Какой размер солнечного комбинированного бокса мне нужен? Подсчет строк, предохранитель, размер тока и напряжения

Быстрый ответ: Какой размер солнечной распределительной коробки вам нужен?

Солнечная коробка соединения должна соответствовать количеству совместимых PV строк, питающих один вход инвертора, максимальному холодному напряжению холостого хода массива, суммарному току по расчету на основе Isc и требуемой защите в данной точке. Только количество входов недостаточно. Четыре строки могут потребовать одну коробку 4-входа/1-выход, две отдельные цепи 2-входа/1-выход или вообще не нуждаться во внешней коробке, в зависимости от инвертора и прокладки кабелей.

Для покупателя «4 строки, 1000 В» звучит как пригодная спецификация. Для инженера, проверяющего предложение, это только начало. Технический паспорт модуля может показывать, что строка достигает 1000 В в холодное утро. Инвертор может распределять строки на два независимых MPPT. Выходной путь может потребовать пропускать почти 70 А после применения коэффициента тока проекта. Любой из этих факторов может изменить выбор коробки.

Цель здесь — превратить информацию, уже имеющуюся в паспорте модуля, графике инверторов и однолинейной схеме, в обоснованную предварительную спецификацию. Общие конфигурации и доступные варианты продукции см. в Ассортимент коробок соединения PV JUTRION.

Начните с чертежа инвертора, а не с количества цепочек на крыше

Цепочки, входящие в один выход распределительной коробки, должны иметь допустимое место назначения. Это звучит очевидно, однако именно здесь многие ранние коммерческие предложения оказываются ошибочными.

Предположим, на крыше восемь цепочек. Чертеж инвертора назначает четыре на MPPT A и четыре на MPPT B. Заказ распределительной коробки 8-входов/1-выход объединил бы две цепи, которые инвертор был спроектирован контролировать независимо. Работоспособными вариантами обычно являются две отдельные группы 4-входа/1-выход, один корпус с двумя электрически независимыми секциями или прямое подключение цепочек, если инвертор уже обеспечивает подходящие входы и защиту.

Цепочки, предназначенные для параллельной работы, также должны быть действительно совместимы. Проверьте тип модуля, количество модулей в цепочке, ориентацию и ожидаемое затенение. Цепочки разной длины имеют разные рабочие напряжения. Объединение сильно затенённых и незатенённых цепочек также может дать плохое рабочее соответствие, даже если маркировка модулей идентична.

Это даёт первое применимое правило:

Считайте цепочки, назначенные на один совместимый тракт MPPT, а не все цепочки, видимые на проектном чертеже.

Когда внешняя распределительная коробка добавляет мало пользы

Многие стринговые инверторы уже имеют несколько входов постоянного тока, встроенную защиту от перенапряжений и функцию изоляции постоянного тока. Если каждая строка может быть подключена напрямую к соответствующему входу инвертора, добавление внешнего комбайнера может привести к дополнительным кабельным соединениям без решения проектной задачи.

Коробка для одной цепочки — смежный, но иной случай. Блок 1-вход/1-выход не объединяет ток; он действует как внешняя коробка защиты и разъединения. Это может быть полезно, когда инвертор находится далеко, требуется локальная точка разъединения или проект нуждается в сменной защите от перенапряжений в доступном месте.

Пять цифр, которые стоит поместить на один лист

Прежде чем рассматривать размеры предохранителей или габариты корпуса, соберите пять групп информации. Большинство можно скопировать непосредственно из выданных проектных документов.

Информация	Откуда она обычно берётся	На что она влияет
Voc, Isc, Imp, температурный коэффициент и максимальный последовательный предохранитель	Технический паспорт PV-модуля	Пределы напряжения, тока и цепочечных предохранителей
Модулей в стринге и количество параллельных стрингов	Схема стрингов	Количество входов и суммарное напряжение/ток
Схема MPPT и пределы входов	Паспорт инвертора и однолинейная схема	Какие стринги могут использовать общий выход
Минимальная температура, монтаж и воздействие окружающей среды	Основы проектирования и данные площадки	Voc при низкой температуре, понижающие коэффициенты и корпус
Страна назначения и применимые правила	Спецификация проекта	Способ защиты и документация

Одно значение, которое часто упускают, — это максимально допустимый ток короткого замыкания инвертора. Максимальный рабочий ток и максимальный ток короткого замыкания не взаимозаменяемы. Предлагаемый массив следует проверить по обоим.

Страна назначения важна не меньше, чем электрические данные. Расчёт предохранителей, подготовленный для проекта по стандартам IEC, не должен незаметно заимствовать североамериканский коэффициент и выдавать его за универсальное правило.

Проверьте холодное напряжение строки перед выбором 1000 В или 1500 В

Voc модуля обычно указывается при стандартных условиях испытаний. Он растёт по мере снижения температуры элемента, поэтому максимальное напряжение стринга определяется самой холодной ожидаемой температурой.

Если в паспорте модуля указан отрицательный температурный коэффициент Voc в процентах на градус Цельсия, первоначальный расчёт выглядит так:

Введите коэффициент в виде десятичной дроби. Например, −0,28%/°C в формуле превращается в 0,0028. Если производитель модуля предлагает другой метод расчёта для низких температур, используйте этот метод.

Ответ должен учитывать не только инвертор. Плавкая вставка и держатель, SPD, выключатель-разъединитель или автоматический выключатель, клеммы, проводники и собранный узел — все они находятся в одной цепи постоянного тока. Замена только SPD на устройство на 1500 В не превращает коробку на 1000 В в сборку на 1500 В.

Небольшой неиспользованный запас по напряжению — это не потерянная мощность. Он поглощает проектный температурный базис и допуски, которые были фактически определены. Следует избегать произвольного запаса без задокументированного источника.

Предохранители цепочек зависят от обратного тока, а не от привычки

Когда параллельные цепочки исправны, каждая вносит ток в общий выход. Если в одной цепочке возникает повреждение, остальные могут подавать ток обратно в неё. Предохранитель цепочки предназначен для прерывания этого разрушительного обратного тока там, где требуется защита.

Первичная оценка вклада от остальных цепочек:

I_{обратный, оценка} = (n − 1) × I_{кз, цепочка}

Здесь n — количество параллельных цепочек. Выражение показывает, почему результат быстро меняется между двумя и четырьмя входами: повреждённая цепочка в группе из четырёх цепочек может получать ток от трёх исправных цепочек.

Не рассматривайте это выражение как окончательный проект защиты. Выбранная плавкая вставка gPV должна выдерживать ожидаемый ток в реальных условиях корпуса, защищать кабель и оборудование, соответствовать максимальному номиналу последовательной плавкой вставки модуля и иметь достаточное напряжение и способность отключения постоянного тока PV. Держатель и плавкая вставка проверяются совместно, включая температурные и групповые эффекты.

IEC 60269-6 охватывает дополнительные требования к плавким вставкам, используемым в фотогальванических строках и массивах до 1500 В DC. Правила установки, принятые для проекта, определяют применение этого продукта.

О показателе 1,56 × Isc, встречающемся в интернете

Знакомое значение 1,56 × Isc связано с двумя коэффициентами 125%, используемыми в распространённых североамериканских методиках проектирования. Его не следует переименовывать в универсальную формулу IEC. Если проект регулируется NEC, используйте принятую редакцию, перечни оборудования и местные требования. Если это проект по IEC, применяйте соответствующие правила монтажа на основе IEC и инструкции производителей модулей, предохранителей и кабелей.

Это различие стоит указать в коммерческом предложении. Иначе два поставщика могут предложить разные номиналы предохранителей, хотя оба получили одинаковые данные массива.

---

Рассчитывайте объединённую цепь отдельно от каждого входа

Входная и выходная стороны проводят разные токи. Каждый вход проводит одну цепочку; общий выход проводит сумму параллельных цепочек.

I_sc,total = количество параллельных цепочек × I_{кз, цепочка}

Требуемый проектный коэффициент и поправочные коэффициенты затем применяются к соответствующим проводникам и оборудованию. Результат влияет на внутреннюю проводку, шины, клеммы, отходящий кабель и выходное коммутационное устройство. Его также необходимо сравнить с заявленными ограничениями инвертора.

Использование только Imp для всего выбора может сделать путь защиты слишком малым. Использование только Isc без проверки нормального тока MPPT инвертора может упустить эксплуатационное ограничение. Держите значения раздельно и назначайте каждому свою цель.

Значение	Используйте для проверки
Imp цепочки	Нормальный рабочий ток и совместимость с MPPT инвертора
Isc цепочки	Расчётный ток цепочки и расчёты защиты от сверхтока
Суммарный Isc	Объединённая цепь и предел тока короткого замыкания инвертора
Скорректированный проектный расчётный ток	Проводники, шины, клеммы и выходное устройство в условиях монтажа

Тепло может превзойти кажущийся комфортным каталожный номинал. Плотно сгруппированные держатели плавких вставок, потери на клеммах, SPD и прямое солнечное излучение увеличивают температуру внутри корпуса. Устройство на 80 А в эталонных условиях не является автоматически решением на 80 А в каждом уличном корпусе.

У предохранителей, разъединителей, автоматических выключателей и УЗИП разные задачи

Комбайнерную коробку проще специфицировать, когда у каждого компонента одна чёткая функция:

• предохранитель gPV: защищает отдельную цепочку от применимого условия обратного сверхтока;
• выключатель-разъединитель: обеспечивает коммутацию нагрузки с номиналом по постоянному току PV и определённую точку изоляции;
• автоматический выключатель постоянного тока: коммутирует цепь и обеспечивает функцию защиты от перегрузки по току, если его характеристики и номиналы отключения постоянного тока соответствуют применению;
• SPD постоянного тока PV: ограничивает переходное перенапряжение и не заменяет защиту от сверхтоков или разъединение.

Выходной автоматический выключатель не является обязательным только потому, что для него есть место. В проекте системы может быть предусмотрен выключатель-разъединитель там, где защита от сверхтоков уже обеспечена в другом месте, или автоматический выключатель с определённой защитной функцией. Сначала определите функцию.

Тот же принцип применяется к SPD. Подтвердите применение PV DC, U_CPV, режимы защиты, уровень защиты, разрядный ток, поведение при коротком замыкании и координацию с резервной защитой. Тип 2 обычно используется для условий индуцированных перенапряжений. Если имеется внешняя система молниезащиты или другой путь тока молнии, может потребоваться защита Типа 1 или Типа 1+2. См. ассортимент JUTRION PV DC SPD после того как известны напряжение проекта и условия молниезащиты.

Для функции разъединения устройство, рассчитанное на предполагаемый режим PV DC, более значимо, чем общее описание “DC выключатель”. ассортимент JUTRION PV DC isolator включает варианты DC-PV2 для проверки на соответствие требуемым напряжению, току и схеме полюсов.

---

Пример с четырьмя стрингами: от спецификации к распределительной коробке

Иллюстративный пример: Это смоделированный пример коммерческой крышной установки, используемый для демонстрации расчёта. Это не проект заказчика и не универсальное проектное решение.

Четыре идентичные строки назначены одному входу инвертора с высоким током. Каждая строка содержит 16 модулей. В техническом паспорте модуля указано Voc = 49,5 В, Isc = 13,8 А, βVoc = −0,28%/°C и максимальный номинал последовательной плавкой вставки 25 А. Минимальная температура проекта −15°C. В проектной базе также применяется заявленное допущение 3% после расчёта температуры.

Иллюстративный инвертор имеет максимальное входное напряжение постоянного тока 1000 В, максимальный входной ток 80 А и максимальный ток короткого замыкания 100 А. Внешняя система молниезащиты не предусмотрена.

На чертеже указаны четыре входа и один выход

Все четыре стринга используют одинаковые модули и одинаковую длину стринга, и документация инвертора допускает их подключение к одному входу. Поэтому на данном этапе уместна архитектура 4 входа / 1 выход. Если бы на чертеже они были разделены между двумя MPPT, ответом стали бы две независимые группы 2 входа / 1 выход.

Холодная строка достигает 907,1 В

Проверенная сборка на 1000 В может пройти эту предварительную проверку, как и иллюстративный инвертор. Оставшийся запас составляет около 93 В. Семнадцатый модуль повысил бы результат примерно до 964 В до применения того же допущения и не прошёл бы этот пример после его применения.

Параллельные стринги делают необходимыми индивидуальные предохранители

Остальные три стринга могут создать начальный экран обратного тока:

(4 − 1) × 13,8 = 41,4 А

Это выше максимального номинала последовательной плавкой вставки модуля 25 А, поэтому в этом примере требуется индивидуальная защита строки. Метод проекта даёт предварительный нижний экран тока плавкой вставки 1,25 × 13,8 = 17,25 А. Плавкая вставка gPV на 20 А находится между этим значением и пределом модуля 25 А. Перед её принятием необходимо проверить держатель, защиту кабеля, температуру корпуса и способность к длительному току.

Общий выход требует больше, чем маркировка 55,2 А

Суммарный ток короткого замыкания:

4 × 13,8 = 55,2 А

В проектной основе примера используется 1,25 × Isc в качестве предварительного экрана выходного тока:

1,25 × 55,2 = 69,0 А

Выключатель-разъединитель PV DC на 80 А — разумная исходная база, а не автоматический окончательный выбор. Необходимо проверить установленный тепловой номинал, напряжение, количество полюсов и режим коммутации. Максимальный ток короткого замыкания инвертора 100 А соответствует сравнению с 55,2 А. Его рабочий предел 80 А следует сравнить с четырёхкратным током Imp модуля из реального технического паспорта.

Предварительная коробка теперь достаточно конкретна для обзора: четыре независимо защищённых входа, один комбинированный выход, компоненты класса 1000 В по всему устройству, комбинированный путь, рассчитанный на заявленный экран 69 А, изоляция PV DC и SPD PV DC типа 2, подлежащий окончательной координации.

Результат на одной странице

Расчёт легче проверять, когда допущения, результат и оставшаяся проверка собраны вместе. Это также момент, когда покупатель может увидеть, действительно ли две сметы основаны на одной и той же нагрузке.

Пункт выбора	Иллюстративный результат	Что ещё требует подтверждения
Конфигурация	4 входа / 1 выход	Все четыре стринга питают один совместимый вход инвертора
Максимальное напряжение проекта	907,1 В	Температурная основа площадки, метод допуска и предел инвертора
Защита стринга	Предварительный выбор плавкой вставки gPV 20 А	Температура держателя предохранителя, защита кабеля и применимые правила
Суммарный ток короткого замыкания	55,2 А	Максимально допустимый ток короткого замыкания инвертора
Предварительный порог выходного тока	1,25 × 55,2 = 69,0 А	Поправочные коэффициенты и температура установленного узла
Выходная изоляция	Рамка на 80 А является исходным вариантом	Нагрузка PV DC, напряжение, количество полюсов и установленный номинал тока
Защита от перенапряжений	Тип 2 PV DC SPD изначально	Ucpv, режимы защиты, LPS и координация резервной защиты
Корпус	Минимум IP65 для наружной установки	УФ, коррозия, нагрев, кабельные вводы и конденсат

Выбор между конфигурацией 1/1, 2/1 и 4/1

JUTRION в настоящее время предлагает изделия с 1000 V DC, IP65 в конфигурациях 1-вход/1-выход, 2-входа/1-выход и 4-входа/1-выход. Используйте количество входов для предварительного выбора архитектуры, затем подтвердите номиналы, полученные в результате проектных расчетов.

Конфигурация	Типичная причина для предварительного выбора	Причина остановиться и пересмотреть
1 вход / 1 выход	Одна цепочка нуждается в доступной точке защиты и изоляции	Объединение не происходит; убедитесь, что отдельный бокс добавляет требуемую функцию
2 входа / 1 выход	Две согласованные цепочки питают один вход инвертора	Цепочки относятся к отдельным MPPT или превышают пределы объединённого входа
4 входа / 1 выход	Четыре согласованные цепочки питают один подходящий по номиналу вход с большим током	Инвертору нужны две группы MPPT, или выходной тракт занижен по номиналу

Пример расчёта указывает на архитектуру JUPV1000-4/1. Это не подтверждает внутренний предохранитель, выходное устройство или SPD только по названию модели. Эти компоненты должны быть подобраны с учётом проектного напряжения 907,1 В, предлагаемой защиты цепочки gPV на 20 А, предварительного экрана комбинированного тока 69 А и условий наружной установки.

Индивидуальные конфигурации с 1500 В или более длинными цепочками требуют повторной проверки компонентов и сборки. Их не следует рассматривать как простую замену маркировки для стандартной 1000 В комплектации.

---

Наружный корпус может изменить номинальный ток

Электрические расчёты часто выполняются в офисе при 25 °C. Корпус может провести весь срок службы на крыше, где воздух значительно горячее, прямой солнечный свет нагревает оболочку, а несколько держателей предохранителей работают бок о бок под током. Это различие влияет не только на комфорт при обслуживании.

Тепло выделяется в предохранителях, клеммах, проводниках, SPD и выходном устройстве. Плотное расположение компонентов снижает возможности охлаждения, а герметичный корпус ограничивает воздухообмен. Компонент, работающий при номинальном токе в стандартных условиях, может потребовать понижения номинала в окончательной сборке. Поэтому выключатель-разъединитель на 80 А в примере остаётся исходной рамкой до проверки установленной конфигурации.

IP65 полезен, но он отвечает только на вопрос защиты от проникновения. Он не устанавливает автоматически:

• стойкость к длительному ультрафиолетовому воздействию;
• коррозионную стойкость вблизи побережья или в промышленной атмосфере;
• допустимую внутреннюю температуру при полном токе и солнечной нагрузке;
• контроль конденсации при суточных циклах нагрева и охлаждения;
• пригодность кабельных вводов, уплотнений и материалов для устанавливаемых кабелей;
• характеристики изоляции на большой высоте.

Детали монтажа также имеют значение. Кабельные вводы, выполненные через верх наружного корпуса, создают иной путь для воды, чем нижний ввод. Слишком маленькие сальники могут повредить уплотнения или не обеспечить достаточную поддержку кабеля. Крутые изгибы кабеля могут передавать механическое усилие на держатели предохранителей и клеммы. Корпус следует рассматривать как установленную сборку, а не как пустой пластиковый или металлический ящик с номером IP.

IEC 61439-2:2020 охватывает силовые коммутационные и управляющие устройства до 1500 В DC. Практическая значимость здесь в том, что использование компонентов с индивидуальными номиналами не отменяет необходимости проверки готовой сборки, включая повышение температуры, диэлектрические свойства, защитные цепи, зазоры, проводку и механическую конструкцию по мере необходимости.

Предоставьте поставщику достаточно информации для проверки результата

Краткий технический запрос полезнее длинного шаблона закупки. Приложите паспорта модулей и инвертора и укажите:

• число стрингов на выход и модулей в стринге;
• Voc, Isc, Imp, βVoc модуля и максимальный последовательный предохранитель;
• минимальную расчётную температуру и любой запас по напряжению;
• инвертор MPPT-расположение и входные ограничения;
• расчетное максимальное напряжение и суммарный расчетный ток;
• требуемые функции предохранителя, изоляции, выключателя и SPD;
• место размещения корпуса, требования к IP, температура окружающей среды, воздействие УФ и коррозии;
• размеры кабелей, мониторинг, целевой рынок и количество.

Для иллюстративного проекта это становится: 4-входа/1-выход, четыре идентичные 16-модульные цепочки, питающие один MPPT, проектное напряжение 907,1 В, предварительные предохранители gPV на 20 А, суммарный ток короткого замыкания 55,2 А, предварительная оценка выходного тока 69 А, изоляция PV DC, согласованная защита от перенапряжений типа 2 PV DC и корпус для наружной установки.

Почему два коммерческих предложения «4-цепочки, 1000 V, IP65» могут не быть эквивалентными

Одно предложение может использовать предохранители gPV и держатели, проверенные на заданное напряжение и температуру. Другое может указывать только номинальный ток предохранителя. В одном корпусе может быть установлен разъединитель с нагрузочной способностью; в другом — устройство, предназначенное преимущественно для изоляции. Параметры SPD Ucpv, режимы защиты, поведение при коротком замыкании и возможность замены также могут отличаться, даже если оба предложения указывают «Тип 2 SPD».

Общий выход — еще один источник скрытых различий. Сравнивайте установленную токовую способность шин, проводников, клемм и выходного устройства, а не только наибольшее число ампер, указанное в спецификации. Также проверьте способность клемм на соответствие фактическому выходному кабелю. Технически более дешевая котировка не является более выгодной, если она требует замены сальников, большего корпуса или переделки на объекте.

Поэтому полезное сравнение нормализует следующие пункты перед ценой:

• входная/выходная конфигурация и группировка MPPT;
• максимальное DC напряжение полного пути;
• класс предохранителя строки, номинал и предел модуля;
• суммарный ток и установленные температурные условия;
• функция выходного устройства и нагрузка DC;
• тип SPD, Ucpv, режимы и согласование;
• способность клемм и кабельных сальников;
• материал корпуса и экологическая пригодность.

Окончательный выбор должен читаться как единый связанный электрический путь. Если котировка подтверждает только количество входов, номинальное напряжение и класс IP, она еще не ответила на вопрос о расчете размеров.

---

Проверьте бокс после установки

Правильный проект может быть скомпрометирован из-за обратной полярности, неплотных соединений, повреждённых вводных сальников или подключения цепочки к неправильному входу. Пусконаладочные работы должны выполняться согласно проектной процедуре и инструкциям по компонентам, с изолированной DC цепью и тестированием квалифицированным персоналом.

Перед подачей напряжения на объединенный выход запишите:

• идентификацию строки, полярность и измеренное напряжение холостого хода;
• соответствуют ли измеренные напряжения строк разумно проекту и друг другу;
• завершение затяжки клемм с указанным крутящим моментом;
• непрерывность защитного проводника и заземления, где требуется;
• тип и номинал предохранителя в каждом занятом слоте;
• индикация состояния SPD и удалённый аварийный контакт, если установлен;
• работу и индикацию положения разъединяющего устройства;
• маркировку, заглушки неиспользуемых вводов, сжатие сальников и закрытие корпуса.

После работы системы при репрезентативной нагрузке проверьте на аномальный нагрев, обесцвечивание, запах, ложное срабатывание предохранителей или влагу. Если план технического обслуживания проекта использует термографию, базовое изображение более полезно, когда нагрузка и условия окружающей среды записаны вместе с ним. Цель — не “доказать” конструкцию одним сканированием, а оставить ориентир для последующего сравнения.

IEC 62548-1:2023 обеспечивает более широкий контекст проектирования IEC для PV массивов, включая DC проводку, защиту, коммутацию и заземление. Готовая сборка также требует соответствующей проверки; IEC 61439-2:2020 охватывает комплекты коммутационного и управляющего оборудования до 1500 V DC. Требования к PV DC SPD рассматриваются в IEC 61643-31.

Чтобы сравнить результат с конфигурацией JUTRION, отправьте расписание строк, данные модулей и инвертора, температуру на объекте, требования к защите и стандарт назначения через страницу PV-комбайнерного бокса. Это дает обеим сторонам что-то более надежное для обсуждения, чем “четыре строки, лучшая цена”.”

Часто задаваемые вопросы

Технические ссылки

• IEC 62548-1:2023 — Фотоэлектрические (PV) массивы — Часть 1: Требования к проектированию
• IEC 60269-6:2010+A1:2021 — Плавкие вставки для защиты солнечных фотоэлектрических энергосистем
• IEC 61439-2:2020 — Сборки силовых коммутационных аппаратов и аппаратов управления
• IEC 61643-31:2018 — УЗИП для фотоэлектрических установок