Какой размер солнечной распределительной коробки мне нужен? Подбор по количеству стрингов, предохранителям, току и напряжению

Быстрый ответ: Какой размер солнечной распределительной коробки вам нужен?

Солнечная распределительная коробка должна соответствовать количеству совместимых фотоэлектрических цепочек, питающих один вход инвертора, максимальному напряжению холостого хода массива в холодную погоду, суммарному расчётному току на основе Isc и требуемой защите в данном месте. Одного количества входов недостаточно. Четырём цепочкам может потребоваться одна коробка 4-входа/1-выход, две отдельные цепи 2-входа/1-выход или вообще не потребоваться внешняя распределительная коробка — в зависимости от инвертора и схемы прокладки кабелей.

Для покупателя “4 цепочки, 1000 В” звучит как пригодная спецификация. Для инженера, проверяющего коммерческое предложение, это только начало. В паспорте модуля может быть указано, что цепочка приближается к 1000 В холодным утром. Инвертор может назначить цепочки на два независимых MPPT. Выходной тракт, возможно, должен будет пропускать почти 70 А после применения проектного коэффициента тока. Любой из этих фактов 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 ассортименте распределительных коробок JUTRION для фотоэлектрических систем.

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 обеспечивают несколько входов постоянного тока, внутреннюю защиту от перенапряжений и функцию разъединения постоянного тока. Если каждая цепочка может идти напрямую к подходящему входу инвертора, добавление внешней распределительной коробки может создать лишние кабельные соединения, не решая проектную задачу.

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	Паспорт фотоэлектрического 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 напряжение стринга при низкой температуре, прежде чем выбирать 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 соответствовать не только инвертору. Плавкая вставка и держатель, УЗИП, выключатель-разъединитель или автоматический выключатель, клеммы, проводники и собранное устройство — всё находится в одной и той же цепи постоянного тока. Замена только УЗИП на устройство 1500 В не превращает бокс 1000 В в сборку 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 готовую схему защиты. Выбранный предохранитель gPV должен выдерживать ожидаемый ток в реальных условиях корпуса, защищать кабель и оборудование, не превышать максимальный номинал последовательного предохранителя модуля и обладать достаточным напряжением постоянного тока PV и отключающей способностью. Держатель и предохранитель проверяются совместно, включая влияние температуры и групповой установки.

IEC 60269-6 содержит дополнительные требования к плавким вставкам, используемым в фотоэлектрических цепочках и массивах до 1500 В постоянного тока. Правила монтажа, принятые для проекта, определяют, как применяется это изделие.

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

Нагрев может отменить, казалось бы, комфортный каталожный номинал. Плотно сгруппированные держатели предохранителей, потери на клеммах, УЗИП и прямое солнечное излучение — всё это повышает температуру внутри корпуса. Устройство на 80 А в эталонных условиях не является автоматически решением на 80 А внутри каждого уличного бокса.

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 для PV и определённую точку изоляции;
• автоматический выключатель постоянного тока: коммутирует цепь и обеспечивает функцию защиты от сверхтока, когда его характеристики и отключающая способность по постоянному току подходят для применения;
• УЗИП постоянного тока для фотоэлектрических систем: 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 applies 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 одинаковых стринга подключены к одному входу инвертора с высоким током. Каждый стринг содержит 16 модулей. В спецификации модуля указано Voc = 49,5 В, Isc = 13,8 А, βVoc = −0,28 %/°C и максимальный номинал последовательного предохранителя 25 А. Минимальная температура проекта составляет −15 °C. В проектной основе также применяется заявленный запас 3 % после расчёта температуры.

Иллюстративный инвертор имеет максимальный вход DC 1000 В, максимальный входной ток 80 А и максимальный ток короткого замыкания 100 А. Внешняя система молниезащиты не предполагается.

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.

Холодный стринг достигает 907,1 В

Проверенная сборка на 1000 В проходит 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 запаса и не прошёл бы этот пример после применения запаса.

Параллельные стринги делают необходимыми индивидуальные предохранители

Остальные три стринга могут создать начальный экран обратного тока:

(4 − 1) × 13,8 = 41,4 А

Это превышает максимальный номинал последовательного предохранителя модуля 25 А, поэтому в данном примере требуется защита каждой отдельной цепочки. Проектная методика даёт предварительный нижний порог тока предохранителя 1,25 × 13,8 = 17,25 А. Предохранитель gPV на 20 А находится между этим значением и пределом модуля 25 А. Прежде чем его принять, необходимо проверить его держатель, защиту кабеля, температуру корпуса и способность выдерживать длительный ток.

Общему выходу нужно 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 постоянного тока PV на 80 А — это разумная исходная база, а не автоматический окончательный выбор. Установленный тепловой номинал, напряжение, число полюсов и коммутационная нагрузка ещё подлежат проверке. Предел тока короткого замыкания инвертора 100 А проходит сравнение с 55,2 А. Его рабочий предел 80 А следует сравнить с четырёхкратным Imp модуля из реального паспорта.

Предварительная коробка теперь достаточно конкретна для рассмотрения: четыре независимо защищённых входа, один объединённый выход, компоненты класса 1000 В по всему тракту, объединённый путь, рассчитанный вокруг заявленного экрана 69 А, разъединение PV DC и УЗИП 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	20 А gPV предварительный выбор	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	69,0 А	Поправочные коэффициенты и температура установленного узла
Выходная изоляция	База 80 А является исходным кандидатом	Режим постоянного тока PV, напряжение, число полюсов и установленный номинал тока
Защита от перенапряжений	Первоначально УЗИП типа 2 для PV DC	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 представляет изделия на 1000 В 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 проектном расчёте.

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

Рассмотренный пример указывает на архитектуру JUPV1000-4/1. Он не подтверждает внутренний предохранитель, выходное устройство или УЗИП только по наименованию модели. Эти компоненты должны быть подобраны с учётом проектного напряжения 907,1 В, предлагаемой защиты стринга gPV на 20 А, предварительного суммарного тока 69 А и условий наружной установки.

Нестандартные конфигурации на 1500 В или с большим числом стрингов требуют новой проверки компонентов и сборки. Их не следует рассматривать как простое изменение маркировки стандартной компоновки на 1000 В.

---

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 на предохранителях, клеммах, проводниках, УЗИП и выходном устройстве. Плотно расположенные компоненты имеют меньше возможностей для охлаждения, а герметичный корпус ограничивает воздухообмен. Компонент, который выдерживает свой номинальный ток в эталонных условиях, может потребовать снижения номинала в конечной сборке. Именно поэтому выключатель-разъединитель на 80 А в примере остаётся лишь исходной основой, пока установленная компоновка не будет проверена.

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 распространяется на низковольтные комплектные устройства распределения и управления до 1500 В постоянного тока. Практическая значимость здесь в том, что использование отдельно аттестованных компонентов не снимает необходимости проверки готовой сборки, включая превышение температуры, диэлектрические свойства, защитные цепи, зазоры, проводку и механическую конструкцию, насколько это применимо.

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;
• inverter MPPT arrangement and input limits;
• calculated maximum voltage and combined design current;
• required fuse, isolation, breaker and SPD functions;
• enclosure location, IP requirement, ambient, UV and corrosion exposure;
• cable sizes, monitoring, destination market and quantity.

For the illustrative project, that becomes: 4-in/1-out, four identical 16-module strings feeding one MPPT, 907.1 V stated project design voltage, preliminary 20 A gPV fuses, 55.2 A total Isc, 69 A preliminary output-current screen, PV DC isolation, coordinated Type 2 PV DC surge protection and an outdoor enclosure.

Why Two “4-String, 1000 V, IP65” Quotations May Not Be Equivalent

One quotation may use gPV fuse-links and holders verified for the intended voltage and temperature. Another may list only a nominal fuse current. One box may provide a load-break switch-disconnector; another may use a device intended mainly for isolation. SPD Ucpv, protection modes, short-circuit behaviour and replaceability may also differ even when both quotations say “Type 2 SPD.”

The common output is another source of hidden difference. Compare the installed current capability of the busbars, conductors, terminals and output device, not only the largest ampere number printed in the bill of materials. Also check terminal capacity against the actual outgoing cable. A technically lower-priced quotation is not cheaper if it requires replacement glands, a larger enclosure or rework at site.

A useful comparison therefore normalizes the following items before price:

• input/output arrangement and MPPT grouping;
• maximum DC voltage of the complete path;
• string-fuse class, rating and module limit;
• combined current and installed temperature conditions;
• output device function and DC duty;
• SPD type, Ucpv, modes and coordination;
• terminal and cable-gland capacity;
• enclosure material and environmental suitability.

The final selection should read as one connected electrical path. If the quotation confirms only input count, nominal voltage and IP rating, it has not yet answered the sizing question.

---

Verify the Box After Installation

A correct design can still be compromised by reversed polarity, loose terminations, damaged glands or a string connected to the wrong input. Commissioning should follow the project procedure and component instructions, with the DC circuit isolated and tested by qualified personnel.

Before energizing the combined output, record:

• string identity, polarity and measured open-circuit voltage;
• whether measured string voltages are reasonably consistent with the design and with one another;
• terminal tightening completed to the specified torque;
• protective-conductor and bonding continuity where required;
• fuse type and rating in every populated way;
• SPD status indication and remote alarm contact, if fitted;
• operation and position indication of the isolating device;
• labels, unused-entry seals, gland compression and enclosure closure.

After the system has operated under representative load, inspect for abnormal heating, discoloration, odour, nuisance fuse operation or moisture. Where the project maintenance plan uses thermography, the baseline image is more useful when load and ambient conditions are recorded with it. The purpose is not to “prove” the design from one scan, but to leave a reference for later comparison.

IEC 62548-1:2023 provides the broader IEC design context for PV arrays, including DC wiring, protection, switching and earthing. The completed assembly also needs appropriate verification; IEC 61439-2:2020 covers power switchgear and controlgear assemblies up to 1500 V DC. PV DC SPD requirements are addressed by IEC 61643-31.

To compare the result with a JUTRION configuration, send the string schedule, module and inverter data, site temperature, protection requirements and destination standard through the PV combiner box page. That gives both sides something more reliable to discuss than “four strings, best price.”

Часто задаваемые вопросы

Technical References

• IEC 62548-1:2023 — Photovoltaic (PV) arrays — Part 1: Design requirements
• IEC 60269-6:2010+A1:2021 — Fuse-links for the protection of solar photovoltaic energy systems
• IEC 61439-2:2020 — Power switchgear and controlgear assemblies
• IEC 61643-31:2018 — SPDs for photovoltaic installations