Комбинатор струн постоянного тока: руководство по выбору коммерческой солнечной энергии

Блок объединения цепей постоянного тока (SCB) является одним из наиболее игнорируемых компонентов баланса системы в коммерческих солнечных проектах, однако он находится на критическом стыке: объединении нескольких цепей фотоэлектрических цепей в один или несколько выходов постоянного тока, которые питают инвертор. Неправильный выбор объединительного блока приводит к сбоям предохранителей, замыканиям на землю, дуговым замыканиям и сбоям координации защиты, которые могут остановить работу установки на несколько дней и привести к аннулированию гарантии на инвертор.

В этом руководстве рассматривается архитектура блока сумматора, методология определения размеров предохранителей, функции защиты, номиналы корпусов, требования к мониторингу и спецификации закупок, которые отличают надежный SCB от пассивного устройства.

Что такое соединительный блок для струн постоянного тока и когда он вам нужен?

Блок объединения цепей постоянного тока объединяет несколько цепей солнечной цепочки (каждая со своим собственным предохранителем или выключателем защиты от перегрузки по току) в одну шину постоянного тока, а затем подает эту шину на вход постоянного тока инвертора цепочки или центрального инвертора. Струнные инверторы мощностью выше 100 кВт обычно включают в себя встроенные входы MPPT со встроенной защитой от перегрузки по току, что делает внешний SCB резервным для стандартных развертываний цепных инверторов. Тем не менее, SCB по-прежнему играют важную роль в:

• Центральные инверторные установки: Центральный инвертор мощностью 1000–5000 кВА требует 24–72 строковых входов; SCB, монтируемые на месте, сокращают прокладку кабелей постоянного тока и упрощают локализацию неисправностей.
• Системы постоянного тока 1500 В: Для цепей на 1500 В требуются предохранители и разъединители постоянного тока на 1500 В соответствующего номинала — не все инверторы цепей могут работать с ними без промежуточного сумматора.
• Удаленные наземные массивы: Если расстояние между цепочкой и инвертором превышает 100 м, SCB, монтируемый на месте, снижает потери в кабеле постоянного тока и падение напряжения.
• Мониторинг в масштабе предприятия: Когда в соответствии со спецификациями владельца по эксплуатации и техническому обслуживанию требуется мониторинг тока каждой цепочки, интеллектуальные SCB предоставляют эти данные без модернизации инверторов.

Анатомия блока объединителя струн: ключевые компоненты

Понимание внутренней архитектуры поможет вам выбрать правильный SCB для вашего приложения:

• Держатели струнных предохранителей: Каждый строковый вход заканчивается держателем предохранителя положительной стороны (и, возможно, отрицательной стороны). Тип предохранителя должен быть рассчитан на использование постоянного тока (не переменного тока) и соответствовать классу напряжения системы (1000 В или 1500 В постоянного тока).
• Шины постоянного тока: Медные шины, рассчитанные на комбинированный ток короткого замыкания (Isc × количество цепочек). Неправильный размер шины приводит к появлению горячих точек и повреждению изоляции.
• Отключение постоянного тока (выключатель нагрузки): Позволяет изолировать выход сумматора для технического обслуживания. Должен быть рассчитан как минимум на 1,25 × максимальный выходной ток сумматора под нагрузкой.
• Устройство защиты от перенапряжения (УЗП): УЗИП постоянного тока типа II на выходной шине для защиты от грозовых разрядов и переходных процессов. IEC 62305 требует SPD в первой точке соединения массива.
• Текущий мониторинг (опционально): Датчики тока на эффекте Холла (ТТ) на каждом входе цепочки, питающие регистратор данных или интерфейс RS485 Modbus RTU для мониторинга каждой цепочки.
• Корпус: Корпус из стекловолокна или стали с порошковым покрытием класса IP65 или IP66 для эксплуатации на открытом воздухе.

Выбор предохранителей цепочки постоянного тока: метод IEC 60269-6

Неправильный размер предохранителя является наиболее распространенной ошибкой конструкции SCB. IEC 60269-6 (предохранители постоянного тока для фотоэлектрических систем) определяет методологию:

Fuse rating selection:
  1. Isc(STC) of string = module Isc × 1 (series string, so = module Isc)
  2. Minimum fuse rating: I_fuse ≥ 1.25 × Isc(STC)  [IEC 62548]
  3. Maximum fuse rating: I_fuse ≤ I_module_max_series_fuse (from module datasheet)
  4. Verify: I_fuse ≤ 2.0 × Isc(STC) — larger fuses may not trip on reverse current

Example — LONGi Hi-MO 7 575W:
  Isc = 14.09 A, Max series fuse = 25 A
  Minimum fuse: 1.25 × 14.09 = 17.6 A → use 20 A fuse
  Maximum fuse: min(25 A, 2.0 × 14.09 = 28.18 A) → 25 A acceptable
  Select: 20 A, 1,000 V DC gPV fuse (IEC 60269-6 type)

Для систем на 1500 В убедитесь, что предохранители имеют номинал ≥1500 В постоянного тока. Стандартные предохранители постоянного тока на 1000 В катастрофически выходят из строя в системах с напряжением 1500 В — эта ошибка стала причиной пожаров во многих проектах коммунального хозяйства.

Сравнение спецификаций объединительного блока

Класс корпуса и экологические соображения

Корпус SCB должен выдерживать условия установки в течение всего 25-летнего срока службы:

• IP65 минимум для наружного монтажа на крыше или на земле. IP66 рекомендуется в условиях сильного дождя или высокой запыленности.
• НЕМА 4X (Рынок США) — эквивалент IP66 с дополнительной коррозионной стойкостью; рекомендуется для прибрежных участков в пределах 1 км от соленой воды.
• Диапазон рабочих температур: Укажите минимум от –25°C до +70°C. В жаркие дни внутренняя температура SCB, установленных в пустыне, может достигать 65°C — проверьте термическое снижение номинальных характеристик предохранителей и шин при повышенной температуре.
• Устойчивые к УФ-излучению материалы: Корпуса из стекловолокна (GRP) превосходят окрашенную сталь в условиях высокого УФ-излучения; стальные корпуса требуют горячего цинкования и порошкового покрытия для обеспечения 25-летней устойчивости к коррозии.

Обнаружение замыкания на землю и соображения по поводу дугового замыкания

NEC 690.5 (США) требует обнаружения и отключения замыкания на землю (GFDI) для фотоэлектрических систем. SCB часто является наиболее практичным местом для внедрения GFDI на центральных инверторных установках, поскольку он позволяет изолировать неисправность каждого массива без отключения всего инвертора.

В системах напряжением 1500 В распространены незаземленные (плавающие) архитектуры постоянного тока. Для этого требуются устройства контроля изоляции (IMD), которые непрерывно измеряют сопротивление изоляции между массивом постоянного тока и землей. IMD должен отключаться при ≤50 кОм (для систем >100 кВт) согласно IEC 62109-2. Укажите SCB с возможностью монтажа IMD ​​и выходом RS485, если ваш инвертор не оснащен встроенным контролем изоляции.

Устройство прерывания цепи при дуговом замыкании (AFCI) согласно NEC 690.11 требуется для всех фотоэлектрических систем в США, начиная с NEC 2017. Убедитесь, что выбранный вами SCB совместим с функцией AFCI инвертора — некоторые реализации требуют, чтобы SCB включал в себя трансформатор тока для обнаружения дуги.

Контрольный список спецификаций закупок для распределительных коробок постоянного тока

При отправке запроса на предложение (RFQ) для SCB включите следующие технические данные, чтобы обеспечить сопоставимое сравнение:

• Напряжение постоянного тока системы: 1000 В или 1500 В (номинальное и максимальное)
• Количество струнных входов на SCB и максимальный ток струны (А)
• Общий выходной ток сумматора (А) и требуемый размер кабельного ввода/вывода
• Тип и номинал предохранителя на цепочку (согласно IEC 60269-6)
• Требования к УЗИП постоянного тока: Тип II, Ucpv ≥ 1,3× Voc(STC) × 1,25
• Класс защиты: IP65/IP66/NEMA 4X
• Диапазон рабочих температур
• Мониторинг: ток каждой цепочки, состояние УЗИП, сигнализация открытой двери.
• Протокол связи: Modbus RTU RS485 или Ethernet TCP/IP.
• Сертификация: IEC 62109-1, UL 1741 (США), CE (ЕС) или соответствующий рыночный стандарт.
• Гарантия: минимум 5 лет на все компоненты.

Компания Econo Solar закупает сертифицированные IEC объединительные коробки постоянного тока от квалифицированных производителей по конкурентоспособным ценам на условиях франко-завод. Мы можем предоставить стандартные конфигурации или работать с вашей командой инженеров над индивидуальным количеством строк и спецификациями мониторинга.

Вывод: с самого начала укажите правильный SCB

Ошибки в спецификации блока сумматора дешево исправить на бумаге и дорого исправить в полевых условиях. Потратив 30 минут на расчет номинала предохранителя, подтверждение степени IP корпуса для вашего климата и проверку номиналов 1000 В против 1500 В для всех компонентов, вы предотвратите наиболее распространенные сбои в полевых условиях.

Для проектов коммунального масштаба, требующих построчного мониторинга, заложите в бюджет интеллектуальные SCB — надбавка в размере 800–900 долларов США за единицу окупается в течение 12 месяцев за счет более раннего обнаружения неисправностей и снижения затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание грузовиков.

Вам нужно приобрести объединители струн постоянного тока для вашего следующего проекта? Свяжитесь с Econo Solar для получения технических характеристик и заводских цен. — мы поставляем сертифицированные IEC и UL SCB с полной технической документацией.