Быстрый ответ: как подобрать УЗИП постоянного тока для солнечной батареи

Выбирайте УЗИП постоянного тока по четырём исходным данным: максимальное напряжение холостого хода батареи, её максимальный ток короткого замыкания, наличие молниезащитной системы и схема заземления. Задайте максимальное длительное рабочее напряжение как Ucpv ≥ 1,2 × максимальное Voc батареи (IEC 61643-32), выбирайте Тип 2 для обычных крыш или Тип 1+2 там, где есть грозовое воздействие или МЗС, и убедитесь, что устройство рассчитано на постоянный ток и имеет встроенный терморазмыкатель. Согласуйте класс напряжения с системой: 600 В, 1000 В или 1500 В.

УЗИП постоянного тока выходит из строя так, как устройство переменного тока — никогда. Холодным ясным утром фотоэлектрическая цепочка находится на самом высоком напряжении за год, батарея оказывается под напряжением в тот самый момент, когда солнце поднимается над горизонтом, и здесь нет переменного перехода через ноль, который помог бы погасить внутреннюю дугу. УЗИП, выбранный по номинальному напряжению системы — “это система 1000 В, значит, устройства на 1000 В достаточно”, — может постоянно работать с перегрузкой, уйти в ток утечки и разомкнуть свой терморазмыкатель за месяцы до расчётного срока службы. Число, которое защищает батарею, — это не номинальное напряжение; это реальное максимальное напряжение холостого хода батареи плюс запас, и всё остальное в спецификации следует из того, насколько правильно определена именно эта величина.

Это руководство проходит по выбору на стороне постоянного тока так, как это на самом деле делает сборщик щитов или специалист по спецификациям EPC: определить исходные данные батареи, задать напряжение, выбрать тип, установить защитные характеристики, а затем замкнуть цепочку по току короткого замыкания, терморазмыкателю, конфигурации, заземлению, паспорту устройства, стороне переменного тока и жизненному циклу. Оно следует рамке IEC 61643-31 (стандарт на изделия для УЗИП постоянного тока в фотоэлектрике) и IEC 61643-32 (выбор и применение). Для более широкого взгляда на устройства Типа 1, 2 и 3 и на стороны как переменного, так и постоянного тока см. полное руководство по устройствам защиты от импульсных перенапряжений; эта статья — дополнение по стороне постоянного тока, которое углубляется туда, где солнечная батарея делает решение иным.

Почему УЗИП постоянного тока — это не УЗИП переменного тока, повёрнутый боком

Соблазн повторно использовать запасной разрядник переменного тока на стороне фотоэлектрики — самый опасный короткий путь в защите солнечных систем от перенапряжений. Переменный ток проходит через ноль сто раз в секунду; когда варистор в конце срока службы начинает проводить, этот естественный переход тока через ноль помогает внутреннему размыкателю погасить сопровождающий ток. Фотоэлектрическая батарея отдаёт непрерывный постоянный ток вообще без перехода через ноль. Деградирующий металлооксидный варистор поэтому может поддерживать дугу постоянного тока, нагреваться и становиться источником возгорания, а не безопасно отказывать.

Сам защитный элемент работает одинаково в обоих мирах: металлооксидный варистор (МОВ) при нормальном напряжении фактически является разомкнутой цепью и в течение наносекунд переходит в низкий импеданс, когда напряжение пересекает его порог, отводя импульс на землю и ограничивая остающееся напряжение. В некоторых устройствах МОВ соединён последовательно с газоразрядной трубкой (ГРТ), чтобы устранить ток утечки и улучшить характер отказа. На стороне постоянного тока меняется не физика ограничения, а поведение при неисправности после старения элемента, и именно поэтому всё устройство — его номинальное напряжение, его размыкатель и его внутренняя топология — создано для постоянного тока.

По этой причине соответствующий требованиям УЗИП постоянного тока для фотоэлектрики устроен иначе. Он рассчитан на непрерывную работу на постоянном токе, его режимы защиты организованы для плавающей или функционально заземлённой батареи постоянного тока, а не для сети переменного тока с привязкой к нейтрали, и он оснащён встроенным терморазмыкателем который изолирует варистор при отказе, не полагаясь на переход тока через ноль. IEC 61643-31 прямо указывает, что эти устройства предназначены для стороны постоянного тока фотоэлектрических генераторов и инверторов — AC SPD не соответствует этим требованиям и никогда не должен использоваться в качестве замены. Это иная задача, чем у устройства, защищающего от длительного повышения и понижения напряжения сети; если вас беспокоит медленный рост или просадка питающего напряжения, а не микросекундный импульс, это область применения защиты от повышенного и пониженного напряжения, а не SPD.

Начните с массива: четыре входных параметра, определяющих выбор SPD

Каждый параметр в спецификации SPD отвечает на вопрос о массиве. Определите эти четыре входных параметра, прежде чем рассматривать какое-либо изделие:

Максимальное напряжение холостого хода, Uoc(max). Не номинальное напряжение системы — а наибольшее напряжение, которого может достичь цепочка, возникающее при холостом ходе самым холодным ожидаемым утром. Оно задаёт Ucpv.
Максимальный ток короткого замыкания, Iscpv. Ожидаемый ток короткого замыкания массива в месте установки SPD, увеличенный с учётом облучённости и температуры. Он задаёт требование к стойкости при коротком замыкании и определяет, нужно ли внешнее резервное устройство.
Подверженность молниям и наличие LPS. Имеется ли на объекте система молниезащиты, находится ли он в открытом месте или в зоне высокой плотности молний, либо невозможно выдержать расстояние развязки от токоотводов. Это определяет выбор между Type 2 и Type 1+2.
Схема заземления и длина DC-кабеля. Функционально заземлённый или плавающий массив, а также длина кабеля между массивом и инвертором. Это определяет внутреннюю конфигурацию SPD и сколько точек установки SPD требуется системе.

Определите эти четыре параметра правильно — и остальная часть спецификации становится формальностью. Ошибётесь в них — и никакой заявленный разрядный ток не спасёт установку.

Выбор Ucpv: правило 1,2 × Voc и проверка на холодное утро

Ucpv — это максимальное длительное рабочее напряжение, которое SPD может выдерживать неограниченно долго без деградации. Каждый режим защиты внутри устройства — плюс-земля, минус-земля и полюс-полюс — должен оставаться выше наибольшего напряжения массива при всех условиях эксплуатации. IEC 61643-32 формулирует правило напрямую:

Ucpv ≥ 1,2 × Uoc(max), где Uoc(max) — максимальное напряжение холостого хода массива при стандартных условиях испытаний.

Коэффициент 1,2 — не произвольный запас. Напряжение холостого хода растёт по мере того, как температура элемента опускается ниже 25 °C стандартных условий испытаний, примерно на 0,3 % на градус для кристаллического кремния. Запас в 20 % поглощает этот рост в холодную погоду для большинства климатических зон, поэтому SPD никогда не работает на уровне или выше своего Ucpv, когда массив достигает пика на рассвете.

Рабочий пример: цепочка класса 1500 В

Возьмём цепочку из 24 модулей, каждый с напряжением холостого хода при STC 49,5 В.

Uoc(max) массива при STC = 24 × 49,5 В = 1188 В.
Применяем стандартный запас: Ucpv ≥ 1,2 × 1188 В = 1426 В.
Выбираем следующий класс напряжения выше этой величины: DC SPD на 1500 В (Ucpv номиналом 1500 В).

Перепроверяем холодное утро для экстремальной площадки. При расчётной минимальной температуре элемента −10 °C температурная составляющая равна падению на 35 градусов × 0,3 %/°C ≈ +10,5 %, поэтому Voc возрастает примерно до 1188 × 1,105 ≈ 1313 В — всё ещё с запасом ниже Ucpv 1500 В. Для очень холодного климата вычислите Voc при вашей собственной расчётной минимальной температуре с учётом температурного коэффициента модуля и убедитесь, что Ucpv по-прежнему превышает его; коэффициент 1,2 покрывает обычные условия, а не арктическую установку. Затем сопоставьте с коротким списком классов:

Системы до ~600 В → класс Ucpv 600 В (или выше).
Системы 1000 В → класс 1000 В.
Системы 1500 В → класс 1500 В.

Тип 2 или Тип 1+2? Соотнесите УЗИП с молниевой нагрузкой

Тип — это решение, связанное с риском удара молнии, а не уровень качества. Он определяется четвёртым исходным параметром выше и проектом молниезащиты объекта.

Тип 2 устройства испытываются формой волны 8/20 мкс и характеризуются номинальным разрядным током (In) и максимальным разрядным током (Imax). Они справляются с наведёнными перенапряжениями и коммутационными переходными процессами — повседневной угрозой на крыше здания без внешней системы молниезащиты. Это охватывает большинство жилых и коммерческих кровельных массивов.
Тип 1+2 устройства дополнительно имеют характеристику частичного тока молнии — импульсный ток Iimp, испытанный формой волны 10/350 мкс, при этом сохраняя защиту Типа 2. Указывайте их там, где есть система молниезащиты и невозможно выдержать разделительное расстояние, на открытых наземных и вершинных массивах, а также в регионах с высокой плотностью грозовых разрядов — везде, где часть прямого тока молнии может попасть в цепь постоянного тока.

Решающий вопрос заключается в том, может ли прямой или частичный ток молнии достичь проводки массива, что оценивается посредством анализа риска молниезащиты объекта (серия IEC 62305). Если ответ «да», дополнительная способность Iimp устройства типа 1+2 защищает от энергии, которую испытание типа 2 не отражает. Если ответ однозначно «нет», правильно подобранное устройство типа 2 является верным и более экономичным выбором, а не компромиссом.

Параметры на стороне постоянного тока, которые действительно защищают инвертор

После того как напряжение и тип зафиксированы, три параметра определяют, действительно ли инвертор за УЗИП защищён:

Параметр	Что он означает	Правило выбора
Вверх (уровень защиты по напряжению)	Пропускаемое напряжение, которое УЗИП позволяет достичь оборудования во время перенапряжения	Держите Up как минимум на ~20 % ниже импульсного выдерживаемого напряжения (Uw) входа постоянного тока инвертора, чтобы после потерь на длине проводников оставался запас.
В (номинальный разрядный ток)	Ток 8/20 мкс, который УЗИП может многократно отводить без повреждения	Более высокий In даёт больше запаса и более длительный срок службы на открытых объектах; рассматривайте его как рабочий параметр, а не как максимум
Imax (максимальный разрядный ток)	Ток 8/20 мкс одиночного события, который УЗИП может пережить один раз	Предел выживаемости для тяжёлого события, а не рабочая величина; задавайте с запасом выше ожидаемого перенапряжения, а не равным ему

Up — это параметр, который чаще всего игнорируется и который самым непосредственным образом определяет, выживет ли инвертор. Устройство с впечатляющим Imax, но с Up, близким к выдерживаемому напряжению инвертора, пропускает переходный процесс, который электроника не может поглотить. Например, в линейке JUTRION solar DC для устройств на 40 кА (8/20 мкс Imax) указывается Up, чтобы это согласование можно было проверить по паспорту инвертора, а не предполагать.

Согласуйте ступени и проверьте встроенное УЗИП инвертора.

Два вопроса, связанных с УЗИП, определяют, помогут ли дополнительные устройства или просто потратят деньги.

Энергетическое согласование между ступенями. Когда устройство типа 1+2 у массива или в распределительной коробке работает вместе с устройством типа 2 у инвертора, они должны быть согласованы по энергии так, чтобы вышестоящее устройство принимало на себя высокоэнергетический удар, а нижестоящее лишь срезало остаток. Согласование достигается за счёт достаточной длины кабеля постоянного тока между ступенями — примерно 10 метров обеспечивают достаточную индуктивную развязку — либо, если такое расстояние недоступно, с помощью развязывающего дросселя или проверенного производителем согласованного комплекта. Смешивание устройств двух производителей без определённой развязки может привести к перегрузке нижестоящего УЗИП; следуйте данным производителя по согласованию, а не предполагайте, что любые два устройства будут работать совместно.

Инвертор может уже содержать УЗИП постоянного тока. Многие современные стринговые инверторы поставляются со встроенным УЗИП постоянного тока Тип 2 или слотом для сменного модуля. Подтвердите это, прежде чем задавать внешнее устройство на входе постоянного тока инвертора: если инвертор уже защищает свои собственные клеммы, внешние усилия следует направить на сторону массива или распределительной коробки, где длинная магистраль постоянного тока иначе остаётся незащищённой. Установка второго УЗИП в 200 мм от уже имеющегося встроенного не защищает ничего нового и добавляет точку отказа.

Ток короткого замыкания, резервирование и терморазмыкатель: цепочка безопасности, которую конкуренты пропускают

Именно здесь выбор по спецификации отличается от выбора по каталогу, и именно здесь большинство статей о солнечных УЗИП замолкают. Три связанных требования не дают выходящему из строя УЗИП превратиться в неисправность цепи постоянного тока.

Стойкость к току короткого замыкания (Iscpv / SCCR)

УЗИП должно выдерживать ожидаемый ток короткого замыкания массива в месте его установки. Сравните номинальный выдерживаемый ток короткого замыкания устройства, Iscpv, с максимальным током короткого замыкания массива — приблизительно 1,25 × Isc модулей при STC для соответствующего числа параллельных цепочек, где коэффициент 1,25 учитывает повышение из-за облучённости и температуры согласно практике проектирования фотоэлектрических массивов (IEC 62548). Для распределительной коробки, объединяющей четыре параллельные цепочки модулей с номинальным током короткого замыкания 13,5 А при STC, это 1,25 × 13,5 А × 4 ≈ 68 А; УЗИП в этой точке должно иметь номинал Iscpv не ниже примерно 68 А. Iscpv УЗИП должно быть равно или больше этой величины в каждом месте его установки.

Встроенный тепловой разъединитель

Поскольку у дуги постоянного тока нет естественного перехода тока через ноль, IEC 61643-31 требует, чтобы УЗИП сам отключался при отказе. На практике это тепловой разъединитель соединённый с варистором, который размыкает цепь защиты при перегреве элемента в конце срока службы. Это обязательный элемент безопасности фотоэлектрического УЗИП постоянного тока, а не премиальная функция — устройству без него не место на стороне постоянного тока.

Когда требуется внешнее резервное устройство

Внешний резервный предохранитель или разъединитель постоянного тока требуется только тогда, когда ожидаемый ток короткого замыкания массива превышает превышает номинал Iscpv УЗИП. Многие УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических систем рассчитаны на выдерживание полного тока короткого замыкания цепочки и вообще не требуют внешнего резервирования; добавление ненужного предохранителя лишь создаёт дополнительную точку отказа и увеличивает длину проводников. Прочитайте паспорт УЗИП: в нём указан максимальный ток короткого замыкания массива, который устройство выдерживает без посторонней помощи, и, если резервирование необходимо, рекомендуемый номинал. На более крупных станциях также выбирайте устройство с контактом дистанционной сигнализации чтобы оператор видел УЗИП с выработанным ресурсом в системе мониторинга, а не открывал шкафы для визуальной проверки индикаторов состояния.

Схема подключения: стандартная 2-полюсная или Y для заземлённых и изолированных массивов

Фотоэлектрические УЗИП постоянного тока выпускаются с несколькими вариантами внутренней топологии, и выбор зависит от схемы заземления массива. Вам встретятся два из них:

Стандартная 2-полюсная: варистор от положительного полюса на землю и ещё один от отрицательного полюса на землю. Просто и подходит для функционально заземлённых систем, где такая схема соответствует массиву.
Y-конфигурация (также называется 3+0 или полная защита): положительный и отрицательный полюса каждый подключаются через варистор к общему узлу, а этот узел соединяется с землёй через газоразрядную трубку (искровой разрядник). Поскольку искровой разрядник блокирует постоянный ток на землю, один вышедший из строя варистор не может создать постоянное замыкание полюса на землю, и такая схема подходит как для плавающих (незаземлённых), так и для функционально заземлённых массивов. Именно по этой причине большинство фотоэлектрических УЗИП постоянного тока используют такую конфигурацию.

Подберите конфигурацию под схему заземления массива и сверьте её с паспортом УЗИП; устройство, выбранное только по напряжению и току, но подключённое в неправильной топологии, может оставить один из режимов защиты неэффективным или вызвать утечку.

Заземление, уравнивание потенциалов и выбор сечения проводников

УЗИП настолько хорош, насколько хорош путь на землю, в который он разряжается. Импульсный ток, отводимый устройством, должен достичь массы земли по низкоимпедансному пути, и если этот путь длинный, тонкий или плохо затянут, остаточное напряжение растёт, каким бы хорошим ни было Up устройства.

Сечение проводника. Выбирайте сечение соединительных и заземляющих проводников УЗИП под импульс, а не только под рабочий ток. Обычная практика монтажа (IEC 60364-5-53) — не менее 6 мм² меди для устройства типа 2 и не менее 16 мм² меди для устройства типа 1 или типа 1+2, которое проводит частичный ток молнии. Сверьте это значение с местными правилами электромонтажа и инструкцией к УЗИП.
Уравнивание потенциалов. Соедините заземляющий зажим УЗИП с заземлением рамы массива и главной системой заземления так, чтобы при импульсе вся установка поднималась и опускалась вместе и на инверторе не возникало опасной разности потенциалов. В системах с молниезащитой такое соединение является частью проекта заземления МЗС, а не отдельным дополнением.
Соединения. В наружном распределительном боксе держите соединения затянутыми и защищёнными от коррозии; высокоомное соединение в пути на землю незаметно сводит на нет работу устройства.

Заземление — это та часть спецификации, которую паспорт за вас не решит. Два одинаковых УЗИП, один с коротким заземлением 16 мм² и уравниванием потенциалов, а другой с длинным заниженным по сечению хвостом, защищают инвертор совершенно по-разному.

Где устанавливать и два правила, определяющие остаточное напряжение

УЗИП защищает только то, что находится рядом с ним, поэтому место установки — часть спецификации, а не дополнение.

На входе постоянного тока инвертора — если в инверторе ещё нет согласованного УЗИП постоянного тока. Это оборудование, которое вы защищаете.
У массива или в распределительном боксе — когда длина кабельной линии постоянного тока между массивом и инвертором превышает примерно 10 метров. За пределами этого расстояния наведённый на длинном кабеле постоянного тока импульс может создать напряжение, достаточное для того, чтобы один УЗИП на дальнем конце больше не защищал оба конца, поэтому защищайте с обеих сторон.
В распределительных и перераспределительных боксах — в многорядных и крупных наземных системах по одному УЗИП на группу стрингов плюс разъединитель постоянного тока, в соответствии с зонами защиты массива.

Затем два правила монтажа определяют, какое напряжение фактически достигнет оборудования:

Правило 0,5 м. Держите общую длину соединительных проводов — петлю через токоведущие полюса и заземляющий проводник — около 0,5 м. Каждый лишний отрезок провода добавляет индуктивное напряжение (V = L × di/dt) поверх Up устройства при быстром импульсе, поэтому аккуратная прокладка кабеля длинным путём вокруг корпуса незаметно повышает пропускаемое напряжение. Выбирайте кратчайший путь к шине и к заземляющей шине.
Сначала подключите заземление. Создайте путь защитного заземления до токоведущих проводников, чтобы путь разряда существовал с момента подачи напряжения на УЗИП.

Читайте техническое описание: расшифровка параметров УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических систем

Спецификация безопасна только тогда, когда вы можете читать техническое описание без догадок. Вот строки, которые важны для УЗИП постоянного тока фотоэлектрической системы, и что каждая из них вам сообщает.

Строка технического описания	Что это означает	Что проверять
Ucpv (Uc DC)	Максимальное длительное рабочее напряжение постоянного тока	≥ 1,2 × максимальное Voc массива, для каждого режима защиты
Тип / Класс	Type 2 (Class II) or Type 1+2 (Class I+II)	Matches the lightning-exposure decision
Iimp (10/350 µs)	Partial-lightning impulse current, Type 1 test	Present and adequate only where Type 1+2 is required
In (8/20 µs)	Nominal discharge current, repeated duty	Sized to site exposure; the working rating
Imax (8/20 µs)	Maximum single discharge current	Comfortable margin above expected surge
Вверх	Voltage protection level (let-through)	≥ 20 % below the inverter DC withstand voltage
Iscpv / SCCR	Short-circuit withstand at the terminals	≥ array maximum short-circuit current at that point
Response time (tA)	How fast the element clamps	Nanosecond-order for MOV-based devices
Thermal disconnector / indicator	Internal fail-safe and status window	Present; green/red or flag indication; pluggable module preferred
Remote signaling contact	Volt-free contact for monitoring	Specify on large or unattended plants
Operating temperature / IP	Environmental range and ingress rating	Suits the combiner-box climate and enclosure
Poles / mounting / terminals	2-pole or Y, 35 mm DIN rail, conductor capacity	Matches earthing arrangement and cable size

If any of these lines is missing from a datasheet — particularly Ucpv, Iscpv, or the thermal disconnector — treat the omission as a reason to ask, not an assumption to make. A device that will not state its short-circuit withstand or its DC voltage rating is not documented for the DC side.

Don’t forget the AC side: protecting the whole PV system

A PV surge-protection specification that stops at the DC side is only half a specification. The same lightning or switching event that threatens the array reaches the inverter’s AC output and the point of connection to the building or grid, and that side needs its own SPD to IEC 61643-11 — an Переменный ток device, sized to the AC system voltage (for example Uc around 275 V line-to-earth on a 230/400 V system), not a DC device.

Coordinate the two sides: a Type 2 AC SPD at the inverter output and main AC board for a building with no external LPS, or a Type 1+2 AC SPD at the origin where an LPS is present, mirroring the logic used on the DC side. JUTRION’s AC range — the JUSPD-40AC (Type 2) and JUSPD-12.5AC (Type 1+2) — covers this side to the same standards, so a single supplier can provide a coordinated DC-and-AC set rather than two unmatched halves.

Monitoring, maintenance, and replacement

An SPD is a wear part. Every surge it diverts consumes a little of the varistor’s life, and the device is designed to reach end of life and disconnect rather than fail catastrophically. Specifying for that lifecycle is part of selection, not a separate maintenance topic.

Pluggable modules. Prefer a device with a pluggable protection module and a base that stays wired in. Replacement then takes seconds and does not disturb the DC terminations or the earth path — important on a live PV system that cannot simply be switched off in daylight.
Status indication. A mechanical flag or a green-to-red window shows at a glance whether the module still protects. On a large or roof-mounted array where no one inspects the combiner box weekly, add the remote signaling contact and wire it back to the monitoring system so an end-of-life module raises an alarm.
Inspection and replacement. Check the indicators at each scheduled maintenance visit and after any known severe lightning event in the area. When the window shows red or the module has disconnected, replace the module — it no longer protects, even though the array keeps generating. Isolate safely and follow the manufacturer’s live-working guidance before removing a module on an energised DC system.

Designing the array’s protection so a failed module can be seen and swapped quickly is what keeps the protection real years after commissioning, rather than a green light everyone assumes is still green.

Worked example: a 100 kW commercial rooftop

The method comes together on a single realistic project. This case is illustrative, not a specific JUTRION installation, but the arithmetic is the arithmetic you would actually do.

The system. A 100 kWp flat commercial roof, 1500 V string inverters, no external lightning protection system on the building, moderate lightning-flash density. Modules: 550 W, Voc(STC) 49.9 V, Isc(STC) 13.85 A, temperature coefficient of Voc about −0.28 %/°C. Strings of 24 modules, four strings per combiner box, combiner boxes about 15 m of cable from the inverters.

Voltage. String Voc(STC) = 24 × 49.9 = 1197.6 V. Ucpv ≥ 1.2 × 1197.6 = 1437 V → a 1500 V-class device. Cold check at a design minimum of −5 °C: +8.4 % on Voc ≈ 1298 V, still under 1500 V. The string length is safe for a 1500 V system; a 26-module string would have pushed Ucpv to ~1560 V and out of the 1500 V class.
Type. No external LPS and a building roof → Тип 2 is correct at both the combiner and the inverter side. A Type 1+2 would be specified only if an LPS were added or the site were highly exposed.
Short-circuit withstand. Per combiner, four parallel strings: Iscpv ≥ 1.25 × 13.85 × 4 ≈ 69 A. Choose a device whose Iscpv clears 69 A; most will, so no external backup fuse is needed — confirm on the datasheet.
Locations and coordination. The 15 m run exceeds 10 m, so protect both the combiner boxes and the inverter DC input; the 15 m of cable also provides the decoupling that keeps the two stages energy-coordinated. First, though, check whether the inverters already contain an integrated DC SPD — if they do, keep the combiner-box devices and skip the redundant inverter-input ones.
Up and earthing. Confirm each device’s Up sits at least 20 % below the inverter’s DC withstand voltage, and earth each SPD with at least 6 mm² copper bonded to the array frame and main earth.
AC side. Add a Type 2 AC SPD at the inverter AC output / main LV board, Uc about 275 V, to IEC 61643-11.

Результат: Type 2, 1500 V-class DC SPDs with Iscpv ≥ ~70 A at each combiner box and (if the inverter has no integrated device) at each inverter DC input, remote signaling on the combiner units for roof-level monitoring, plus a Type 2 AC SPD at the AC board. That is a coordinated, documented specification — not a box picked on discharge current alone.

Selection matrix: from PV system to a specified DC SPD

The matrix below turns the four inputs into a first-pass specification. Read across from the system and its exposure to the type, voltage class, discharge rating, and where the device belongs. Confirm the exact figures against the array calculation and the SPD datasheet before ordering.

PV system and exposure	SPD type	Ucpv class	Разрядный номинал	Location
Residential rooftop, no external LPS	Тип 2	Match system (600 / 1000 V)	In sized to exposure; Imax with margin	Inverter DC input; add array end if run > ~10 m
Commercial rooftop, no external LPS	Тип 2	1000 / 1500 V	Higher In for repeated duty	Inverter DC input and combiner box
Commercial rooftop with LPS present	Тип 1+2	1000 / 1500 V	Iimp (10/350 µs) plus In/Imax	Inverter DC input and combiner box
Exposed ground-mount / hilltop / high flash density	Тип 1+2	1500 V	Iimp rated for partial lightning current	Combiner and recombiner boxes; inverter DC input
Utility-scale free-field array	Тип 1+2	1500 V	High Iimp and In; remote signaling	Every combiner/recombiner and inverter station, per protection zones

Notice what the matrix does not include: a battery or energy-storage DC bus. IEC 61643-31 and IEC 61643-32 cover the PV generator and inverter DC side up to 1500 V DC; they explicitly do not cover PV systems with energy storage. A battery DC bus needs its surge protection assessed under its own requirements, so do not assume a PV-string SPD is a drop-in for the storage side — specify that separately.

The mistakes that undersize or void a PV DC SPD

Most failed or ineffective PV surge protection traces back to a short list of avoidable errors. Each one has a direct consequence.

Using an AC SPD on the DC side. No DC-capable disconnector, wrong voltage basis — a fire risk, not a protection device.
Sizing Ucpv to the nominal voltage. Ignoring the cold-morning Voc rise overstresses the device and trips its thermal disconnector early. Always size to 1.2 × the maximum Voc.
Over-long or oversized strings. A string whose Voc pushes Ucpv past the 1500 V class leaves no compliant SPD; fix it at design time by shortening the string.
Ignoring Iscpv. An SPD with a short-circuit withstand below the array’s fault current can fail violently instead of disconnecting cleanly.
Leads too long. Exceeding the 0.5 m connecting-lead target adds inductive voltage and defeats a low Up.
Doubling up on an integrated SPD. Fitting an external device beside the inverter’s own coordinated SPD protects nothing new and adds a failure point — put the effort at the unprotected array end.
Uncoordinated stages. Two SPDs with no decoupling distance or defined inductor can leave the downstream device overstressed. Keep ~10 m between stages or follow the maker’s coordination data.
No monitoring on unattended arrays. A red window on a rooftop combiner box no one opens means months of unprotected operation; specify the remote contact.

Turn the selection into an RFQ line

A selection is only useful once it becomes something a supplier can quote against without a second round of questions. The reader job at the end of this process is a single, unambiguous specification line. Capture these fields and an enquiry can be answered in one reply:

Application and standard: PV DC side, to IEC 61643-31; state Type 2 or Type 1+2.
System voltage class and Ucpv: the 600 / 1000 / 1500 V class and the minimum Ucpv from the 1.2 × Voc calculation.
Array maximum Voc: the figure Ucpv was sized against, so the supplier can verify the margin.
Discharge rating: required In and Imax (8/20 µs), and Iimp (10/350 µs) for a Type 1+2 device.
Voltage protection level: the maximum acceptable Up, derived from the inverter’s DC withstand voltage.
Short-circuit withstand: the minimum Iscpv from the array short-circuit calculation, and whether an external backup device is expected.
Configuration and poles: standard 2-pole or Y-configuration, matched to the earthing arrangement.
Installation point and monitoring: inverter input, combiner, or recombiner; DIN-rail format; and whether a remote signaling contact is required.

That line removes the guesswork on both sides and is the difference between a quote and a conversation.

Recommended DC SPD by project type

Bringing the method back to real decisions, here is how the specification typically lands for four common projects, mapped to the two JUTRION solar DC series — JRSPD-40DC-II (Type 2) and JRSPD-40DC-I+II (Type 1+2), both to IEC 61643-31, up to DC 1500 V, 40 kA Imax.

Residential rooftop string inverter (no LPS): a Type 2 device (JRSPD-40DC-II class) at the inverter DC input, Ucpv matched to the string’s cold-morning Voc, sized for occasional induced surges. Add a second at the array end only if the DC run is long.
Commercial rooftop (no LPS): Type 2 at both the combiner box and the inverter DC input, a higher nominal discharge current for repeated duty, and Up checked against the inverter’s DC withstand.
Exposed ground-mount or utility array: Type 1+2 (JRSPD-40DC-I+II class) with a real Iimp rating at combiner and recombiner boxes, 1500 V class, and a remote signaling contact for plant monitoring — this is where the partial-lightning-current capability earns its cost.
Array with a lightning protection system: Type 1+2 wherever separation distance to down-conductors cannot be maintained, coordinated with the LPS design rather than chosen in isolation.

Specify the four inputs first, size Ucpv to 1.2 × the real maximum Voc, choose the type from lightning exposure, then confirm Up, short-circuit withstand, the thermal disconnector, configuration, and earthing against the datasheet. If you want those figures checked against a specific array before you order, the JUTRION AC & DC surge protective device range lists the DC series with the ratings this guide asks for, and the engineering team can confirm the match for your string voltage and site exposure.

References

IEC 61643-31:2018 — Low-voltage surge protective devices, Part 31: Requirements and test methods for SPDs for photovoltaic installations.
IEC 61643-32:2017 — Low-voltage surge protective devices, Part 32: SPDs connected to the DC side of photovoltaic installations, selection and application principles.
IEC 62305 series — Protection against lightning (risk assessment and lightning protection system coordination).
IEC 62548 — Photovoltaic (PV) arrays: design requirements (basis for array maximum short-circuit current).
IEC 60364-5-53 — Low-voltage electrical installations: selection and erection of electrical equipment, isolation, switching and control (SPD connection and conductor sizing).

Как выбрать DC УЗИП для солнечных фотоэлектрических систем: тип, подбор параметров и стандарты