نقاط کلیدی انتخاب رله DC برای سیستم های فتوولتائیک

مقدمه

در سیستم های فتوولتائیک (PV) ، خطرات پنهان اغلب در اجزای موجود در آن کمین می شود. یکی از قسمتهای نادرست مشخص شده می تواند ایمنی ، قابلیت اطمینان و زنده ماندن مالی یک نصب خورشیدی را به خطر بیاندازد.

رله DC یکی از این مؤلفه های مهم است. با این حال اغلب اشتباه درک می شود. این به عنوان یک سوئیچ حیاتی برای ایمنی ، انزوا و کنترل عمل می کند.

انتخاب مناسب رله های DC برای سیستم های فتوولتائیک فراتر از ولتاژ و رتبه بندی های فعلی است. این امر نیاز به درک چالش های منحصر به فرد جریان مستقیم ، به ویژه در ولتاژهای بالا موجود در آرایه های PV مدرن دارد.

این راهنما چارچوبی روشنی برای تصمیم گیری آگاهانه ارائه می دهد. ما پارامترهای مهم رله DC فتوولتائیک را کشف خواهیم کرد. ما آنها را به سناریوهای جهانی - متصل می کنیم و روشهای انتخاب عملی را ارائه می دهیم که یکپارچگی سیستم و طول عمر را تضمین می کند.

چالش های سوئیچینگ منحصر به فرد DC

سوئیچینگ بالا-} ولتاژ جریان مستقیم (DC) اساساً سخت تر از تعویض جریان متناوب (AC) است. مشکل اصلی در خاموش کردن قوس الکتریکی است که در هنگام جدا شدن تماس با بار ، تشکیل می شود.

مدارهای AC به طور طبیعی از ولتاژ صفر 100 یا 120 بار در ثانیه عبور می کنند. این "صفر-}}" لحظه ای قوس را برای خاموش کردن به تنهایی به قوس می دهد. DC هیچ عبور صفر-} ندارد. ولتاژ ثابت می ماند.

این انرژی مداوم قوس را تغذیه می کند و فرونشاندن آن بسیار سخت است. اگر به درستی مدیریت نشود ، یک قوس DC پایدار می تواند گرمای عظیمی ایجاد کند. این می تواند مخاطبین را ذوب کند ، رله را از بین ببرد و یک خطر آتش سوزی جدی ایجاد کند.

سیستم های فتوولتائیک چالش های خاص خود را اضافه می کنند:

ولتاژهای DC بالا: اینورترهای رشته ای مدرن و ابزار- پروژه های مقیاس به طور مرتب در ولتاژ تا 1000 ولت و حتی 1500 ولت کار می کنند.

جریان متغیر: جریان از یک آرایه PV به طور مداوم با تابش خورشیدی نوسان می کند. این باعث می شود بار غیرقابل پیش بینی شود.

پتانسیل جریمه های گسل: سیستم باید جریان های گسل را از خود آرایه PV یا از سیستم ذخیره انرژی یکپارچه باتری (BESS) کنترل کند.

تقاضا برای قابلیت اطمینان بالا: سیستم های PV برای طول عمر 20-25 سال طراحی شده اند ، که اغلب در محیط های سخت در فضای باز با نوسانات دمای شدید. اجزای تعویض باید با این تقاضای طول عمر مطابقت داشته باشند.

درک این فیزیک های اساسی اولین قدم است. این به شما کمک می کند تا قدردانی کنید که چرا ویژگی های خاص یک رله DC ولتاژ- فقط اختیاری نیست - آنها برای ایمنی ضروری هستند.

پارامترهای اصلی برای انتخاب

یک برگه رله DC حاوی اطلاعات زیادی است. از نظر چشم آموزش دیده ، می تواند بسیار زیاد باشد. برای یک مهندس ، این ابزار اصلی برای انتخاب موفقیت آمیز رله های DC برای سیستم های فتوولتائیک است. هر پارامتر داستانی را در مورد قابلیت ها و محدودیت های رله روایت می کند.

ولتاژ دارای امتیاز

امتیاز ولتاژ مطمئناً اولین پارامتر است که بررسی می کند. اما نیاز به تفسیر دقیق دارد. دو مشخصات ولتاژ کلیدی وجود دارد: ولتاژ عایق بندی شده و ولتاژ عملیاتی دارای امتیاز.

ولتاژ عایق بندی شده (یا مقاومت دی الکتریک) نشان دهنده توانایی رله در مقاومت در برابر ولتاژ مشخص شده بین قطعات رسانا و سایر عناصر بدون تجزیه الکتریکی است. این عایق فیزیکی مؤلفه را اندازه گیری می کند.

پارامتر مهم تر برای تعویض ولتاژ عملیاتی دارای امتیاز است. این ولتاژ سوئیچینگ دارای رتبه بندی شده ، این ولتاژ حداکثر سیستم را تعریف می کند که در آن رله می تواند با خیال راحت و قابل اعتماد مخاطبین خود را تحت بار باز یا بسته کند.

برای برنامه های PV ، این قانون مهم را دنبال کنید: ولتاژ عملیاتی دارای رتبه رله باید از حداکثر سیستم باز و ولتاژ مدار - (VOC) فراتر رود. این مقدار VOC را برای کمترین دمای محیط پیش بینی شده در محل نصب محاسبه کنید. ولتاژ ماژول PV با کاهش دما افزایش می یابد.

کلاس های ولتاژ سیستم در صنعت PV تکامل یافته است. در حالی که سیستم های مسکونی قدیمی ممکن است از 600 ولت استفاده کنند ، از پروژه های مقیاس تجاری و ابزار-} استفاده می کنند که معمولاً از 1000 ولت و به طور فزاینده معماری 1500 ولت استفاده می کنند. اینها کارایی را بهبود می بخشند و تعادل- از هزینه های سیستم- را کاهش می دهند. رله انتخاب شده باید صریحاً برای ولتاژ سیستم هدف رتبه بندی شود.

جریان فعلی

مشابه ولتاژ ، رتبه بندی های فعلی دارای چندین جنبه هستند. دو مهمترین آنها جریان حمل مداوم و جریان شکستن دارای امتیاز است.

جریان حمل مداوم (ITH) حداکثر جریان است که رله می تواند به طور مداوم با مخاطبین خود بسته شود بدون اینکه بیش از حد دما باشد. این رتبه بندی باید بیشتر از حداکثر جریان عملیاتی سیستم باشد. این به طور معمول از جریان مدار کوتاه- (ISC) رشته های PV گرفته می شود.

با این حال ، پارامتر تقاضا تر جریان شکستن درجه است. این مقدار حداکثر جریان را مشخص می کند که رله برای قطع ایمن در یک ولتاژ عملیاتی معین تأیید شده است. یک رله ممکن است به طور مداوم 40A را حمل کند ، اما ممکن است تنها بار مقاومت 40A را در کسری از ولتاژ دارای رتبه خود بشکند.

چندین عامل بر رتبه فعلی رله تأثیر می گذارد. این موارد را در صفحه داده مرور کنید:

دمای محیط: دمای بالاتر ظرفیت حمل {{0} را کاهش می دهد. این به عنوان derating نامیده می شود.

نوع بار: شکستن بار القایی سخت تر از شکستن بار مقاومت به دلیل انرژی ذخیره شده است. برگه داده اغلب برای هر یک رتبه بندی های مختلفی را ارائه می دهد.

فرکانس سوئیچینگ: سوئیچینگ مکرر گرمای بیشتری ایجاد می کند. این می تواند نیاز به درآورد جریان مداوم داشته باشد.

ظرفیت شکستن و قوس ها

ظرفیت شکستن آزمایش نهایی عملکرد ایمنی رله DC است. این حداکثر جریان گسل آینده نگر را تعریف می کند که رله می تواند بدون ایجاد خسارت یا ایجاد خطر ، در ولتاژ مشخص شده را قطع کند.

این پارامتر به طور مستقیم با فناوری فرونشست ARC - پیوند دارد. با توجه به عدم وجود صفر -} عبور در DC ، رله های DC ولتاژ بالا- بالا باید از روشهای فعال برای خاموش کردن قوس قدرتمند که در طول جداسازی تماس تشکیل می شود ، استفاده کنند.

قوس مشترک - روشهای خاموش شامل انفجارهای مغناطیسی است. آهنرباهای دائمی یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنند که امتداد می یابد و قوس را از مخاطبین دور می کند تا زمانی که شکسته شود. یکی دیگر از روشهای پیشرفته شامل آب بندی هرمنتیک مخاطبین در یک محفظه سرامیکی پر از گاز بی اثر مانند هیدروژن یا نیتروژن است. مخلوط گاز دارای رسانایی حرارتی بالایی است که به سرعت خنک می شود و DE-} قوس پلاسما را یونیزه می کند و آن را در میلی ثانیه خاموش می کند.

یک اشتباه رایج و خطرناک در طراحی سیستم ، انتخاب یک رله است که صرفاً بر اساس رتبه فعلی آن است. این نظارت می تواند منجر به نارسایی فاجعه بار شود. در طی یک شرایط گسل ، اگر جریان بیش از ظرفیت شکستن رله باشد ، مخاطبین می توانند جوش داده شوند. یا خود رله می تواند منفجر شود و نتواند گسل را جدا کند و خطر ایمنی شدید ایجاد کند. فرایند انتخاب باید ظرفیت شکستن کافی را برای رسیدگی به جریان های احتمالی خطای سیستم در اولویت قرار دهد.

اهمیت قطبیت

بسیاری از رله های DC ولتاژ بالا- ، به ویژه آنهایی که از انفجارهای مغناطیسی برای خاموش کردن قوس استفاده می کنند ، قطبی می شوند. آنها پایانه های مثبت (+) و منفی ({3}}) را برای مدار بار تعیین کرده اند.

این قطبیت دلخواه نیست. میدان مغناطیسی برای کار در یک جهت طراحی شده است. اگر رله به صورت معکوس سیم شود ، میدان مغناطیسی به جای دور از آنها ، قوس را به سمت اجزای داخلی سوق می دهد. این به شدت ظرفیت شکستن را به خطر می اندازد و به طور بالقوه باعث آتش سوزی می شود.

برای اطمینان از قطبیت صحیح در حین نصب ، برگه داده و علائم فیزیکی را روی رله بررسی کنید. عدم انجام این کار ، ویژگی اصلی ایمنی رله را نفی می کند.

طول عمر: مکانیکی در مقابل الکتریکی

طول عمر رله به دو روش مشخص مشخص شده است: زندگی مکانیکی و عمر الکتریکی.

طول عمر مکانیکی به تعداد چرخه های سوئیچینگ اشاره دارد که رله می تواند بدون بار الکتریکی در مخاطبین خود تحمل کند. این تعداد معمولاً بسیار زیاد است ، اغلب در میلیون ها چرخه. این نشان دهنده دوام قطعات متحرک است.

با این حال ، برای هر کاربرد عملی ، طول عمر الکتریکی بسیار مهمتر است. این تعداد چرخه های سوئیچینگ را که رله می تواند تحت یک بار الکتریکی تعریف شده انجام دهد (به عنوان مثال ، شکستن 30A در 1000VDC) را مشخص می کند. این تعداد همیشه به طور قابل توجهی پایین تر از زندگی مکانیکی است زیرا هر عملیات سوئیچینگ باعث فرسایش ناشی از قوس 6- در سطوح تماس می شود.

طول عمر الکتریکی مورد نیاز کاملاً به کاربرد بستگی دارد. برای قطع ایمنی اصلی که فقط چند بار در سال یا در مواقع اضطراری عمل می کند ، اگر به معنای ظرفیت شکستن بالاتر باشد ، عمر الکتریکی پایین ممکن است قابل قبول باشد. در مقابل ، رله ای که برای دوچرخه سواری روزانه باتری/تخلیه روزانه در یک سیستم ذخیره سازی PV - به علاوه-}}} inte استفاده می شود ، به طول عمر الکتریکی بسیار بالایی برای اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی- نیاز دارد.

مقاومت در برابر تماس

مقاومت در برابر تماس مقاومت الکتریکی در تماس های بسته رله است. مقدار پایین همیشه بهتر است.

این پارامتر برای کارآیی سیستم بسیار مهم است. هرگونه مقاومت در مسیر اصلی قدرت منجر به از بین رفتن قدرت می شود ، به عنوان I²R (مقاومت در برابر زمان مربع) محاسبه می شود. این ضرر به عنوان گرمای ایجاد شده در رله تجلی می یابد.

مقاومت زیاد در تماس نه تنها برداشت کلی انرژی سیستم PV را کاهش می دهد بلکه به دلیل گرمای بیش از حد ، پیری رله و اجزای اطراف آن را تسریع می کند. تولید کنندگان معتبر رله در تلاش برای مقاومت در برابر تماس بسیار کم و پایدار ، اغلب در محدوده- Digit Milliohm محدوده ، برای به حداکثر رساندن عملکرد سیستم و طول عمر مؤثر تلاش می کنند.

تطبیق با برنامه های PV

هیچ رله "بهترین" DC برای همه سیستم های فتوولتائیک وجود ندارد. انتخاب بهینه یک تجارت با دقت در نظر گرفته شده بین پارامترهای عملکرد ، هزینه و تقاضای برنامه خاص است. انتخاب موفقیت آمیز رله های DC برای سیستم های فتوولتائیک به تطبیق نقاط قوت مؤلفه با شغلی که باید انجام دهد وابسته است.

برنامه - استراتژی محور

مهندس ابتدا باید نقش رله را در سیستم تعریف کند. آیا این برای خاموش کردن اضطراری ، جداسازی نگهداری روتین ، کنترل بار مکرر یا قطع اتصال شبکه است؟ پاسخ این سؤال نشان می دهد که کدام پارامترها برای اولویت بندی است.

در جدول زیر چارچوبی برای تراز کردن الزامات رله با سناریوهای برنامه PV مشترک فراهم شده است. این نشان می دهد که چگونه اولویت پارامترهای مختلف بر اساس معماری و عملکرد سیستم تغییر می کند.

جدول مقایسه: الزامات رله توسط برنامه PV

یک مطالعه موردی

بیایید یک روند انتخاب واقع بینانه را طی کنیم. یک ابزار 1500 ولت - پروژه خورشیدی را در آریزونا توسعه دهید. محیط سخت است ، با گرمای شدید تابستان و گرد و غبار ریز و ساینده. رله ها در جعبه های Combiner برای قطع سطح Array- نصب می شوند.

در این سناریو ، ما یک رله را با ظرفیت شکستن بسیار بالا در اولویت قرار دادیم. امکان قطع ایمن کامل - جریان خطای بار در بدترین شرایط - Case پارامتر اولیه غیر- بود. ما یک مدل را با طراحی پررنگ و مهر و موم شده با گاز انتخاب کردیم. این ساخت و ساز در برابر گرد و غبار و رطوبت غیرقابل نفوذ است و به دلیل ارتفاع کمتر تحت تأثیر فشار هوای خارجی قرار می گیرد.

امتیاز 1500VDC اجباری بود. ما همچنین منحنی های تخریب دما را تأیید کردیم تا اطمینان حاصل شود که رله می تواند جریان مداوم مورد نیاز را حتی در بالاترین دمای محیط مورد انتظار در داخل محفظه حمل کند. در حالی که طول عمر الکتریکی مهم بود ، فرکانس تعویض کم بود (در درجه اول برای نگهداری یا گسل ها) ، بنابراین شکستن عملکرد در شرایط شدید مقدم بود. این رویکرد روشمند ، انتخاب نهایی ما از رله DC را برای این سیستم فتوولتائیک و اطمینان از حداکثر ایمنی و قابلیت اطمینان انجام داد.

فراتر از برگه داده

عملکرد رله در این زمینه می تواند با عملکرد آن در شرایط آزمایشگاهی ایده آل تفاوت چشمگیری داشته باشد. مهندسان فصلی فراتر از شماره های برگه اصلی به نظر می رسند. آنها عوامل محیطی و عملیاتی را در نظر می گیرند که می توانند قابلیت اطمینان طولانی مدت - یک مؤلفه را تحت تأثیر قرار دهند.

تأثیر دمای محیط

گرما دشمن اکثر اجزای برقی است. دمای بالای محیط ، به ویژه در داخل محفظه مهر و موم شده در معرض نور مستقیم خورشید ، می تواند ظرفیت حمل-} را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و طول عمر عملیاتی آن را کوتاه کند.

برگه داده باید منحنی دما را در اختیار داشته باشد. این نشان می دهد که با افزایش دمای محیط ، حداکثر جریان مداوم چقدر باید کاهش یابد. نادیده گرفتن این منحنی می تواند منجر به گرمای بیش از حد ، نارسایی زودرس و خطرات ایمنی بالقوه شود. رله باید بر اساس بدترین دمای موردی- موردی که در محیط نصب شده خود تجربه خواهد کرد ، مشخص شود.

ملاحظات ارتفاع

برای نصب در ارتفاعات زیاد ، هوا متراکم تر است. این کاهش چگالی هوا باعث کاهش قدرت دی الکتریک آن می شود ، که می تواند عایق و قوس-} قابلیت خاموش کردن رله های فریم - را که به هوای اطراف متکی هستند ، به خطر بیاندازد.

این اثر برای شکستن ظرفیت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در 3000 متر ، ممکن است رتبه ولتاژ رله توسط 30- 30 ٪ بدست آید. رله های پر شده با مهر و موم شده ، گاز 7- تا حد زیادی از این اثر مصون هستند. محیط داخلی آنها از هوای خارج جدا شده است و آنها را به انتخاب برتر برای پروژه های ارتفاع بالا تبدیل می کند.

خصوصیات سیم پیچ

رله توسط یک سیم پیچ الکترومغناطیسی فعال می شود. اطمینان حاصل کنید که ویژگی های سیم پیچ رله با مدار کنترل سیستم سازگار است.

این شامل تطبیق ولتاژ سیم پیچ (به عنوان مثال ، 12VDC ، 24VDC) با خروجی کنترلر ، PLC یا اینورتر است. علاوه بر این ، مصرف برق سیم پیچ (در وات) باید در قابلیت درایو مدار کنترل باشد. عدم تطابق می تواند منجر به عدم موفقیت در رله در فعال سازی قابل اعتماد یا پچ پچ شود ، که می تواند به رله و الکترونیک کنترل آسیب برساند.

یک چک لیست انتخاب عملی

برای سیستماتیک کردن فرایند انتخاب ، ما از یک لیست چک برای اطمینان از در نظر گرفتن همه عوامل مهم استفاده می کنیم.

تعریف سیستم:

[] حداکثر ولتاژ سیستم (VOC در کمترین دمای) چیست؟

[] حداکثر جریان عملیاتی (ISC) چیست؟

[] جریان احتمالی جریان احتمالی چیست؟

[] برنامه (به عنوان مثال ، مسکونی ، ابزار ، ذخیره سازی) چیست؟

تطبیق پارامتر رله:

[] ولتاژ امتیاز> ولتاژ سیستم حداکثر

[] جریان مداوم> جریان عملیاتی حداکثر

[] ظرفیت شکستن> جریان احتمالی گسل

[] طول عمر الکتریکی فرکانس سوئیچینگ مورد انتظار مطابقت دارد.

بررسی های زیست محیطی و نهایی:

[] آیا رله برای محدوده دمای کار (با دفع) رتبه بندی شده است؟

[] آیا ارتفاع یک عامل است؟

[] آیا رله قطبی شده است؟ آیا نمودار اتصال را بررسی کرده ایم؟

[] آیا رله دارای گواهینامه های ایمنی لازم است؟

نقش گواهینامه ها

در دنیای High-} اجزای برق برق ، گواهینامه های ایمنی فقط یک تشریفات نیستند. آنها یک نشانه اساسی اعتماد و قابلیت اطمینان هستند. آنها تأیید مستقل را ارائه می دهند که یک محصول با دقت مورد آزمایش قرار گرفته و معیارهای سختگیرانه ایمنی و عملکرد را رعایت می کند.

پیمایش استانداردها

چشم انداز استانداردها می توانند پیچیده به نظر برسند ، اما چند گواهینامه اصلی برای رله های DC مورد استفاده در سیستم های PV مهم است. وجود این علائم نشانگر تعهد تولید کننده به کیفیت و ایمنی است.

IEC 60947- 4 - 1: این یک استاندارد بین المللی برای کنتاکتورها و گیره های موتور است ، اما الزامات دقیق آزمایش آن برای عملکرد ، ایمنی و ظرفیت شکستن اغلب در رله های DC با قدرت بالا اعمال می شود.

UL 508: یک استاندارد مهم در آمریکای شمالی برای کلیه تجهیزات کنترل صنعتی ، از جمله رله ها. صدور گواهینامه UL غالباً پیش نیاز برای رعایت کدهای الکتریکی محلی است.

Tüv Rheinland 2 PFG 2380: این یک استاندارد خاص آلمانی است که صریحاً برای آزمایش کنتاکتورهای DC در سیستم های فتوولتائیک تهیه شده است. رله حامل این گواهینامه برای فشارهای منحصر به فرد برنامه های PV آزمایش شده است و آن را به یک شاخص قوی از مناسب بودن تبدیل می کند.

مارک CE: این علامت نشان می دهد که یک محصول با استانداردهای بهداشت ، ایمنی و حفاظت از محیط زیست برای محصولات فروخته شده در منطقه اقتصادی اروپا (EEA) مطابقت دارد.

خطرات رله ای نامشخص

استفاده از رله های غیرقابل تأیید در یک سیستم PV خطرات غیرقابل قبول را ایجاد می کند. این محصولات ممکن است به دلیل ظرفیت شکستن ادعا شده خود ، ایجاد خطرات شدید آتش و ایمنی مورد آزمایش قرار نگرفته باشد. در صورت بروز حادثه ، استفاده از آنها می تواند مطالبات بیمه را باطل کند و منجر به مشکلات مربوط به مسئولیت شود. علاوه بر این ، آنها به احتمال زیاد با کدهای الکتریکی محلی مطابقت ندارند و منجر به بازرسی های ناموفق و بازپرداخت های پر هزینه می شوند. مطالبات عملکردی سوال برانگیز است و قابلیت اطمینان ناشناخته است. اصرار بر مؤلفه های معتبر یک جنبه غیر- قابل مذاکره از تمرین مهندسی حرفه ای است.

پایان

انتخاب رله های DC برای سیستم های فتوولتائیک یک فرآیند مهندسی روش است ، نه یک خرید مؤلفه ساده. این امر نیاز به درک عمیق از خواسته های برنامه و تجزیه و تحلیل دقیق از قابلیت های مؤلفه دارد.

برای انتخاب با اعتماد به نفس و قابل اعتماد ، این مراحل کلیدی را دنبال کنید:

خواسته های منحصر به فرد برنامه PV خاص خود را ، از ذخیره مسکونی گرفته تا ابزار -} تولید کنید.

به طور دقیق تمام پارامترهای کلیدی رله DC فتوولتائیک را در صفحه داده تجزیه و تحلیل کنید و توجه ویژه ای به ظرفیت شکستن و عمر الکتریکی داشته باشید ، نه فقط ولتاژ اسمی و جریان.

زمینه کامل محیطی ، از جمله دما و ارتفاع را در نظر بگیرید و از عوامل ناچیز لازم استفاده کنید.

همیشه روی رله هایی که دارای گواهینامه های ایمنی معتبر و مربوطه هستند ، از بدنهای آزمایش حزب سوم شناخته شده {0}.

یک رله DC انتخاب شده چاه - بیش از یک سوئیچ است. این یک سرمایه گذاری طولانی - طولانی در ایمنی ، قابلیت اطمینان و کارآیی عملیاتی کل سیستم فتوولتائیک است.

همچنین ببینید

رله زمان چیست؟ تعریف ، کار و استفاده

نحوه برنامه ریزی سوئیچ زمان بندی نور خود برای برنامه های روزانه

ماژول رله چیست و چگونه کار می کند؟

چرا رله 12 ولت من در حال وزوز است؟ راهنمای کامل عیب یابی 2025