اختيار مصهرات gPV لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية: التصنيفات، حماية السلاسل، وحدود البطاريات

مصهر gPV هو وصلة مصهر مصنفة للتيار المستمر (DC) مخصصة لحماية سلاسل ومصفوفات الخلايا الكهروضوئية (PV) من أعطال التيار الزائد المحددة. تنتمي علامة gPV إلى معيار مصهرات الخلايا الكهروضوئية IEC 60269-6. ولا يعني هذا التصنيف بحد ذاته ملاءمة المصهر للاستخدام مع رفوف البطاريات أو ناقل التيار المستمر لأنظمة تخزين الطاقة. يشرح هذا الدليل متى تكون هناك حاجة لاستخدام مصهرات سلاسل الخلايا الكهروضوئية، وما هي التصنيفات التي يجب التحقق منها، وأين تختلف متطلبات حماية البطاريات.

ما هو مصهر gPV؟

إن معيار مصهرات الخلايا الكهروضوئية IEC 60269-6 يقدم متطلبات تكميلية لوصلات المصهرات التي تحمي سلاسل ومصفوفات الخلايا الكهروضوئية في الدوائر ذات الجهد الاسمي الذي يصل إلى 1500 فولت تيار مستمر. يجب مطابقة المصهر مع حامله، وظروف التركيب، والجهد الأقصى، وتيار العطل في موقعه. يقوم مصهر gPV بقطع التيار الزائد ضمن حدود زمن التيار وسعة القطع المحددة له؛ وهو لا يكتشف كل أعطال القوس الكهربائي ولا يضمن عدم تعرض المعدات للتلف.

متى تحتاج سلسلة الخلايا الكهروضوئية إلى مصهر؟

غالباً ما تُستخدم مصهرات السلاسل في الحالات التي يمكن فيها للسلاسل المتوازية تغذية تيار عكسي إلى سلسلة معطلة. يعتمد تحديد ما إذا كانت المصهرات مطلوبة على عدد السلاسل المتوازية، وتصنيف المصهر التسلسلي الأقصى للوحدة، والتيار العكسي المحتمل، وتصنيفات الموصلات، وقواعد التركيب المعمول بها. لا تتطلب السلسلة الواحدة وجود مصهر بشكل تلقائي. استخدم تصميم المصفوفة وتعليمات الشركة المصنعة للوحدة بدلاً من تطبيق قاعدة عامة على كل نظام كهروضوئي. معيار IEC 62548-1 يتناول تصميم مصفوفات الخلايا الكهروضوئية، بما في ذلك التوصيلات وأجهزة الحماية الكهربائية.

التصنيفات الأربعة التي يجب التحقق منها

• الجهد المستمر المقنن (Rated DC voltage): يجب أن يكون على الأقل مساوياً لأقصى جهد متوقع عند موضع المصهر، بما في ذلك الزيادة في جهد الدائرة المفتوحة لسلسلة الخلايا الكهروضوئية في الطقس البارد. لا تكتفِ بالاختيار بناءً على جهد التشغيل الاسمي فقط.
• التيار المقنن: يجب مواءمة منحنى الزمن والتيار للمصهر مع التيار المستمر المتوقع، وتصنيف أقصى مصهر تسلسلي للوحدة، وقدرة تحمل الموصل للتيار وفقاً لقواعد التصميم المعمول بها. لا يعد استخدام معامل ضرب عام بديلاً عن هذه الفحوصات.
• قدرة القطع للتيار المستمر (DC breaking capacity): يجب أن تكون على الأقل مساوية لتيار القصر المتوقع للتيار المستمر عند نقطة التركيب في ظل ظروف الاختبار المحددة. تحقق من ورقة بيانات المنتج.
• الحامل والبيئة المحيطة: تحقق من توافق أبعاد وصلة المصهر، وتصنيف الجهد/التيار، وعزم دوران الأطراف، ودرجة حماية الغلاف، ودرجة الحرارة المحيطة، وتعليمات خفض التصنيف (derating).

مصهر gPV الخاص بالطاقة الشمسية الكهروضوئية مقابل مصهر البطارية

يمكن أن يكون لسلسلة الألواح الكهروضوئية والبطارية سلوك مصدري وتيارات خطأ متاحة مختلفة تماماً. المعيار الدولي IEC 60269-7 يقدم متطلبات تكميلية لوصلات المصهرات التي تحمي البطاريات وأنظمة البطاريات بجهد يصل إلى 1500 فولت تيار مستمر. لا تصف المصهر الذي يحمل علامة gPV بأنه جهاز حماية للبطارية لمجرد أن كلا الدائرتين تعملان بالتيار المستمر. بالنسبة لنظام تخزين الطاقة، اتبع مواصفات جهاز الحماية الخاصة بمكامل البطارية واطلب أدلة تثبت ملاءمة المصهر المحدد للتطبيق المطلوب.

عملية اختيار عملية

• ارسم الدائرة وحدد موقع المصهر: سلسلة الوحدات، أو مدخل صندوق التجميع، أو مخرج المصفوفة، أو أي نقطة أخرى.
• احسب أقصى جهد للدائرة المفتوحة للألواح الكهروضوئية عند درجة حرارة تصميم الموقع وتيار الخطأ المحتمل عند تلك النقطة.
• تحقق مما إذا كان التيار العكسي القادم من السلاسل المتوازية يمكن أن يتجاوز حدود الوحدات أو الموصلات.
• قارن الجهد المقنن لوصلة المصهر، والتيار، ومنحنى الزمن-التيار، وقدرة القطع مع الحسابات والكود المحلي.
• تحقق من الحد الأقصى لتصنيف مصهر التوالي للوحدة، وتوافق حامل المصهر، وتعليمات التركيب.
• اطلب ورقة البيانات الخاصة بالطراز، أو الإقرار، أو وثائق الاختبار؛ فالمطالبة العامة بـ “معتمد من IEC” غير كافية.

التركيب والصيانة

استخدم حاملاً وصندوقاً ذا تصنيف مناسب، واتبع تعليمات الشركة المصنعة بشأن عزم دوران الأطراف والتركيب، وافصل دائرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية باستخدام الإجراء المطلوب قبل التعامل مع وصلات المصهر. افحص الحامل بحثاً عن أي تلف ناتج عن الحرارة أو توصيلات مرتخية في الفترات المحددة في خطة صيانة الموقع. بعد عمل المصهر، ابحث عن العطل وقم بإصلاحه قبل تركيب بديل بالمواصفات المعتمدة. لا تقم أبداً بتجاوز المصهر أو زيادة تصنيفه لمجرد إيقاف تكرار التشغيل.

أخطاء الاختيار الشائعة

• استخدام مصهر مخصص للتيار المتردد (AC) فقط في دائرة تيار مستمر (DC) دون الحصول على تصنيف تيار مستمر مناسب.
• افتراض أن ملصق 1500 فولت يثبت أن المصهر يمكنه قطع تيار العطل المتاح.
• استخدام مصهر (فيوز) من نوع gPV خاص بالطاقة الشمسية في دائرة بطارية دون وجود دليل على ملاءمته للبطاريات.
• اختيار التيار المقنن دون التحقق من الحد الأقصى لتصنيف مصهر التوالي للوحدة أو حماية الموصلات.
• استخدام حامل غير متوافق أو تجاهل خفض التصنيف الناتج عن درجة الحرارة أو نوع الحاوية.

أسئلة متكررة

هل تتطلب كل سلسلة طاقة شمسية (PV string) مصهر gPV؟

لا. يعتمد المتطلب على تكوين المصفوفة، والتيار العكسي المحتمل، وحدود الوحدات، والقواعد المحلية. يجب التأكد من ذلك في تصميم المشروع.

هل يمكن لمصهر gPV حماية رف البطاريات؟

لا تفترض ذلك. حماية البطاريات لها معيار منفصل (IEC 60269-7) وظروف تيار خطأ مختلفة. تحقق من إعلان الجهاز الدقيق وتصميم نظام البطارية.

هل سعة القطع الأعلى هي الأفضل دائماً؟

يجب أن تغطي قدرة القطع تيار العطل المحتمل المحسوب، ولكنها لا تغني عن إجراء الفحوصات الصحيحة للجهد والتيار والحامل والتنسيق.

الخاتمة

حدد مصهرات الطاقة الشمسية (PV) بناءً على تصميم المصفوفة الفعلي، وليس بناءً على قيمة ثابتة بالكيلو أمبير أو معامل ضرب تيار عام. استكشف منتجات مصهرات التيار المستمر من KUANGYA, ، واطلب ورقة البيانات الدقيقة لطراز gPV قبل الطلب. للحصول على بقية مخطط حماية التيار المستمر للطاقة الشمسية، راجع دليل الحماية الكهربائية للطاقة الشمسية الكهروضوئية و دليل حماية العاكس الشمسي.