ГОСТ IEC TR 60269-5-2022. Межгосударственный стандарт. Предохранители плавкие низковольтные. Часть 5. Руководство по применению

19 Защита ФЭС

 

19.1 Общие положения

ФЭС состоят из отдельных фотоэлектрических (ФЭ) модулей, последовательно соединенных в "цепочки", генерирующих напряжение за счет солнечной энергии, которое является суммой напряжений каждого элемента. Допускается подключение одной или нескольких цепочек параллельно для обеспечения более высокого уровня тока. Эти параллельные соединения цепочек называют ФЭ батареями. Большие ФЭ генераторы, где несколько ФЭ батарей подключены параллельно для обеспечения еще более высоких уровней тока, называют ФЭ блоком. Вырабатываемый постоянный ток необходимо преобразовать в переменный для передачи в электросети, поэтому инвертор (или инверторы) также рассматривают как часть системы. Необходимо учитывать наличие в ФЭС батарей или других средств хранения энергии постоянного тока для повышения надежности и предоставления энергии в отсутствие солнца.

ФЭ модули ограничивают ток и выдерживают любой ток вплоть до их номинального тока короткого замыкания I_{SC_STC} (см. примечание), а также случайные перегрузки по току из-за уровней освещенности, превышающих значение в стандартных испытательных условиях. Следовательно, для защиты ФЭ модулей от прямых перегрузок по току не требуется предохранителей или устройств защиты от сверхтоков.

Примечание - STC (стандартные испытательные условия): температура ФЭ элемента: 25 °C, освещение: 1000 Вт/м², коэффициент относительной массы воздуха: AM 1,5.

 

ФЭ модули получают повреждения при протекании значений обратного тока, превышающих их способность выдерживать обратный ток I_{MOD_REVERSE}, максимальное значение обратного тока указывает производитель ФЭ модуля. Обратные токи могут возникать из-за ряда условий, включая затенение и неисправные ФЭ модули. Последствия протекания обратных токов короткого замыкания приводят к необратимым повреждениям ФЭ модулей, снижению эффективности, повреждению проводников и возможным возникновениям электрической дуги и пожару. Поэтому плавкий предохранитель следует устанавливать последовательно с каждой ФЭ батареей, чтобы предотвратить повреждение ФЭ модуля обратными токами от других ФЭ батарей, подключенных параллельно.

Соединительный провод и кабели, используемые для соединения ФЭ блоков и ФЭ батарей, получают термические повреждения при протекании токов перегрузки, превышающих их номинальный ток. Для защиты от токов перегрузки плавкий предохранитель устанавливают на каждый проводник ФЭ батареи.

Настоящее руководство по выбору предохранителей для ФЭ батарей относится в первую очередь к ФЭ генераторам без аккумуляторных батарей или с инверторами, которые не могут питаться от сети. Для ФЭС с другими компонентами (такими как батареи, преобразователи, конденсаторы и т.д.) потребуется собственная защита от сверхтоков. Эти компоненты не будут защищены плавкими предохранителями, установленными для защиты ФЭ блоков или ФЭ батарей.

19.2 Выбор плавких вставок для ФЭС

19.2.1 Категория применения плавкого предохранителя

Плавкие вставки, предназначенные для защиты ФЭ модулей и ФЭ батарей, указаны в IEC 60269-6 и имеют маркировку "gPV". Плавкие предохранители остальных категорий для применения не допустимы.

19.2.2 Плавкие предохранители для ФЭ батарей

Плавкие предохранители ФЭ цепи выбирают на основе выдерживающей способности ФЭ модулей к обратным токам I_{MOD_REVERSE}. Производители ФЭ модулей указывают эти значения как кратное I_{SC_STC} или указывают максимальный номинальный ток плавкого предохранителя (информацию предоставляет производитель ФЭ модуля).

В ФЭС с одной или двумя параллельно включенными ФЭ батареями предохранитель не требуется, поскольку токи не могут превышать обратный ток, выдерживаемый ФЭ модулями, при условии, что номинальные характеристики кабелей ФЭ батарей выше значений обратных токов, при превышении значений обратных токов, номинальных характеристик кабеля необходимо включить в цепь плавкую вставку gPV для защиты кабеля. Для ФЭ систем с тремя или более ФЭ батареями, подключенными параллельно, необходимо установить предохранитель.

19.2.3 Замена плавкого предохранителя

Комбинации плавких предохранителей-выключателей должны обеспечивать возможность безопасной замены плавкой вставки.

19.2.4 Незаземленные ФЭС

Для защиты от токов перегрузки незаземленных ФЭС плавкий предохранитель устанавливают в положительную и отрицательную цепь ФЭ батарей.

19.2.5 Плавкие предохранители для функционального заземления

Плавкие вставки допускается применять для защиты цепи заземления ФЭ батарей (схемы плавких вставок функционального заземления указаны в IEC 60364-7-712:2002, 4.101, 532.103 и в таблице 101, и следует соблюдать эти рекомендации).

19.2.6 Плавкие вставки для ФЭ батарей и ФЭ блоков

Необходимо устанавливать плавкие вставки в ФЭ батареи и ФЭ блоки для отключения сверхтока в этих проводниках до того, как такой ток сможет вызвать подъем температуры, ведущий к повреждению изоляции (см. руководство по выбору 19.2.10).

19.2.7 Контроль плавких предохранителей

Контроль плавких предохранителей рекомендуется для определения срабатывания предохранителя и для быстрого обнаружения неисправной цепи, ремонта батарей или блоков, сводя к минимуму потери генерируемой мощности.

19.2.8 Отключающая способность

Предохранители ФЭ батарей и ФЭ блоков фотоэлектрических элементов должны быть предусмотрены для применения в цепях постоянного тока и иметь номинальную отключающую способность, равную или превышающую максимальный ожидаемый ток повреждения ФЭС.

19.2.9 Напряжение плавких предохранителей gPV

Номинальное напряжение U_n плавкого предохранителя необходимо выбирать больше или равным максимальному напряжению разомкнутой цепи V_OC ФЭ батареи:

 

U_n >= 1,2V_{OC_STC}.

 

Коэффициент 1,2 применяют, поскольку напряжение разомкнутой цепи ФЭ модуля выше при низких температурах окружающей среды до минус 25 °C. Для условий с более низкой окружающей температурой может потребоваться больший коэффициент (информацию предоставляет производитель ФЭ модуля).

19.2.10 Номинальный ток плавких вставок gPV

a) Плавкие вставки gPV для ФЭ батарей

Плавкие предохранители gPV должны размыкать цепь до того, как заявленная производителем способность ФЭ модуля выдерживать обратный ток будет превышена. В связи с этим к плавким предохранителям gPV применимо следующее правило:

 

I_n <= I_{MOD_REVERSE}.

 

В IEC 60364-7-712 приведены следующие рекомендации для номинального тока I_n плавкой вставки защиты ФЭ батареи:

 

1,5I_{SC_MOD} < I_n <= 2,4I_{SC_MOD}.

 

b) Плавкие предохранители gPV для ФЭ блоков и ФЭ батарей

В IEC 60364-7-712 приведены следующие рекомендации для номинального тока I_n плавкой вставки ФЭ блоков и ФЭ батарей:

 

1,25I_{SC S_ARRAY} < I_n <= 2,4I_{SC S_ARRAY}.

 

Номинальный ток кабелей должен превышать ток любой включенной последовательно плавкой вставки.