So dimensionieren Sie einen Solarkombinationsschrank für 1,5 MW große Versorgungsbetriebe: Prüfliste für Sicherungsstromstärken, Strombelastbarkeit der Sammelschiene und Spannungsabfall

Wichtige Richtlinien zur Dimensionierung von Solar-Combiner-Schränken in großtechnischen Anwendungen

Der Erfolg eines 1,5-MW-Versorgungssolarparks hängt stark von richtig dimensionierten solar-Combiner-Schränken . Diese kritischen Komponenten dienen als zentrale Sammelpunkte für mehrere photovoltaische Stränge, wodurch ihre korrekte Spezifizierung für die Systemleistung und -sicherheit von entscheidender Bedeutung ist. Bei der Dimensionierung eines Solarkombinationskabinetts müssen Ingenieure verschiedene technische Parameter sorgfältig berücksichtigen, darunter die maximale Systemspannung, Kurzschlussstromfestigkeit und Umweltfaktoren, die die Installation beeinflussen.

Ein gut konzipiertes Solarkombinationskabinett gewährleistet nicht nur eine optimale Energieerfassung, sondern bietet auch wesentliche Schutzfunktionen, die Ihre Investition sichern. Dieser umfassende Leitfaden führt Sie durch die entscheidenden Aspekte bei der Dimensionierung von Kombinatoren für großtechnische Installationen und hilft Ihnen, häufige Fehlerquellen zu vermeiden und die Systemeffizienz zu maximieren.

Grundlegende Komponenten und Spezifikationen eines Solarkombinationskabinetts

Kernkomponenten eines Solarkombinationskabinetts

Der Solarkombinatorschrank beherbergt mehrere wesentliche Komponenten, die zusammenarbeiten, um PV-String-Stränge effizient zu sammeln und zu schützen. Die Hauptstromschiene dient als Sammelpunkt für die elektrische Leistung, während Sicherungen den Überstromschutz für einzelne Stränge bereitstellen. Zusätzliche Komponenten umfassen Überspannungsschutzgeräte, Trennmittel und Überwachungsgeräte, falls spezifiziert.

Die Schutzart der Schrankschale muss an die Einbausituation angepasst sein und erfordert typischerweise NEMA 4X oder besser für Außenanlagen. Die interne Anordnung muss eine ordnungsgemäße Wärmeabfuhr ermöglichen und ausreichend Platz für Wartungspersonal bieten.

Technische Spezifikationen und Anforderungen an die Auslegung

Bei der Auswahl eines Solarkombinationskastens müssen mehrere entscheidende Kennwerte berücksichtigt werden. Die maximale Systemspannung muss die höchstmögliche Leerlaufspannung im System übersteigen, einschließlich temperaturbedingter Spannungsanstiege. Die Stromtragfähigkeiten von Sammelschienen und Anschlüssen müssen 125 % des maximalen Dauerstroms gemäß den Anforderungen der NEC aufnehmen können.

Spannungsabfallberechnungen über die Komponenten des Kombinationskastens sollten durchgeführt werden, um die Systemeffizienz sicherzustellen. Im Allgemeinen sollte der gesamte Spannungsabfall von den String-Eingängen bis zum Kombinationsausgang unter Volllastbedingungen 1 % nicht überschreiten.

Berechnung der Sicherungsleistungen und Schutzanforderungen

Methode zur Dimensionierung von String-Sicherungen

Die richtige Sicherungsauslegung beginnt mit der Berechnung der maximalen Seriensicherungs-Nennstromstärke (MSFR) der verwendeten Solarmodule. Die ausgewählte Sicherung muss gegen Rückwärtsstrom schützen und gleichzeitig den normalen Betriebsstrom ungehindert fließen lassen. In der Regel werden Sicherungen mit dem 1,56-fachen Kurzschlussstrom (Isc) des Moduls ausgelegt, um Umwelteinflüsse zu berücksichtigen.

Bei der Auswahl von Sicherungen muss die Temperaturableitung berücksichtigt werden, da ihre Stromtragfähigkeit bei höheren Temperaturen abnimmt. Bei großtechnischen Installationen sollte die Sicherungsauswahl die höchste erwartete Umgebungstemperatur sowie den Temperaturanstieg im Schaltschrank berücksichtigen.

Überstromschutzeinstellung

Die Koordination des Schutzes stellt sicher, dass Sicherungen bei Fehlerbedingungen in der richtigen Reihenfolge ansprechen. Der Hauptschutz des Ausgangskreises muss korrekt auf die Strangsicherungen abgestimmt sein, um Selektivität zu gewährleisten. Dies verhindert Fehlauslösungen und ermöglicht es, Fehler auf den kleinstmöglichen Bereich der Anlage zu begrenzen.

Moderne Solarkombinationskästen enthalten häufig fortschrittliche Überwachungsfunktionen, die Betreiber vor Erreichen von Überstrombedingungen warnen können, bevor eine Sicherung auslöst. Diese prädiktive Funktion trägt zur Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit bei und reduziert Wartungskosten.

Richtlinien zur Stromtragfähigkeit von Sammelschienen und zur Dimensionierung von Leitern

Anforderungen an die Stromtragfähigkeit der Haupt-Sammelschiene

Die Haupt-Sammelschiene muss so dimensioniert sein, dass sie den Gesamtstrom aller angeschlossenen Strings unter Berücksichtigung angemessener Sicherheitsmargen tragen kann. Die NEC-Vorschriften schreiben vor, dass Dauerstrom nicht mehr als 80 % der Busrating betragen darf. Bei einer 1,5-MW-Anlage ist besondere Sorgfalt auf die Stromverteilung und Wärmeabfuhr innerhalb des Kabinetts zu legen.

Die Auswahl des Busmaterials beeinflusst sowohl die Stromtragfähigkeit als auch die Kosten. Während Kupfer eine hervorragende Leitfähigkeit bietet, können Aluminium-Busleiter mit geeigneter Beschichtung eine kosteneffiziente Lösung darstellen, wenn sie korrekt für die jeweilige Anwendung dimensioniert sind.

Gesichtspunkte zu Klemmen und Leitern

Bei der Klemmenauswahl müssen sowohl elektrische als auch mechanische Anforderungen berücksichtigt werden. Die Klemmen müssen für die maximale Systemspannung ausgelegt sein und dimensioniert werden, um die gewählte Leiterquerschnittsgröße aufzunehmen. Mechanische Festigkeit ist besonders wichtig bei Außeninstallationen, wo thermisches Zyklen die Verbindungen belasten können.

Die Dimensionierung der Leiter im Solarkombinationskasten muss eine Strombelastbarkeitsminderung aufgrund von Umgebungstemperatur und Leitungsfüllgrad berücksichtigen. Alle Leiter sollten basierend auf 125 % des maximalen Dauerstroms ausgewählt werden, den sie führen werden.

Spannungsabfallanalyse und Systemeffizienz

Berechnung des gesamten Spannungsabfalls

Der Spannungsabfall innerhalb des Solarkombinationskastens beeinflusst die Gesamtsystemeffizienz und muss sorgfältig gemanagt werden. Der gesamte Spannungsabfall von den String-Eingängen bis zum Kombinerausgang sollte unter Berücksichtigung aller Verbindungspunkte und Leiter berechnet werden. Jeder Verbindungspunkt verursacht typischerweise einen Spannungsabfall von 0,1 bis 0,2 Volt bei Volllast.

Fortgeschrittene Modellierungssoftware kann helfen, den Spannungsabfall unter verschiedenen Betriebsbedingungen vorherzusagen, sodass Konstrukteure die Auswahl und Anordnung der Komponenten für maximale Effizienz optimieren können.

Techniken zur Effizienzoptimierung

Mehrere Techniken können eingesetzt werden, um den Spannungsabfall zu minimieren und die Systemeffizienz zu verbessern. Die Verwendung größerer Leiter als minimal erforderlich, die Implementierung paralleler Busanordnungen und die Optimierung der Leiterführung können alle zu geringeren Verlusten beitragen. Die zusätzlichen Materialkosten rechtfertigen sich oft durch eine verbesserte Systemleistung über die gesamte Lebensdauer der Installation.

Regelmäßige Thermografie und Messung des Übergangswiderstands helfen dabei, die optimale Effizienz aufrechtzuerhalten, indem sie sich entwickelnde Probleme ermitteln, bevor sie die Leistung erheblich beeinträchtigen.

Umwelt- und Installationsaspekte

Temperatureinsatzstrategien

Ein effektives Temperaturmanagement ist entscheidend für die Langlebigkeit und Leistung von Solarkombinationskästen. Die Belüftung des Kabinetts muss so ausgelegt sein, dass die Innentemperatur innerhalb akzeptabler Grenzwerte für alle Komponenten gehalten wird. Dazu können je nach Installationsstandort Lüftungsöffnungen, Ventilatoren oder Klimasteuerungssysteme erforderlich sein.

Temperaturüberwachungssysteme können frühzeitig auf Probleme beim Kühlsystem oder unerwartete Wärmeansammlungen hinweisen, sodass vorbeugende Wartungsmaßnahmen ergriffen werden können, bevor es zu Schäden an Komponenten kommt.

Mechanische Installationsanforderungen

Der Montageort des Kabinetts muss hinsichtlich Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten, Schutz vor mechanischer Beschädigung und optimaler Kabelverlegung berücksichtigt werden. Um den Kasten herum müssen gemäß den Vorschriften der Elektrotechnik ausreichende Arbeitsabstände eingehalten werden. Die Montagekonstruktion muss das Gewicht des Kabinetts sowie zusätzliche Lasten durch Eis- oder Schneeansammlung bei Außeninstallationen tragen können.

Bei der Installationsplanung sollten Vorkehrungen für eine spätere Erweiterung und den Wartungszugang getroffen werden. Dies kann die Auswahl der Schranksgröße und die Entscheidung über den Montageort beeinflussen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Faktoren bestimmen die erforderliche Größe eines Solarkombinationsschranks?

Die Größe eines Solarkombinationsschranks wird durch mehrere entscheidende Faktoren bestimmt, darunter die Anzahl der Eingangskreise, die maximale Systemspannung, die erforderliche Gesamtstromkapazität, der Platzbedarf für Schutzeinrichtungen sowie die notwendigen Freiräume für Wartungszugänge. Auch Umgebungsbedingungen und zukünftige Erweiterungsanforderungen beeinflussen die Auswahl der Schranksgröße.

Wie oft sollten Solarkombinationsschränke überprüft werden?

Regelmäßige Inspektionen von Solarkombinationsschränken sollten mindestens jährlich durchgeführt werden, wobei in rauen Umgebungen häufigere Inspektionen empfohlen werden. Thermografie, Messung des Übergangswiderstands an Verbindungen sowie visuelle Prüfungen der Komponenten sollten Teil der Wartungsroutine sein, um optimale Leistung und Sicherheit sicherzustellen.

Welche Anzeichen deuten darauf hin, dass ein Solarkombinationskasten unterdimensioniert ist?

Häufige Anzeichen dafür, dass ein Solarkombinationskasten unterdimensioniert ist, sind übermäßige Innentemperaturen, häufiges Ansprechen von Leistungsschaltern oder Sicherungen, sichtbare Hitzeschäden an Bauteilen und Spannungsabfälle, die über den Konstruktionsspezifikationen liegen. Eine regelmäßige Überwachung kann helfen, diese Probleme zu erkennen, bevor es zu Systemausfällen kommt.