Схема подключения солнечной распределительной коробки: расположение предохранителей, автоматических выключателей, устройств защиты от перенапряжения и разъединительных устройств

Введение

Схема подключения соединительной коробки солнечной энергетической системы показывает, как несколько фотоэлектрических цепочек поступают в соединительную коробку, проходят через устройство защиты цепочек, подключаются к положительной и отрицательной шинам, заземляются через устройство защиты от перенапряжений и подключаются к инвертору через автоматический выключатель постоянного тока. Другими словами, эта схема не только указывает направление проводов, но и поясняет, как взаимосвязаны процессы защиты, изоляции, заземления и организации выходных соединений.

Для инженеров-фотоэлектриков, EPC-команд, монтажников, дистрибьюторов и покупателей в сегменте B2B данный чертеж, как правило, является основным справочным документом, позволяющим проверить, подходит ли соединительная коробка для данного проекта. Наглядная схема помогает определить количество групп стрингов, конфигурацию предохранителей или автоматических выключателей, устройство защиты от перенапряжений (SPD) местоположение, номинальные параметры разъединителей, конструкцию кабельного ввода и схему подключения инвертора до того, как процесс закупки перейдет на следующий этап.

Основное внимание в данной статье уделяется интерпретации концептуальной схемы и выбору оборудования. Руководство по самостоятельной прокладке электропроводки не предоставляется. Окончательная электрическая прокладка, монтаж, испытания и ввод в эксплуатацию фотоэлектрической системы должны осуществляться в соответствии с местными электротехническими нормами и правилами и выполняться квалифицированными специалистами.

Что показывает схема подключения солнечного комбайнерного блока

Схематическое изображение соединительной коробки солнечной энергии иллюстрирует, как несколько групп цепочек солнечных панелей объединяются в один или несколько выходов постоянного тока перед подачей на инвертор. На этой схеме должны быть указаны положительные и отрицательные проводники от каждой группы фотоэлектрических цепочек, защитные устройства, назначенные для каждой входной клеммы, общие положительные и отрицательные шины (или клеммы) сбора тока, устройства защиты от перенапряжений, пути заземления, расположение разъединительных выключателей и подключение выходных кабелей.

Определение: Схема соединительной коробки солнечной панели представляет собой упрощённый чертёж электрической схемы, на котором обозначены основные входные, защитные, устройства защиты от перенапряжений, изоляционные, заземляющие и выходные цепи внутри соединительной коробки. Данная схема используется для проверки проекта, выбора оборудования, сбора данных, планирования технического обслуживания и устранения неисправностей.

Основная схема подключения выглядит следующим образом: фотоэлектрические цепочки → защита входа → шина / клеммы → устройство защиты от перенапряжения (SPD) → разъединитель постоянного тока → инвертор. На практике конкретная схема зависит от того, используются ли в проекте предохранители, выключатели постоянного тока, несколько выходов, модули мониторинга или отдельные внешние разъединители.

На хорошо составленных схемах также можно наглядно показать путь защиты от перенапряжений. Устройство защиты от перенапряжений (SPD) — это не просто обычный компонент внутри коробки; способ его подключения должен соответствовать схеме заземления системы, а номинальные параметры — быть совместимыми с напряжением фотоэлектрической системы. То же самое относится и к требованиям к автоматическому выключателю: он должен быть установлен в таком месте, чтобы обеспечить отключение выхода постоянного тока после стабилизации тока, и должен быть пригодным для работы в режиме переключения постоянного тока.

Схема расположения элементов в базовой соединительной коробке солнечной системы

На базовой схеме подключения соединительной коробки солнечной энергетической системы каждая цепочка фотоэлектрических модулей подключается через кабельные разъемы или группы разъемов. Положительный отводной провод обычно сначала проходит через последовательный предохранитель или автоматический выключатель постоянного тока, а затем подключается к положительной шине. Отрицательный отводной провод подключается к отрицательной шине или к разъёму отрицательного полюса. Затем объединенный выходной постоянный ток выходит из коробки и далее передаётся на вход инвертора.

В соответствии с конструкцией системы устройство SPD обычно устанавливается между проводником постоянного тока и заземляющей клеммой. Его функция заключается в отведении и отводе переходных перенапряжений от чувствительного оборудования, расположенного ниже по цепи. Заземляющая клемма также служит четкой точкой отсчета для корпуса и устройства защиты, что имеет решающее значение как для безопасности, так и для эффективности защиты от перенапряжений.

Автоматический выключатель постоянного тока располагается либо внутри распределительной коробки, либо непосредственно после выхода шин. При встраивании в шкаф он служит для оператора очевидной точкой разъединения в выходной цепи постоянного тока. При отдельной установке на электрической схеме все равно должно быть указано его расположение относительно распределительной коробки и инвертора.

Данную схему следует рассматривать скорее как инженерную концепцию, а не как описание монтажа на месте. Конкретные вопросы, такие как выбор кабеля, момент затяжки, проверка полярности, испытание изоляции, способ заземления и процедуры отладки, должны решаться в соответствии с проектной документацией, руководством по эксплуатации изделия и местными нормативными требованиями.

Схема подключения соединительной коробки с предохранителями и с автоматическими выключателями

При разработке схемы фотоэлектрических соединительных коробок выбор между плавким предохранителем и автоматическим выключателем является ключевым решением. Поскольку предохранитель отличается компактной конструкцией, низкой стоимостью и отлично подходит для защиты отдельных фотоэлектрических цепочек, он широко используется во многих фотоэлектрических соединительных коробках. Если требуется возможность сброса или более удобная изоляция цепочек, можно рассмотреть вариант использования автоматического выключателя. Однако конструкция автоматического выключателя должна быть специально адаптирована для фотоэлектрических систем постоянного тока.

При разработке схемы фотоэлектрических соединительных коробок выбор между плавким предохранителем и автоматическим выключателем является ключевым решением. Поскольку предохранитель отличается компактной конструкцией, низкой стоимостью и отлично подходит для защиты отдельных фотоэлектрических цепочек, он широко используется во многих фотоэлектрических соединительных коробках. Если требуется возможность сброса или более удобная изоляция цепочек, можно рассмотреть вариант использования автоматического выключателя. Однако конструкция автоматического выключателя должна быть специально адаптирована для фотоэлектрических систем постоянного тока.

С точки зрения закупок эта часть на рисунке соответствует техническому заданию на компонент. Заказчик должен подтвердить входной номер, номинальный ток струны, максимальное напряжение системы, выходной ток, степень защиты корпуса, кабельный интерфейс, а также необходимость наличия функций мониторинга. При оценке этих компонентов фотоэлектрической соединительной коробки их следует рассматривать как единое целое, а не выбирать в качестве отдельных элементов.

Где SPD размещается на схеме фотоэлектрического соединительного ящика

Устройства защиты от перенапряжений (SPD) обычно устанавливаются вблизи шин или на выходе фотоэлектрической соединительной коробки для защиты цепи постоянного тока от переходных перенапряжений. Такие перенапряжения могут возникать в результате молниевых разрядов, операций с коммутационными устройствами или воздействия на наружные кабели, проложенные на большие расстояния. Для крышных солнечных батарей, наземных солнечных электростанций и установок в районах, подверженных ударам молнии, выбор устройств защиты от перенапряжений следует рассматривать как ключевую часть проекта соединительной коробки, а не как дополнительное оборудование.

На упрощённой схеме фотоэлектрической распределительной коробки устройство защиты от скачков напряжения постоянного тока обычно подключается между положительной и отрицательной линиями и заземляющим проводом или заземлением в соответствии со схемой заземления и конструкцией системы. Конкретный способ подключения зависит от того, заземлена ли фотоэлектрическая система, от топологии инвертора, а также от применимых электротехнических стандартов.

Номинальные параметры устройства защиты от перенапряжений (SPD) должны соответствовать максимальному напряжению системы постоянного тока. Оборудование, рассчитанное на более низкие напряжения, не следует устанавливать в фотоэлектрические соединительные коробки с напряжением 1000 В или 1500 В. На схеме также должно быть указано, что устройство защиты от перенапряжений имеет надежный путь заземления, поскольку некачественное заземление может снизить эффективность защиты от перенапряжений.

Положение разъединителя постоянного тока на схеме подключения солнечной распределительной коробки

Отключатель постоянного тока служит точкой разъединения для объединенного выхода постоянного тока. В фотоэлектрической соединительной коробке, оснащенной отключателем, это разъединяющее устройство обычно устанавливается после входного комбайнера струн и перед выходным кабелем, ведущим к инвертору. Это позволяет размыкать цепь объединения, что обеспечивает более безопасное проведение осмотров, технического обслуживания или аварийного отключения.

Отключатель постоянного тока отличается от обычного выключателя переменного тока. Его номинальные параметры должны соответствовать требованиям системы в отношении напряжения постоянного тока, непрерывного тока и категории переключения. В фотоэлектрической системе напряжение холостого хода может быть очень высоким (особенно в условиях низких температур), поэтому номинальные параметры разъединительного выключателя должны определяться исходя из максимального напряжения, которое может достигать фотоэлектрическая батарея.

В некоторых проектах используется встроенный разъединитель постоянного тока внутри соединительной коробки. В других случаях разъединитель постоянного тока устанавливается отдельно — рядом с инвертором или в другой необходимой точке развязки. На наглядной схеме должно быть показано, какой подход был выбран и как выход соединительной коробки соотносится с разъединителем.

Рекомендации по подключению солнечных распределительных коробок на 1000 В и 1500 В

Напряжение системы определяет общие технические характеристики соединительной коробки. При проектировании солнечной соединительной коробки с номинальным напряжением 1000 В выбранные компоненты (включая предохранители, держатели предохранителей, автоматические выключатели, устройства защиты от перенапряжений, разъединители, клеммные колодки, кабельные герметичные соединения, и т. д.) должны иметь номинальное напряжение 1000 В постоянного тока (DC), а также соответствовать требованиям к изоляционным расстояниям. Для соединительной коробки на 1500 В постоянного тока, как правило, требуются более строгие требования и меры контроля в отношении электрических зазоров, путевых расстояний, согласования изоляции и сертификации компонентов.

Поэтому уровень напряжения следует как можно раньше четко указать на чертежах. Если эта информация отсутствует, то даже если чертежи кажутся полными, они могут не соответствовать требованиям к закупке. Например, две соединительные коробки могут быть обозначены как имеющие по четыре входных клеммы для фотоэлектрических цепочек и по одной выходной клемме, но одна из них может быть пригодной для коммерческой крышной системы на 1000 В, в то время как другая специально разработана для крупномасштабного проекта на 1500 В.

При одинаковой мощности высоковольтная система позволяет снизить силу тока и использовать более длинные цепочки, однако при этом предъявляет более высокие требования к изоляции, защите, подавлению дуги и технической документации. Покупателям не следует полагать, что для модернизации низковольтной соединительной коробки достаточно просто заменить какой-либо видимый компонент.

Примеры схем подключения в зависимости от количества строк

Количество струнных узлов — один из наиболее наглядных параметров на чертеже. Его нельзя выбирать, ориентируясь исключительно на внешний вид. Выбор комбайнерной коробки на 2, 4, 6 или 8 цепочек зависит от конструкции входа инвертора, тока в одной цепочке, максимального напряжения системы, прокладки кабеля, планировки объекта и требований к техническому обслуживанию.

Упрощённая схема расчёта количества струн может помочь покупателям точно донести свои требования до поставщика, однако окончательная конфигурация всё равно должна пройти инженерную экспертизу. В приведённом ниже примере описана типичная логика компоновки, однако это не является универсальным руководством по проектированию.

Схема 2-струнной солнечной соединительной коробки

Двухцепочечная схема широко используется в небольших системах, где две фотоэлектрические цепочки соединяются для формирования одной выходной линии. На принципиальной схеме обычно показаны: две положительные входные линии (через предохранители или автоматические выключатели), две отрицательные входные линии, подключенные к отрицательной шине, устройство защиты от перенапряжений (SPD), клемма заземления и выход постоянного тока, ведущий к инвертору.

Схема 4-жильного солнечного соединительного блока

4-канальная фотоэлектрическая соединительная коробка широко используется в проектах, сочетающих жилое и коммерческое назначение, а также в небольших коммерческих проектах, реализуемых на крышах зданий. При относительно простой конструкции коробка обеспечивает большее количество входных интерфейсов для цепей струн. На принципиальной схеме должно быть чётко указано, объединяются ли все 4 цепи струн и выводятся ли они в виде одного выхода, или же предусмотрены независимые выходы для различных входных портов MPPT инверторов.

Схема соединительной коробки для 6- и 8-струнных фотоэлектрических панелей

В коммерческих системах, устанавливаемых на крышах или на земле, чаще всего используются 6-цепочечные или 8-цепочечные фотоэлектрические соединительные коробки. По мере увеличения количества цепочек все большее значение приобретают такие аспекты, как защита входов, прокладка кабелей, управление теплоотводом и каналы технического обслуживания, поэтому обозначения на этих схемах также должны быть более четкими.

Конфигурации «4 входа — 2 выхода» / «4 входа — 4 выхода»

При решении вопросов, связанных с инверторами или прокладкой кабелей, иногда возникает необходимость объединить четыре входных клеммы в две выходные. В таких случаях можно использовать фотоэлектрическую соединительную коробку с конфигурацией «4 входа — 2 выхода». Конструкция «4 входа – 4 выхода» позволяет сохранить независимые выходы цепочек или удовлетворить конкретные требования проекта к мониторингу и входам инвертора. При выборе конфигурации следует руководствоваться проектными требованиями инвертора, а не просто выбирать на основе изображений в каталоге продукции.

Распространенные ошибки при прокладке электропроводки, повышающие риск возникновения пожара

Пожарная безопасность соединительных коробок для солнечных батарей зависит от правильного инженерного проектирования и качества монтажа на объекте. Схематическое изображение помогает снизить вероятность ошибок, поскольку содержит справочную информацию для монтажников и инспекторов по вопросам полярности, защиты, заземления и изоляции. Однако одна только схема не может заменить инструкции по эксплуатации изделия, испытания или соблюдение нормативных требований.

К чистым проблемам относятся: использование автоматических выключателей переменного тока в цепях постоянного тока, выбор предохранителей с несоответствующим номиналом, ослабленные клеммы, использование кабелей слишком малого сечения, нарушение полярности, отсутствие устройств защиты от перенапряжений, выбор устройств защиты от перенапряжений с несоответствующим номиналом, а также ослабленные или неправильно заземленные корпуса. В условиях высоких температур плохая вентиляция или чрезмерно высокая температура окружающей среды также могут привести к перегреву внутренней части коробки.

При поиске и устранении неисправностей в соединительной коробке солнечной электростанции необходимо сопоставить принципиальную схему с фактической компоновкой коробки, маркировкой клемм, номинальными параметрами защитных устройств и протоколами испытаний. Любые признаки перегрева, изменения цвета, плавления изоляционного слоя, проникновения влаги, ослабления соединений или неоднократного перегорания предохранителей следует рассматривать как проблемы, требующие технического обслуживания, и они должны быть проверены квалифицированным персоналом.

Как разобраться в схеме фотоэлектрического комбайнерного блока перед покупкой

Перед приобретением фотоэлектрической соединительной коробки отдел закупок должен использовать принципиальную схему в качестве контрольного списка для проверки технических характеристик. Цель заключается не только в том, чтобы убедиться в наличии достаточного количества входных портов на соединительной коробке, но и в том, чтобы гарантировать её совместимость с конструкцией фотоэлектрической батареи, конструкцией инвертора, схемой защиты, условиями монтажа и требованиями сертификации.

На чертежах также должно быть указано, требует ли проект схемы на основе предохранителей, фотоэлектрической соединительной коробки с автоматическими выключателями или конфигурации “предохранители плюс разъединительные выключатели”. При наличии требований к мониторингу следует включить информацию о расположении датчиков тока, интерфейсов связи или модулей мониторинга. Кроме того, если к проекту предъявляются требования по сертификации, доступу на рынок или подключению к общественной электросети, эти детали необходимо уточнить до составления коммерческого предложения.

Контрольный список для покупателя:

• Количество фотоэлектрических цепочек и то, объединены ли их выходы или разделены.
• Ток на входе на каждую цепочку и общий ток на выходе.
• Максимальное напряжение в системе, например 600 В, 1000 В или 1500 В постоянного тока.
• Требования к предохранителям или автоматическим выключателям и требуемые номинальные значения постоянного тока.
• Требования к SPD, номинальное напряжение и схема заземления.
• Требования к разъединителю / изолирующему устройству и указание того, является ли оно внутренним или внешним.
• Степень защиты корпуса по стандарту IP и условия окружающей среды при эксплуатации на открытом воздухе.
• Кабельный ввод, тип разъема и направление ввода кабеля.
• Расположение заземляющих клемм и требования к заземлению корпуса.
• Требования к мониторингу, маркировке, чертежам и документации.
• Требование о сертификации, одобрении рынком или разрешении на эксплуатацию.

При отправке коммерческого предложения в компанию OOHMAGE просим указать количество струнных массивов, напряжение, ток, требования к защите, степень защиты корпуса, предпочтительный вариант кабельного ввода, а также любые требования к сертификации. Это позволит поставщику правильно сконфигурировать фотоэлектрическую соединительную коробку и избежать предложения универсальной модели, которая может оказаться несовместимой.

Заключительные мысли

Схема подключения солнечной распределительной коробки — это гораздо больше, чем просто эскиз подключения: она служит важным техническим справочным документом, подтверждающим правильность интегрированной компоновки фотоэлектрических цепочек, устройств защиты от перегрузки по току (предохранителей или автоматических выключателей), шинопроводов, устройств защиты от перенапряжений (SPD), систем заземления, разъединительных выключателей и выходов инверторов в единую систему защиты и изоляции, соответствующую нормативным требованиям.  

Выбор подходящей соединительной коробки для фотоэлектрической системы требует тщательной оценки ряда взаимосвязанных параметров: номинального напряжения и тока системы, количества фотоэлектрических цепочек, конфигурации выхода, условий окружающей среды, в которых будет эксплуатироваться коробка, типа и номинальной мощности защиты от перегрузки по току, технических характеристик устройств защиты от перенапряжения (SPD), расположения и типа разъединителя, а также требований к документации. Четкая, точная и соответствующая стандартам схема подключения значительно снижает неоднозначность при закупке и позволяет провести тщательную, ориентированную на безопасность экспертизу проекта до начала монтажа.  

Для выбора в соответствии с конкретным проектом, OOHMAGE предлагает индивидуальные конфигурации соединительных коробок, разработанные с учетом количества цепочек, напряжения и тока системы, схемы защиты (на основе предохранителей или автоматических выключателей), класса и номинальных характеристик устройств защиты от перенапряжений (SPD), типа и расположения разъединителя, степени защиты корпуса по стандартам IP/NEMA, а также требований региональных рынков. Пожалуйста, предоставьте основные электрические характеристики и условия конкретного применения, чтобы получить техническую рекомендацию, основанную на технических характеристиках.

Часто задаваемые вопросы по схеме подключения солнечной распределительной коробки

Какова основная схема подключения солнечной соединительной коробки?

На основной схеме подключения соединительной коробки видно, что она начинается с положительной и отрицательной входных клемм фотоэлектрической цепочки. Положительная входная клемма обычно проходит через предохранитель или автоматический выключатель постоянного тока, а затем подключается к положительной шине. Отрицательный провод подключается к отрицательной шине или клеммной колодке. Данная схема также включает устройства защиты от перенапряжений (SPD), заземляющие соединения, разъединительные выключатели постоянного тока и выходные линии, ведущие к инвертору.

Нужна ли каждой солнечной системе соединительная коробка?

Это не всегда так. Если система содержит лишь несколько групп стрингов, а инвертор уже оснащён соответствующим входным интерфейсом и функциями защиты, отдельная соединительная коробка может не потребоваться. Однако когда возникает необходимость в объединении, защите, изоляции, мониторинге или прокладке длинных кабельных линий для нескольких групп стрингов, роль соединительной коробки становится особенно важной.

В солнечной распределительной коробке следует использовать предохранители или автоматические выключатели?

Обе схемы являются приемлемыми. Схема на основе плавких предохранителей отличается компактностью и широко используется для защиты фотоэлектрических цепей; в то же время схема на основе автоматических выключателей в некоторых конструкциях позволяет осуществлять сброс, а также более удобна для отключения цепей. Независимо от того, какая схема будет выбрана, выбранное оборудование должно соответствовать требуемым номинальным параметрам с точки зрения напряжения и тока фотоэлектрической системы постоянного тока, а также условий эксплуатации.

Где следует устанавливать SPD в соединительной коробке фотоэлектрической системы?

С концептуальной точки зрения устройство SPD устанавливается в месте, где оно может защитить цепь постоянного тока от переходных перенапряжений, как правило, между линиями постоянного тока и цепью заземления в соответствии с проектом системы. Точное расположение должно соответствовать инструкции по эксплуатации изделия, способу заземления и требованиям электротехнических норм.

В чём заключается разница между солнечной соединительной коробкой и распределительной коробкой?

Распредельная коробка в основном служит для обеспечения точек подключения. Фотоэлектрическая соединительная коробка специально предназначена для объединения фотоэлектрических цепочек. Обычно она включает в себя устройства защиты, токосборники или клеммы, устройства защиты от перенапряжений (SPD), устройства заземления, а иногда также разъединители постоянного тока или функции мониторинга.

Какая информация необходима для заказа индивидуальной распределительной коробки для фотоэлектрической системы?

Как правило, поставщику необходимо знать количество цепочек, максимальное напряжение в системе, входной ток на каждую цепочку, выходной ток, предпочтительный тип предохранителя или автоматического выключателя, требования к устройствам защиты от перенапряжения (SPD), требования к разъединителю, степень защиты корпуса по стандарту IP, способ прокладки кабеля, требования к мониторингу, язык маркировки, а также требования к сертификации или требования рынка. Перед публикацией или составлением коммерческого предложения следует уточнить точные данные о модели OOHMAGE, наличие сертификатов и наличие товара в наличии.