Διακόπτης προστασίας αγωγών:

Transcript

1 Διακόπτης προστασίας αγωγών: Διαστασιολόγηση των κατάλληλων διακοπτών προστασίας αγωγών για μετατροπείς υπό ειδικές συνθήκες Περιεχόμενα Η επιλογή του σωστού διακόπτη προστασίας αγωγών εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Ιδίως στις Φ/Β εγκαταστάσεις κάποιοι παράγοντες επιδρούν περισσότερο από ό,τι σε κοινές ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις. Σε περίπτωση παράβλεψης αυτών των παραγόντων αυξάνεται ο κίνδυνος ενεργοποίησης του διακόπτη προστασίας αγωγών υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Επομένως είναι σημαντικό να λαμβάνετε ιδιαίτερα υπόψη αυτές τις επιδράσεις, διότι μόνο έτσι εξασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία της Φ/Β εγκατάστασης και η μέγιστη δυνατή τροφοδοσία στο δίκτυο. Στις σελίδες που ακολουθούν περιγράφονται οι παράγοντες, που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ενός διακόπτη προστασίας αγωγών, οι ειδικές επιδράσεις σε Φ/Β εγκαταστάσεις και οι συνέπειες ενός λάθος σχεδιασμένου διακόπτη προστασίας αγωγών. Τέλος, παρουσιάζεται ένας συνοπτικός πίνακας με τη μέγιστη επιτρεπόμενη ασφάλεια των μετατροπέων SMA Sunny Boy, Sunny Mini Central και Sunny Tripower. LSS-TI-el-42 Έκδοση 4.2 1/6

2 Παράγοντες για την επιλογή κατάλληλων διακοπτών προστασίας αγωγών 1 Παράγοντες για την επιλογή κατάλληλων διακοπτών προστασίας αγωγών 1.1 Γενικοί παράγοντες Οι γενικές προϋποθέσεις για την επιλογή ενός διακόπτη προστασίας αγωγών ορίζονται από πρότυπα και εθνικούς κανονισμούς. Στη συνέχεια αναφέρονται παράγοντες γενικής ισχύος, που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ενός κατάλληλου διακόπτη προστασίας αγωγών: Επιδράσεις στην ηλεκτρική αγωγιμότητα του αγωγού: Είδος του αγωγού που χρησιμοποιείται Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αγωγού που χρησιμοποιείται εξαρτάται από τη διατομή του αγωγού, το υλικό του αγωγού και από είδος του αγωγού (μόνωση, αριθμός κλώνων κτλ.). Ο διακόπτης προστασίας αγωγών πρέπει συνεπώς να περιορίζει το ρεύμα τόσο, ώστε να μην υπάρχει υπέρβαση αυτού. Θερμοκρασία περιβάλλοντος στον αγωγό Μια αυξημένη θερμοκρασία περιβάλλοντος στον αγωγό προκαλεί μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Τρόπος τοποθέτησης του αγωγού Εάν ο αγωγός τοποθετηθεί για παράδειγμα μέσα σε μονωτικό υλικό, μειώνεται η ηλεκτρική του αγωγιμότητα. Όσο χειρότερη είναι η μετάδοση θερμότητας του αγωγού προς τα έξω, τόσο μικρότερη είναι η ηλεκτρική του αγωγιμότητα. Συσσώρευση αγωγών Όταν τοποθετούνται αγωγοί πολύ κοντά μεταξύ τους, θερμαίνονται μεταξύ τους. Από τη θέρμανση των αγωγών μειώνεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Περαιτέρω επιδράσεις στη διαστασιολόγηση: Σύνθετη αντίσταση βρόχου Η σύνθετη αντίσταση βρόχου του αγωγού περιορίζει σε περίπτωση βλάβης το ρεύμα. Δεν επιτρέπεται να έχει καμία επίδραση στους χρόνους ενεργοποίησης του διακόπτη προστασίας αγωγών. Αμοιβαία θέρμανση διακοπτών προστασίας αγωγών Εάν τοποθετήσετε διακόπτες προστασίας αγωγών πολύ κοντά μεταξύ τους, θερμαίνονται αμοιβαία. Σε περίπτωση πολύ μεγάλης επίδρασης από τη θερμότητα ενεργοποιούνται ήδη κάτω από το ονομαστικό τους ρεύμα. Θερμοκρασία περιβάλλοντος στον διακόπτη προστασίας αγωγών Από μια αυξημένη θερμοκρασία περιβάλλοντος στον διακόπτη προστασίας αγωγών μπορεί να απάγεται λιγότερη θερμότητα. Έτσι ο διακόπτης προστασίας αγωγών ενεργοποιείται σε ένα ρεύμα, που βρίσκεται κάτω από το ονομαστικό του ρεύμα. Επιλεξιμότητα Οι διαδοχικές ασφάλειες/διακόπτες προστασίας αγωγών πρέπει να είναι προσαρμοσμένες μεταξύ τους, ώστε να αποτρέπονται ακούσιες ενεργοποιήσεις διατάξεων ασφάλισης που προηγούνται. Είδος της συνδεδεμένης συσκευής Ανάλογα με τη συμπεριφορά εκκίνησης της συνδεδεμένης συσκευής πρέπει να χρησιμοποιούνται διαφορετικά χαρακτηριστικά, για την αποφυγή λανθασμένων ενεργοποιήσεων. SMA Solar Technology AG 2/6

3 Παράγοντες για την επιλογή κατάλληλων διακοπτών προστασίας αγωγών 1.2 Παράγοντες ειδικά για Φ/Β Στις Φ/Β εγκαταστάσεις ενδέχεται κάποιοι από τους προαναφερόμενους παράγοντες να επηρεάσουν περισσότερο από ό,τι συνήθως την επιλογή του διακόπτη προστασίας αγωγών. Στη συνέχεια αναφέρονται παράγοντες ειδικά για Φ/Β, που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ενός κατάλληλου διακόπτη προστασίας αγωγών: Θερμοκρασία περιβάλλοντος στον αγωγό Στις Φ/Β εγκαταστάσεις τοποθετούνται συχνά αγωγοί σε υπαίθριο χώρο (εγκαταστάσεις σε οικόπεδα, εγκαταστάσεις σε επίπεδες στέγες κτλ.). Εκεί πρέπει να αναμένεται συνήθως υψηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος από ό,τι στις εγκαταστάσεις σε κτίρια. Από την αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος μειώνεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αμοιβαία θέρμανση διακοπτών προστασίας αγωγών Στις Φ/Β εγκαταστάσεις συνδέονται συχνά σε παρακείμενους διακόπτες προστασίας αγωγών και μετατροπείς, που τροφοδοτούν ταυτόχρονα το μέγιστο ρεύμα τους (σύγχρονη λειτουργία). Με τον τρόπο αυτό οι διακόπτες προστασίας αγωγών θερμαίνονται ταχύτερα και μπορεί να προκληθεί πρόωρη ενεργοποίηση. Για να εξασφαλιστεί μια επαρκή απαγωγή θερμότητας και για να αποτραπεί μια πρόωρη ενεργοποίηση, πρέπει να τηρούνται μεγαλύτερες αποστάσεις ανάμεσα στους επιμέρους διακόπτες προστασίας αγωγών. Για τις μειώσεις της επίδρασης της θερμότητας αναφέρεται στα τεχνικά χαρακτηριστικά του διακόπτη προστασίας αγωγών ένας συντελεστής διόρθωσης. Ο συντελεστής διόρθωσης μπορεί π.χ. να ανέρχεται σε 0,77 σε μια σύνδεση σε σειρά νέων συσκευών. Ο διακόπτης προστασίας αγωγών με ονομαστικό ρεύμα 50 Α συμπεριφέρεται τότε σαν να ήταν το ονομαστικό του ρεύμα 0,77 x = 38,5 A. Εάν αυτό το ρεύμα δεν επαρκεί, μπορεί π.χ. να χρησιμοποιηθεί ένας διακόπτης προστασίας αγωγών με υψηλότερο ονομαστικό ρεύμα. Εδώ πρέπει να λαμβάνετε υπόψη, ότι η ασφάλεια ενεργοποιείται ανάλογα με την περίσταση (χωρίς ταυτόχρονη λειτουργία) και στο ονομαστικό της ρεύμα. Ο συνδεδεμένος σε αυτήν αγωγός πρέπει τότε να διαθέτει μια ανάλογη ηλεκτρική αγωγιμότητα ή να αντικατασταθεί με έναν με μεγαλύτερη διατομή. Μία άλλη δυνατότητα είναι, να αυξηθεί η απόσταση των διακοπτών προστασίας αγωγών. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να απαγάγεται περισσότερη θερμότητα και να αποφευχθεί μια ακούσια ενεργοποίηση. Θερμοκρασία περιβάλλοντος στον διακόπτη προστασίας αγωγών Με την προαναφερόμενη ταυτόχρονη λειτουργία μπορεί ο διανομέας, στον οποίο είναι εγκατεστημένος ο διακόπτης προστασίας αγωγών, να θερμανθεί περισσότερο από ό,τι στις συνήθεις εγκαταστάσεις. Δεδομένου ότι τα κιβώτια διανομής στις Φ/Β εγκαταστάσεις εγκαθίστανται συχνά εκτός κτιρίων, πρέπει να αναμένονται υψηλότερες θερμοκρασίες στον διανομέα. Στοιχεία για συντελεστές μείωσης για αυτή την επίδραση αναφέρονται στα τεχνικά χαρακτηριστικά του διακόπτη προστασίας αγωγών. SMA Solar Technology AG 3/6

4 Παράδειγμα υπολογισμού Είδος της συνδεδεμένης συσκευής Για τα σχετικά χαρακτηριστικά του εκάστοτε μετατροπέα ανατρέξτε στις οδηγίες εγκατάστασης. Τα χαρακτηριστικά απομόνωσης φορτίου ενός διακόπτη προστασίας αγωγών μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για να γίνει απομόνωση του μετατροπέα από το δίκτυο υπό φορτίο. Ένα βιδωτό στοιχείο ασφάλισης π.χ. ένα σύστημα D (Diazed) ή σύστημα D0 (Neozed) δεν διαθέτει χαρακτηριστικά απομόνωσης φορτίου και επιτρέπεται επομένως να χρησιμοποιείται ως προστασία αγωγών, όχι όμως ως αποζεύκτης φορτίου. Το στοιχείο ασφάλισης μπορεί να καταστραφεί εάν αφαιρεθεί υπό φορτίο ή να επηρεαστεί η λειτουργία του στοιχείου λόγω καταστροφής των επαφών του. Μεταξύ διακόπτη προστασίας αγωγών και μετατροπέων δεν επιτρέπεται να συνδέονται πρόσθετοι καταναλωτές. 2 Παράδειγμα υπολογισμού Παράδειγμα για τον θερμικό σχεδιασμό ενός διακόπτη προστασίας αγωγών σε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση σε παράλληλη σύνδεση. Φ/Β εγκατάσταση με εννέα μετατροπείς Sunny Mini Central 7000HV και τρεις μετατροπείς ανά φάση. Απαραίτητα τεχνικά χαρακτηριστικά του Sunny Mini Central 7000HV: Μέγιστο ρεύμα εξόδου = 31 A Μέγιστη επιτρεπόμενη ασφάλεια του Sunny Mini Central = Η επιλογή καθώς και η τοποθέτηση ενός αγωγού, οι θερμοκρασίες του περιβάλλοντος και άλλες συνθήκες περιορίζουν τη μέγιστη ασφάλεια του αγωγού. Για το παράδειγμά μας υποθέτουμε ότι η επιλεγμένη ισχύς (6 mm²) στην καλωδίωση του παραδείγματος μπορεί να αντέξει ονομαστικό ρεύμα έως 32,2 A. Επιλογή των διακοπτών προστασίας αγωγών Το μέγιστο δυνατό ονομαστικό ρεύμα του χρησιμοποιούμενου αγωγού καθώς και η μέγιστη δυνατή ασφάλεια του Sunny Mini Central περιορίζει το μέγιστο δυνατό ονομαστικό ρεύμα των διακοπτών προστασίας αγωγών. Παράδειγμα για τη θερμική επιλογή ενός διακόπτη προστασίας αγωγών 40 A με χαρακτηριστικά ενεργοποίησης B χωρίς αποστάσεις μεταξύ των διακοπτών προστασίας αγωγών. Στο παράδειγμά μας υποθέτουμε 40 Α. Ελέγξτε τους διακόπτες προστασίας αγωγών επιπρόσθετα ως προς τη θερμική δυνατότητα χρήσης τους. SMA Solar Technology AG 4/6

5 Παράδειγμα υπολογισμού Παράγοντες φορτίου σύμφωνα με τα στοιχεία των δελτίων τεχνικών δεδομένων: Μείωση λόγω συνεχούς φορτίου >1h = 0,9 (Στη φωτοβολταϊκή τεχνολογία είναι δυνατή η ύπαρξη συνεχών φορτίων για περισσότερο από μία ώρα) Μείωση από σύνδεση σε σειρά εννέα διακοπτών προστασίας αγωγών χωρίς απόσταση μεταξύ τους = 0,77 (Όταν χρησιμοποιείται μόνο ένας διακόπτης προστασίας αγωγών ο συντελεστής είναι = 1) Αύξηση του ονομαστικού ρεύματος από θερμοκρασίες περιβάλλοντος 40 C στον διανομέα = 1,07 (Προκύπτει από τον σχεδιασμό των διακοπτών προστασίας αγωγών στους 50 C) Αποτέλεσμα: Το ονομαστικό ρεύμα φορτίου του διακόπτη προστασίας αγωγών προκύπτει ως εξής: Ibn = 40 A x 0,9 x 0,77 x 1,07 = 29,7 A Συμπέρασμα: Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον επιλεγμένο διακόπτη προστασίας στη συγκεκριμένη πρίπτωση, διότι η μέγιστη αντοχή στο ρεύμα, που θα εξασφαλίζει την απρόσκοπτη λειτουργία του μετατροπέα, βρίσκεται κάτω από το ρεύμα εξόδου του χρησιμοποιούμενου μετατροπέα. Θα ενεργοποιείται στις ονομαστικές τιμές λειτουργίας, Λύση 1: Χρησιμοποιήστε έναν διακόπτη προστασίας αγωγών. Έτσι η μέγιστη αντοχή στο ρεύμα θα είναι στα 37,1 A (Ibn = x 0,9 x 0,77 x 1,07 = 37,1 A) και ο διακόπτης προστασίας αγωγών δεν θα ενεργοποιείται στις ονομαστικές τιμές λειτουργίας. Λάβετε υπόψη, ότι ο επιλεγμένος αγωγός των 6 mm² δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη λύση. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί αγωγός με μεγαλύτερη διατομή. Η αντοχή αυτού του αγωγού σε ηλεκτρικό φορτίο πρέπει να είναι κατάλληλη για την επιλεγμένη ασφάλεια. Λύση 2: Αυξήστε την απόσταση μεταξύ των διακοπτών προστασίας αγωγών στα 8 mm και τοποθετήστε έναν διακόπτη προστασίας αγωγών 40 Α. Ο συντελεστής μείωσης ανέρχεται τότε στα 0,98 αντί για 0,77. Έτσι η μέγιστη αντοχή στο ρεύμα θα είναι στα 37,7 A (Ibn = 40 A x 0,9 x 0,98 x 1,07 = 37,7 A) και ο διακόπτης προστασίας αγωγών δεν θα ενεργοποιείται στις ονομαστικές τιμές λειτουργίας. Λάβετε υπόψη, ότι ο επιλεγμένος αγωγός των 6 mm² δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη λύση. Η αντοχή αυτού του αγωγού σε ηλεκτρικό φορτίο πρέπει να είναι κατάλληλη για την επιλεγμένη ασφάλεια. SMA Solar Technology AG 5/6

6 Μέγιστη επιτρεπόμενη ασφάλεια 3 Μέγιστη επιτρεπόμενη ασφάλεια Μια σύνοψη για τη μέγιστη επιτρεπόμενη ασφάλεια των διαφόρων μετατροπέων SMA παρέχει ο ακόλουθος πίνακας: Τύπος μετατροπέα Sunny Multigate-10 SB 1200 / 1700 SB 1300TL-10 / 1600TL-10 / 2100TL SB 2500 / 3000 SB 2500TLST-21 / 3000TLST-21 SB 2000HF-30 / 2500HF-30 / 3000HF-30 SB 3300TL HC SB 3300 / 3800 SB 3000TL-20 / 4000TL-20 / 5000TL-20 SB 3000TL-21 / 3600TL-21 / 4000TL-21 / 5000TL-21 / 6000TL-21 SB 3600SE-10 / 5000SE-10 SMC 4600A / 5000A / 6000A SMC 7000HV SMC 6000TL / 7000TL / 8000TL SMC 9000TL-10 / 10000TL-10 / 11000TL-10 SMC 9000TLRP-10 / 10000TLRP-10 / TLRP-10 STP 5000TL-20 / 6000TL-20 / 7000TL-20 / 8000TL-20 / 9000TL-20 / 10000TL-20 / 12000TL-20 STP 8000TL-10 / 10000TL-10 / 12000TL-10 / 15000TL-10 / 17000TL-10 STP 15000TLEE-10 / 20000TLEE-10 STP 20000TL-30 / 25000TL-30 Μέγιστη ασφάλεια (ένταση ρεύματος) 25 A 25 A 40 A 80 A 80 A SMA Solar Technology AG 6/6