Panele słoneczne na dachu budynku stwarzają dla strażaków zagrożenie, którego nie stwarza system montowany na ziemi: przewody elektryczne znajdują się na konstrukcji, do której strażacy muszą uzyskać dostęp, przeciąć ją i przewietrzyć w warunkach awaryjnych. NEC 2020, sekcja 690.12 – wymóg szybkiego wyłączania – rozwiązuje ten problem, nakazując, aby wszystkie przewody pod napięciem w granicach układu zostały odłączone od zasilania w ciągu 30 sekund od rozpoczęcia wyłączania. W przypadku każdego komercyjnego projektu dachowego dozwolonego na mocy NEC 2020 lub nowszego zgodność nie jest opcjonalna.
Rozwiązanie problemu szybkiego wyłączenia
W standardowym systemie inwertera stringowego po otwarciu odłącznika prądu przemiennego przestaje on przetwarzać energię, ale ciągi prądu stałego między modułami a falownikiem pozostają pod napięciem, dopóki na układ pada światło słoneczne. Łańcuch składający się z 20 modułów przy napięciu 40 V na moduł wytwarza napięcie stałe 800 V nawet przy całkowicie wyłączonym falowniku. Strażacy wycinający otwór w dachu w celu wentylacji pożaru natrafią na przewody pod napięciem, których instalacja elektryczna prądu przemiennego budynku nie jest w stanie kontrolować.
Szybkie wyłączenie eliminuje to ryzyko, zapewniając, że w ciągu 30 sekund od zainicjowania wyłączenia (za pomocą dedykowanego przełącznika przy wejściu serwisowym) napięcie we wszystkich przewodach w promieniu 1 stopy od granicy układu zostanie obniżone do 30 V lub mniej. Poniżej 30 V DC ryzyko porażenia prądem elektrycznym i łuku elektrycznego dla niezabezpieczonego personelu spada poniżej poziomu zagrażającego życiu.
Czego wymaga sekcja 690.12 NEC 2020
NEC 2020 (przyjmowana stopniowo przez stany USA począwszy od 2020 r.) zaostrzyła wymogi dotyczące szybkiego wyłączania wprowadzone w NEC 2017:
- Zakres: wszystkie systemy fotowoltaiczne na budynkach lub w budynkach — dachowe, fasadowe, BIPV. Systemy montowane na ziemi na otwartym terenie są wyłączone.
- Ograniczenie napięcia: wszystkie przewody w granicach układu muszą być pod napięciem 30 V lub niższym w ciągu 30 sekund od rozpoczęcia szybkiego wyłączania.
- Granica tablicy: obwód 1 stopy wokół układu. Wszystkie przewody w tej granicy — w tym skrzynki przyłączeniowe modułów, optymalizatory prądu stałego i okablowanie między modułami — muszą spełniać limit 30 V.
- Inicjacja: wyłącznik szybkiego wyłączania musi być umieszczony przy wejściu do instalacji elektrycznej, wyraźnie oznakowany i dostępny dla strażaków bez wchodzenia do budynku.
- Wskazanie: wskazanie wizualne (zwykle lampka lub znak) musi potwierdzać, że rozpoczęło się szybkie wyłączanie i tablica znajduje się w stanie wyłączenia.
Zgodne architektury systemów
| Architektura | Zgodny z NEC 2020? | Sposób osiągnięcia wyłączenia | Wpływ na koszty |
|---|---|---|---|
| Elektronika mocy na poziomie modułu (mikroinwertery) | Tak – z natury zgodne | Mikroinwerter każdego modułu przestaje konwertować po odłączeniu zasilania prądem przemiennym w chwili rozpoczęcia wyłączania | Wysoki — mikroinwertery kosztują więcej w przeliczeniu na wat niż falowniki łańcuchowe |
| Optymalizatory mocy prądu stałego z falownikiem stringowym | Tak — jeśli optymalizatory obsługują zamykanie MLPE | Optymalizatory domyślnie ustawiają się w „bezpieczny” stan niskiego napięcia w przypadku utraty komunikacji z falownikiem | Umiarkowany — koszt optymalizatora dodany do systemu falownika stringowego |
| Falownik stringowy z urządzeniem do szybkiego wyłączania na poziomie stringu (SRSD) | Tak – jeśli SRSD spełnia wymagania 690.12 | Dedykowany moduł SRSD odcina ciąg DC na granicy układu po sygnale wyłączenia | Niższy niż MLPE — jeden SRSD na ciąg zamiast na moduł |
| Falownik stringowy, bez dodatkowych urządzeń | Nie — niezgodne z NEC 2020 | Łańcuchy prądu stałego pozostają pod pełnym napięciem; izolowana jest tylko strona AC | Nie dotyczy — niezgodny |
| Falownik hybrydowy ze zintegrowanym przetwornikiem szybkiego wyłączania | Tak – jeśli falownik posiada certyfikat UL 1741 SA z funkcją szybkiego wyłączania | Falownik zatrzymuje MPPT i wysyła sygnał wyłączenia do urządzeń po stronie macierzy | Podobnie jak ciąg + SRSD |
Urządzenia do szybkiego wyłączania na poziomie szeregowym (SRSD): ścieżka zoptymalizowana pod względem kosztów komercyjnych
W przypadku systemów komercyjnych z wieloma ciągami i preferowanymi falownikami szeregowymi optymalizatory na poziomie modułu w każdym module są drogie i zwiększają złożoność instalacji. Urządzenia do szybkiego wyłączania na poziomie łańcucha — po jednym na ciąg, instalowane na krawędzi układu — stanowią zoptymalizowaną pod względem kosztów alternatywę. Działają poprzez utrzymywanie zasilanego sygnału „zezwolenia” z falownika; gdy wyłącznik szybkiego wyłączania otwiera obwód prądu przemiennego, sygnał zezwolenia zostaje utracony, a bezpieczny styk SRSD otwiera łańcuch prądu stałego w ciągu milisekund.
SRSD są znacznie tańsze niż MLPE na moduł: typowy SRSD obsługuje jeden ciąg (10–25 modułów) za 80–150 USD za zainstalowanie, w porównaniu z 80–150 USD za moduł w przypadku optymalizatorów. W systemie o mocy 500 kWp z 250 modułami (zakładając, że moduły mają 2 kW i 25 w ciągu = 10 ciągów na falownik), różnica w kosztach może przekroczyć 30 000 USD po zainstalowaniu.
Wymagania dotyczące etykietowania i oznakowania
NEC 2020 wymaga specjalnego oznakowania w wielu punktach:
- Przełącznik szybkiego wyłączania: Etykieta „WYŁĄCZNIK SZYBKIEGO WYŁĄCZANIA SYSTEMU SOLARNEGO”, CZERWONE tło, litery co najmniej 3/8”.
- W tablicy: tabliczka informująca, że system ma możliwość szybkiego wyłączenia, umieszczona w miejscu widocznym z punktu dostępu na dach.
- Schemat systemu: w miejscu wyłącznika szybkiego wyłączania należy na stałe umieścić jednokreskowy schemat instalacji fotowoltaicznej.
- Urządzenie wskazujące: widoczne światło lub znak wskazujący stan „SYSTEM W SZYBKIM WYŁĄCZENIU”, gdy rozpoczęło się wyłączanie.
Szybkie zamknięcie w jurysdykcjach innych niż NEC
Poza Stanami Zjednoczonymi wymagania dotyczące szybkiego wyłączania są różne. Europejska norma IEC 60364-7-712 wymaga dostępnego odłącznika prądu przemiennego w punkcie przyłączenia do sieci, ale (w bieżących wydaniach) nie nakazuje redukcji napięcia w granicach układu do 30 V. Jednak kilka krajów europejskich wprowadziło poprawki krajowe wymagające urządzeń zabezpieczających na poziomie modułu lub łańcucha w przypadku nowych komercyjnych systemów dachowych. Na przykład niemiecka norma VDE-AR-E 2100-712 zawiera wymagania dotyczące „bezpiecznego niskiego napięcia” w układzie w warunkach awaryjnych.
W przypadku projektów na Bliskim Wschodzie i w Azji Środkowej ukierunkowanych na rynki eksportowe lub korzystających z kodów odnoszących się do USA, należy potwierdzić wymagania dotyczące szybkiego zamknięcia z lokalnymi władzami właściwymi (AHJ). Skontaktuj się z nami w celu omówienia specyfikacji sprzętu dla dowolnej jurysdykcji — nasze falowniki Sungrow posiadają certyfikaty IEC, CE i UL oraz są kompatybilne z głównymi systemami MLPE i SRSD w przypadku projektów zgodnych z NEC.
Wpływ na projekt systemu
Zgodność z funkcją szybkiego wyłączania powinna być uwzględniona w projekcie systemu od samego początku, a nie modernizowana po sprawdzeniu pozwolenia:
- Określ wymagania SRSD lub MLPE w zapytaniu ofertowym, aby wykonawcy wycenili prawidłowo
- Prowadzenie ciągów musi kończyć się w dostępnych skrzynkach łączących lub punktach mocowania na krawędzi układu w przypadku instalacji SRSD
- Na schemacie jednokreskowym przedstawionym do uzyskania pozwolenia należy uwzględnić wyłącznik szybkiego wyłączania
- Lista kontrolna uruchomienia musi obejmować test funkcji szybkiego wyłączania na żywo — patrz nasza przewodnik po liście kontrolnej uruchomienia
- Wymagania AFCI (przerywacz obwodu łukowego) zgodnie z normą NEC 2020, sekcja 690.11, mają zastosowanie jednocześnie z szybkim wyłączaniem — niektóre falowniki zawierają zintegrowany AFCI