falle eines Rückwärtsfehlerstroms schnell durchzubrennen.
Wie wählt man die Nennspannung aus?
Neben den Stromparametern ist auch die Nennspannung wichtig.
Die Nennspannung der PV-Sicherung muss gleich oder größer als die maximale Gleichspannung sein, die im System auftreten darf. Andernfalls können Sicherungen zwar explodieren, den Gleichstromlichtbogen jedoch möglicherweise nicht wirksam löschen und ein ernstes Sicherheitsrisiko darstellen.
Zu den aktuellen Spannungsniveaus, die üblicherweise in PV-Systemen verwendet werden, gehören:
600 V Gleichstrom
1000 V Gleichstrom
1500 V Gleichstrom
In den letzten Jahren nutzen große bodeninstallierte Kraftwerke zunehmend 1500-V-Gleichstromsysteme, um Leitungsverluste und Kabelkosten zu reduzieren und gleichzeitig die Effizienz der Stromerzeugung zu erhöhen. Daher muss für 1500-V-Systeme eine spezielle PV-Sicherung mit einer Nennleistung von 1500 V DC ausgewählt werden; a 1000V-Produkte können nicht als Alternative verwendet werden.
Bei der praktischen Auswahl sollte die Leerlaufspannung (Voc) des Systems unter Berücksichtigung der örtlichen Mindestumgebungstemperatur berechnet werden. Da niedrige Temperaturen zu einer höheren Ausgangsspannung des Moduls führen können, verwenden Entwickler in der Regel maximale Leerlaufspannungen – angepasst an die niedrigste Umgebungstemperatur – als Grundlage für ihre Auswahl, um sicherzustellen, dass Sicherungen unter extremen Bedingungen sicher funktionieren.
Welche anderen technischen Parameter erfordern Aufmerksamkeit?
Neben Nennstrom und Nennspannung sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
Kaputte Kapazität
Die Abschaltfähigkeit ist der maximale Fehlerstrom, den eine Sicherung sicher unterbrechen kann. Bei großen Photovoltaikanlagen kommt es häufig zu großen Kurzschlussströmen. Daher sollten Produkte mit ausreichender Fragmentierungskapazität ausgewählt werden, um bei Ausfällen zuverlässige Unterbrechungen zu gewährleisten.
Zeit-Aktuelle Eigenschaften
Spezielle Sicherungen für Photovoltaikzellen verfügen typischerweise über für PV-Anlagen optimierte Schutzeigenschaften; Sie sind so konzipiert, dass sie normalen Stromschwankungen standhalten, die durch den Start des Moduls und Umgebungsveränderungen verursacht werden, und gleichzeitig im Fehlerfall schnell reagieren. Produktzertifizierung
Hochwertige -Photovoltaiksicherungen erfüllen in der Regel internationale Standards wie IEC 60269-6 und UL 248-19 und sind TÜV- und CE-zertifiziert. Diese Zertifizierungen zeigen, dass das Produkt strengen Tests unterzogen wurde, um mehr Sicherheit, Zuverlässigkeit und Konsistenz zu gewährleisten.
Umweltanpassungsfähigkeit
PV-Projekte im Freien sind hohen Temperaturen, niedrigen Temperaturen, UV-Strahlung, hohen Temperaturen, Feuchtigkeit, Salznebel, Staub und anderen rauen Umgebungen ausgesetzt. Daher muss die Sicherung eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Langzeitstabilität aufweisen.
Häufige Fallstricke bei der Auswahl
Bei der Projektumsetzung machen Anwender häufig folgende Fehler:
Verwenden Sie Standard-AC-Sicherungen anstelle von PV-spezifischen DC-Sicherungen.
Wählen Sie die Sicherung nur entsprechend der Nennleistung des Geräts aus und ignorieren Sie den Kurzschlussstrom des Moduls.
Nennspannung unterhalb der maximalen Gleichspannung des Systems wählen;
Ignorieren Sie die Leistungsminderung der Trägerkapazität aufgrund der Umgebungstemperatur.
Der Einfluss des Rückstroms auf die Konfiguration paralleler Strings wird nicht berücksichtigt.
Diese Probleme können die Wirksamkeit des Schutzes beeinträchtigen und im Fehlerfall sogar zum Versagen des Schutzes führen. Daher müssen die Systemparameter und zugehörigen Standards im Berechnungs- und Auswahlprozess der Entwurfsphase strikt beachtet werden.
Abschluss:
Obwohl es sich bei Photovoltaiksicherungen um kleine Schutzelemente handelt, spielen sie eine entscheidende Rolle für den sicheren Betrieb der gesamten Photovoltaikanlage. Die richtige Auswahl von Nennstrom und -spannung kann nicht nur PV-Komponenten, Wechselrichter und Kabel wirksam schützen, sondern auch die Ausfallrate des Systems reduzieren und die Betriebseffizienz der Anlage verbessern. Mit der zunehmenden Beliebtheit von 1500-V-Hochspannungs-PV-Systemen und großen Energiespeicherprojekten wird sich die Auswahl der Sicherungen zunehmend auf hohe Fragmentierungskapazität, hohe Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität konzentrieren. Planer sollten eine umfassende Bewertung basierend auf den elektrischen Parametern des Systems, der Betriebsumgebung und internationalen Standards durchführen, um den langfristigen, sicheren und effizienten Betrieb von PV-Kraftwerken sicherzustellen.
Häufig gestellte Fragen
1.Können Standard-AC-Sicherungen anstelle von PV-Sicherungen verwendet werden?
Nein. AC-Sicherungen können den Lichtbogen nicht löschen und können die DC-Schutzanforderungen von PV-Systemen nicht erfüllen.
2.Ist der höhere Nennstrom einer PV-Sicherung sicherer?
Nein. Ein zu hoher Nennstrom verringert die Empfindlichkeit des Überstromschutzes und kann dazu führen, dass der Stromkreis bei einem Ausfall nicht rechtzeitig abgeschaltet wird. Daher sollte der Nennstrom entsprechend dem Kurzschlussstrom des Moduls und den Designspezifikationen entsprechend ausgewählt werden.
3. Warum müssen 1500-V-Photovoltaikanlagen 1500-V-Sicherungen verwenden?
Da die Nennspannung der Sicherung nicht niedriger sein darf als die maximale Betriebsspannung des Systems, kann es andernfalls dazu kommen, dass die Sicherung den Gleichstromlichtbogen nach der Detonation nicht wirksam löscht, wodurch die Sicherheit von Ausrüstung und Personal gefährdet wird.
