چگونگی تعیین اندازه کابینت ترکیبی خورشیدی برای مزارع عمومی 1.5 مگاواتی: بررسی مقادیر فیوز، ظرفیت جریان باس و افت ولتاژ

راهنمای ضروری برای اندازه‌گیری کابینت ترکیبی خورشیدی در کاربردهای برقی بزرگ‌مقیاس

موفقیت یک مزرعه خورشیدی برقی 1.5 مگاواتی به شدت به کابینت‌های ترکیبی خورشیدی با اندازه مناسب بستگی دارد . این اجزای حیاتی به عنوان نقاط جمع‌آوری مرکزی برای چندین رشته فتوولتائیک عمل می‌کنند و بنابراین مشخص کردن صحیح آنها برای عملکرد و ایمنی سیستم ضروری است. هنگام تعیین اندازه کابینت ترکیب خورشیدی، مهندسان باید پارامترهای فنی مختلفی از جمله ولتاژ حداکثر سیستم، رتبه‌بندی جریان اتصال کوتاه و عوامل محیطی که بر نصب تأثیر می‌گذارند را به دقت در نظر بگیرند.

یک کابینت ترکیب خورشیدی با طراحی مناسب نه تنها جمع‌آوری بهینه توان را تضمین می‌کند، بلکه ویژگی‌های محافظتی ضروری را نیز فراهم می‌کند که سرمایه‌گذاری شما را حفظ می‌کند. این راهنمای جامع شما را از طریق جنبه‌های مهم تعیین اندازه ترکیب‌کننده‌ها برای نصب‌های برقی همراه می‌کند و به شما کمک می‌کند تا از اشتباهات رایج اجتناب کرده و بازده سیستم را به حداکثر برسانید.

درک اجزا و مشخصات کابینت ترکیب خورشیدی

اجزای اصلی یک کابینت ترکیب خورشیدی

کابینت ترکیبی خورشیدی شامل چندین جزء ضروری است که با هم کار می‌کنند تا مدارهای رشته‌ای فتوولتائیک (PV) را به‌طور کارآمد جمع‌آوری و محافظت کنند. شین اصلی به عنوان نقطه جمع‌آوری توان عمل می‌کند، در حالی که فیوزها حفاظت در برابر اضافه جریان را برای رشته‌های جداگانه فراهم می‌کنند. سایر اجزا شامل دستگاه‌های حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ، وسایل قطع و وصل و تجهیزات نظارتی هستند که در صورت مشخص‌شدن اضافه می‌شوند.

درجه‌بندی پوسته کابینت باید متناسب با محیط نصب باشد و معمولاً برای نصب‌های بیرونی به حداقل NEMA 4X یا بالاتر نیاز دارد. چیدمان داخلی باید امکان پخش مناسب گرما را فراهم کند و فضای کافی برای کارکنان تعمیر و نگهداری در نظر بگیرد.

مشخصات فنی و الزامات رتبه‌بندی

هنگام انتخاب کابینت ترکیبی خورشیدی، باید چندین رتبه‌بندی حیاتی مورد ارزیابی قرار گیرد. رتبه‌بندی ولتاژ حداکثر سیستم باید از بالاترین ولتاژ مدار باز ممکن در سیستم فراتر رود، شامل افزایش‌های ولتاژ ناشی از دما. رتبه‌بندی جریان برای باسبارها و ترمینال‌ها باید قادر به تحمل 125٪ جریان پیوسته حداکثری باشد، مطابق الزامات NEC.

محاسبات افت ولتاژ در سراسر مؤلفه‌های کابینت ترکیبی باید انجام شود تا کارایی سیستم تضمین گردد. به‌طور کلی، افت کلی ولتاژ از ورودی‌های رشته تا خروجی ترکیبی نباید در شرایط بار کامل از 1٪ تجاوز کند.

محاسبه رتبه‌بندی فیوز و نیازمندی‌های حفاظت

روش‌شناسی اندازه‌گیری فیوز رشته

انتخاب فیوز مناسب با محاسبه حداکثر میزان جریان مجاز فیوز سری (MSFR) ماژول‌های خورشیدی مورد استفاده آغاز می‌شود. فیوز انتخاب‌شده باید در مقابل جریان معکوس محافظت کند، در عین حال که اجازه عبور جریان عملیاتی طبیعی را بدون مانع فراهم می‌کند. معمولاً فیوزها به انداز 1.56 برابر جریان اتصال کوتاه ماژول (Isc) انتخاب می‌شوند تا عوامل محیطی نیز در نظر گرفته شوند.

هنگام انتخاب فیوزها باید تنظیم دمایی (Temperature derating) را در نظر گرفت، زیرا توانایی فیوزها در حمل جریان با افزایش دما کاهش می‌یابد. برای نصب‌های برق‌رسانی بزرگ‌مقیاس، انتخاب فیوز باید شامل بالاترین دمای محیطی پیش‌بینی‌شده به علاوه افزایش دمای داخل کابینت باشد.

هماهنگی حفاظت در برابر اضافه جریان

هماهنگی حفاظتی تضمین می‌کند که فیوزها در شرایط اتصال کوتاه به ترتیب صحیح عمل کنند. حفاظت مدار اصلی خروجی باید به‌درستی با فیوزهای رشته‌ای هماهنگ شود تا انتخاب‌پذیری حفظ گردد. این امر از قطع‌های ناخواسته جلوگیری می‌کند و به محدود کردن خطا به کوچکترین بخش ممکن از آرایه کمک می‌کند.

کابینت‌های ترکیبی خورشیدی مدرن اغلب ویژگی‌های پیشرفته نظارتی را در بر می‌گیرند که می‌توانند به اپراتورها هشدار دهند زمانی که شرایط جریان بیش از حد در حال وقوع است، قبل از آنکه عملکرد فیوز ضروری شود. این قابلیت پیش‌بینی به حفظ زمان کارکرد سیستم و کاهش هزینه‌های نگهداری کمک می‌کند.

راهنمای ظرفیت جریان باس و اندازه‌گذاری هادی

الزامات ظرفیت جریان باس اصلی

باس اصلی باید به گونه‌ای انتخاب شود که بتواند جریان ترکیبی تمام رشته‌های متصل را با حاشیه ایمنی مناسب تحمل کند. الزامات NEC مشخص می‌کنند که جریان پیوسته نباید از 80٪ ظرفیت باس بیشتر شود. برای یک نصب 1.5 مگاواتی، باید توجه دقیقی به توزیع جریان و پراکندگی حرارت در داخل کابینت شود.

انتخاب ماده باس بر ظرفیت حمل جریان و هزینه تأثیر می‌گذارد. اگرچه مس هدایت الکتریکی برتری دارد، اما باس‌های آلومینیومی با پوشش مناسب می‌توانند زمانی که به درستی برای کاربرد اندازه‌گذاری شوند، راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه ارائه دهند.

ملاحظات ترمینال و هادی

انتخاب ترمینال باید هم الزامات الکتریکی و هم مکانیکی را در نظر بگیرد. ترمینال‌ها باید برای ولتاژ حداکثر سیستم رتبه‌بندی شوند و اندازه آن‌ها باید با اندازه هادی انتخابی سازگار باشد. استحکام مکانیکی به ویژه در نصب‌های بیرونی مهم است که در آن چرخه‌های حرارتی می‌توانند به اتصالات فشار وارد کنند.

تعیین اندازه هادی در داخل کابینت ترکیب خورشیدی باید کاهش ظرفیت جریان (آمپراژ) ناشی از دمای محیط و پری لوله را در نظر بگیرد. تمام هادی‌ها باید بر اساس 125٪ جریان پیوسته حداکثری که خواهند داشت انتخاب شوند.

تحلیل افت ولتاژ و بازده سیستم

محاسبه افت ولتاژ کلی

افت ولتاژ از طریق کابینت ترکیب خورشیدی بر بازده کلی سیستم تأثیر می‌گذارد و باید به دقت مدیریت شود. افت ولتاژ کلی از ورودی‌های رشته‌ها تا خروجی ترکیب‌کننده باید با در نظر گرفتن تمام نقاط اتصال و هادی‌ها محاسبه شود. معمولاً هر نقطه اتصال تحت بار کامل، 0.1 تا 0.2 ولت افت ولتاژ ایجاد می‌کند.

نرم‌افزار مدل‌سازی پیشرفته می‌تواند به پیش‌بینی افت ولتاژ در شرایط مختلف کاری کمک کند و به مهندسان اجازه می‌دهد تا انتخاب قطعات و چیدمان آن‌ها را برای دستیابی به حداکثر بازده بهینه کنند.

تکنیک‌های بهینه‌سازی بازده

چندین تکنیک وجود دارد که می‌توان برای حداقل کردن افت ولتاژ و بهبود بازده سیستم به کار برد. استفاده از هادی‌های بزرگ‌تر از حد نصاب، پیاده‌سازی آرایش موازی باس، و بهینه‌سازی مسیریابی هادی‌ها همگی می‌توانند به کاهش تلفات کمک کنند. هزینه اضافی مواد اغلب به دلیل بهبود عملکرد سیستم در طول عمر نصب توجیه‌پذیر است.

بررسی منظم تصاویر حرارتی و آزمایش مقاومت اتصالات، با شناسایی مشکلات در حال شکل‌گیری قبل از اینکه تأثیر قابل توجهی بر عملکرد داشته باشند، به حفظ بازده بهینه کمک می‌کند.

عوامل محیطی و نصب

استراتژی‌های مدیریت دما

مدیریت مؤثر دما برای دوام و عملکرد کابینت ترکیبی خورشیدی حیاتی است. تهویه کابینت باید به گونه‌ای طراحی شود که دمای داخلی در محدوده قابل قبول برای تمام اجزا حفظ شود. این امر ممکن است نیازمند استفاده از دریچه‌های تهویه، پنکه‌ها یا سیستم‌های کنترل آب‌وهوایی باشد که بسته به محل نصب متفاوت است.

سیستم‌های نظارت بر دما می‌توانند هشدار اولیه‌ای درباره مشکلات سیستم خنک‌کننده یا تجمع غیرمنتظره گرما فراهم کنند و اجازه دهند که تعمیرات پیشگیرانه قبل از آسیب دیدن قطعات انجام شود.

الزامات نصب فیزیکی

محل نصب کابینت باید از نظر دسترسی برای تعمیر و نگهداری، محافظت در برابر آسیب فیزیکی و مسیریابی بهینه کابل‌ها در نظر گرفته شود. فضای کافی برای کار باید در اطراف کابینت مطابق با الزامات مقررات برقی رعایت شود. سازه نصب باید وزن کابینت و بارهای اضافی ناشی از تجمع یخ یا برف در نصب‌های بیرونی را تحمل کند.

برنامه‌ریزی نصب باید شامل ملاحظاتی برای گسترش آینده و دسترسی به تعمیر و نگهداری باشد. این موضوع ممکن است بر انتخاب اندازه کابینت و محل نصب آن تأثیر بگذارد.

سوالات متداول

عوامل تعیین‌کننده اندازه مورد نیاز یک کابینت ترکیب‌کننده خورشیدی چیست؟

اندازه یک کابینت ترکیب‌کننده خورشیدی توسط چندین عامل کلیدی تعیین می‌شود که شامل تعداد مدارهای ورودی، حداکثر ولتاژ سیستم، ظرفیت جریان کل مورد نیاز، فضای لازم برای دستگاه‌های حفاظتی و فاصله‌های کاری برای دسترسی تعمیر و نگهداری می‌شود. شرایط محیطی و نیازهای گسترش آینده نیز بر انتخاب اندازه کابینت تأثیر می‌گذارند.

کابینت‌های ترکیب‌کننده خورشیدی چند وقت یک‌بار باید بازرسی شوند؟

بازرسی‌های منظم کابینت‌های ترکیب‌کننده خورشیدی باید حداقل سالی یک‌بار انجام شود و در محیط‌های سخت‌تر، بازرسی‌های متداول‌تر توصیه می‌شود. تصویربرداری حرارتی، آزمایش مقاومت اتصالات و بازرسی بصری قطعات باید بخشی از برنامه نگهداری باشند تا عملکرد بهینه و ایمنی تضمین شود.

علائمی که نشان می‌دهند یک کابینت ترکیبی خورشیدی ممکن است اندازه‌اش کوچک باشد، چیست؟

نشانه‌های رایج یک کابینت ترکیبی خورشیدی با اندازه ناکافی شامل دمای بیش از حد درونی، عملکرد مکرر کلیدهای مدار یا فیوزها، آسیب دیدگی قابل مشاهده ناشی از گرما به قطعات و افت ولتاژ بیش از مشخصات طراحی است. نظارت منظم می‌تواند به شناسایی این مسائل قبل از اینکه منجر به خرابی سیستم شوند، کمک کند.