بينما تتضمن معظم الألواح الشمسية صمامات تجاوز مدمجة لمنع تدفق التيار العكسي، فإن الفيوزات تعمل كحماية احتياطية حاسمة عند فشل الصمامات أو حدوث أعطال كهربائية غير متوقعة. والأهم من ذلك، تتطلب الأكواد الكهربائية (NEC 690.8، NEC 690.9) تركيب الفيوزات في سيناريوهات محددة لضمان سلامة النظام والامتثال.
يشرح هذا الدليل لماذا ومتى وكيفية تركيب فيوز للألواح الشمسية، مع مخططات واضحة وتوصيات خبراء.
لماذا تحتاج إلى تركيب فيوز للألواح الشمسية
يعمل تركيب الفيوز للألواح الشمسية كخط الدفاع الأول الحاسم لنظام الطاقة الكهروضوئية الخاص بك، حيث يقطع التيار الزائد فورًا عن طريق انصهار وعزل الدوائر المعطوبة. هذا يمنع ارتفاع درجة الحرارة والحرائق وتلف المعدات الناتج عن الشذوذات الكهربائية مثل ضربات البرق أو الأعطال الداخلية.
متى يجب تركيب فيوز للألواح الشمسية
يُطلب عادة تركيب فيوز للألواح الشمسية في المصفوفات الشمسية حيث تكون الوحدات موصولة على التوازي. هذه خطوة أمان حاسمة لحماية الأسلاك والمكونات من حالات التيار الزائد التي قد تحدث أثناء الأعطال.
كقاعدة عامة، تحتاج إلى تركيب فيوز للألواح الشمسية في الحالات التالية:
عند استخدام ثلاث سلاسل أو أكثر مع جهاز تحكم شحن واحد
في العديد من أنظمة الطاقة الشمسية، يتم توصيل الألواح الشمسية أولاً على التوالي (لزيادة الجهد) ثم تُجمع على التوازي (لزيادة التيار) إلى جهاز تحكم شحن واحد أو عاكس هجين.
إذا حدث قصر في أحد السلاسل، فإن التيار من السلاسل الأخرى سيلتد إلى السلسلة المقصورة لأنها تقدم مسار المقاومة الأقل. هذا يمكن أن يؤدي إلى تيار مجمع يتجاوز بكثير ما يمكن للأسلاك أو اللوح الشمسي تحمله بأمان، مما يسبب ارتفاع درجة الحرارة أو حتى حريق. لهذا السبب الفيوز ضروري.
متطلبات الفيوز للألواح الشمسية
- تتطلب الحماية من التيار الزائد عندما يتجاوز التيار الأقصى في الدائرة تصنيف تيار دائرة القصر للوحدة الكهروضوئية.
- علاوة على ذلك، يجب حساب التيار الأقصى على أنه تيار دائرة القصر للوحدة مضروبًا في 1.25.
على سبيل المثال، إذا قمت بتوصيل أربعة ألواح شمسية بقدرة 100 واط على التوازي، وكان لكل لوح تيار دائرة قصر (Isc) يبلغ 5.45 أمبير، فإن التيار الأقصى لكل لوح سيكون 5.45 × 1.25، أي ما يعادل تقريبًا 6.81 أمبير.
عندما يتم توصيل أربعة من هذه الألواح على التوازي، فإن التيار الكلي المحتمل للدائرة القصيرة في الدائرة المجمعة سيصل إلى حوالي 21.8 أمبير (5.45A × 4).
ما حجم الفيوز الذي أحتاجه للوحة الشمسية
تنص NEC 690.8(B) أيضًا على أن حجم جهاز الحماية من التيار الزائد يجب أن يُحسب بضرب التيار الأقصى للدائرة (كما هو معرف في NEC 690.8(B)(1)(a)) في عامل إضافي مقداره 1.25.
بالنسبة لـ الألواح الشمسية المتصلة بالتوازي داخل سلسلة واحدة، يتم حساب حجم الفيوز الصحيح عن طريق ضرب Isc المسجل على لوحة كل وحدة فردية في 1.56. هذا يضمن أن الفيوز يمكنه تحمل أعلى تيار متوقع مع حماية الأسلاك والوحدات أثناء حدوث عطل.
بالنسبة لـ مجموعات الألواح الشمسية التي تحتوي على ثلاث سلاسل أو أكثر متصلة بالتوازي، يجب حماية كل سلسلة بفيوز مصنف على الأقل بـ 1.56 ضعف مجموع Isc لتلك السلسلة. هذا يمنع التيار العكسي الزائد من السلاسل الأخرى إذا حدث قصر في إحدى السلاسل.
كيفية حماية الألواح الشمسية بالفيوز
الاحتياطات قبل التركيب
1. افصل جميع مصادر الطاقة
قبل العمل على نظامك الشمسي، افصل مجموعة الألواح الشمسية عن جميع مصادر الطاقة، بما في ذلك شبكة الكهرباء، وحدة التحكم بالشحن، العاكس، والبطاريات. اتبع إجراءات القفل/الوسم المناسبة بعزل الدوائر فعليًا واستخدام علامات تحذيرية.
2.استخدم الأدوات والمعدات المناسبة
استخدم دائمًا أدوات معزولة مثل المفكات، كماشة، وأدوات الضغط المصنفة للجهد المستمر العالي لمنع القصر. استخدم جهاز متعدد القياسات للتحقق من انعدام الجهد قبل لمس أي أسلاك. لا تستبدل الأدوات المنزلية، لأن المعدات غير المناسبة قد تسبب شررًا أو حرائق.
3.معدات الحماية الشخصية
النظارات الواقية تحمي من الشرر الناتج عن القصر العرضي، بينما تحمي القفازات المعزولة (بتصنيف 1,000 فولت أو أكثر) من الصدمات الكهربائية المستمرة. ارتدِ ملابس مقاومة للهب إذا كنت تعمل بالقرب من البطاريات. الأحذية غير الموصلة تمنع الصعق الكهربائي عبر الأرض.
الخطوة 1. حساب التيار الأقصى للوح/السلسلة الشمسية
للبدء، حدد تيار القصر (Isc) لكل لوح شمسي من ملصق مواصفات الشركة المصنعة. لكل وحدة أو سلسلة:
التيار الأقصى = Isc × 1.25
بالنسبة للوح شمسي واحد بقوة 100 واط ذكرناه سابقًا، فإن Isc هو 5.45 أمبير، لذا فإن التيار الأقصى له هو 6.81 أمبير.
عندما تتصل عدة سلاسل بالتوازي، وقد تكون كل سلسلة موصلة إما على التوالي أو بالتوازي، يعتمد حساب التيار الأقصى على تكوين الأسلاك لكل سلسلة.
| نوع السلسلة | الحالي | الصيغة |
|---|---|---|
| سلسلة متسلسلة | التيار يساوي Isc للوح | التيار الأقصى = Isc × 1.25 |
| سلسلة متوازية | التيار هو مجموع Isc لجميع الألواح | التيار الأقصى = (I₁ + I₂ + ... + Iₙ) × 1.25 |
الخطوة 2. تحديد تصنيف الفيوز المناسب
بمجرد حساب التيار الأقصى لكل لوح أو سلسلة، حدد تصنيف الفيوز المناسب بضرب التيار الأقصى في 1.25. بمعنى آخر، Isc × 1.56.
تصنيف الفيوز = التيار الأقصى × 1.25 = Isc × 1.56
لذا، يتطلب اللوح الشمسي بقوة 100 واط فيوزًا لا يقل عن 8.51 أمبير، ويجب تقريب هذا الرقم إلى أقرب حجم فيوز قياسي، عادة فيوز 10 أمبير.
وبالمثل، في أنظمة متعددة السلاسل المتوازية، يعتمد حجم الفيوز المناسب على طريقة توصيل الألواح الشمسية، ويجب حماية كل سلسلة بفيوز منفصل للسلامة.
| نوع السلسلة | وصف التيار | صيغة تصنيف الفيوز |
|---|---|---|
| سلسلة متسلسلة | التيار يساوي Isc للوح | تصنيف الفيوز = Isc × 1.56 |
| سلسلة متوازية | التيار هو مجموع Isc لجميع الألواح | تصنيف الفيوز = (I₁ + I₂ + ... + Iₙ) × 1.56 |
الخطوة 3. تركيب حوامل الفيوز وتوصيل الفيوزات
يجب تركيب الفيوز على الموصل الموجب لكل لوح شمسي أو سلسلة، بالقرب من مصدر الطاقة الشمسية قدر الإمكان. يضمن هذا الموقع أنه إذا حدث عطل في أي مكان في الأسلاك اللاحقة، سينفجر الفيوز ويقطع التيار، مما يمنع الضرر.
تم تصميم فيوزات MC4 المدمجة لتكون قابلة للتوصيل والتشغيل مع موصلات MC4. للتركيب، افصل أولاً موصلات MC4 على الكابل الموجب للوح الشمسي. ثم أدخل مجموعة فيوز MC4 المدمجة عن طريق توصيلها مباشرة بين موصل MC4 الموجب للوح وأسلاك النظام.
عادةً ما تُركب فيوزات الطاقة الشمسية على كل سلك موجب من سلاسل الألواح داخل صندوق الدمج، حيث يتم دمج عدة سلاسل. قم بتوصيل السلك الموجب لكل سلسلة إلى طرف الفيوز الخاص بها وأدخل الفيوز المناسب.
الخطوة 4. تركيب وتوصيل مفتاح العزل المستمر وقاطع الدائرة
بعد تركيب فيوزات الألواح الشمسية، قم بتركيب وتوصيل مفاتيح العزل الشمسية وقواطع الدائرة بشكل صحيح. هذا مطلوب بموجب NEC 690.15 و690.9(A) لجميع أنظمة الطاقة الكهروضوئية، مع السماح بتمديد الموصلات حسب الحاجة لضمان فصل آمن وحماية من التيار الزائد.
الخطوة 5. اختبار وتشغيل النظام
قبل تشغيل النظام، قم بإجراء فحص بصري، وتحقق من استمرارية الأسلاك والقطبية الصحيحة باستخدام مقياس متعدد، ثم قم بتشغيل النظام تدريجيًا مع مراقبة الجهد والتشغيل لضمان أن كل شيء يعمل بأمان وبشكل صحيح دون أخطاء أو أعطال.
الأسئلة الشائعة حول فيوزات الألواح الشمسية
هل أحتاج فيوز لكل لوح شمسي متصل بالتوازي؟
نعم، عند توصيل ثلاثة ألواح شمسية أو أكثر بالتوازي، يجب تركيب فيوز لكل لوح على حدة. هذا يضمن أنه إذا تعطل لوح أو حدث له قصر، لا تقوم الألواح الأخرى بتغذية تيار زائد إليه، مما قد يسبب ارتفاع درجة الحرارة أو حريقًا. كل فيوز يحمي لوحه الفردي من التيار العكسي الذي توفره الألواح الأخرى.
هل هو مطلوب للوحين شمسيين متصلين بالتوازي؟
عندما يتم توصيل سلسلتين شمسيّتين فقط بالتوازي، عادةً لا يكون هناك حاجة إلى فيوز لأن التيار العكسي الأقصى إلى السلسلة المعطوبة يقتصر على التيار القادم من سلسلة واحدة فقط. معظم الوحدات الشمسية وأسلاكها مصممة لتحمل هذا المستوى من التيار بأمان. على سبيل المثال، إذا كانت كل سلسلة تنتج 10 أمبير، وحدث قصر في إحدى السلاسل، يمكن للسلسلة الأخرى أن تعيد تغذية 10 أمبير فقط، وهو ضمن الحد الآمن لتشغيل معظم أنظمة الطاقة الشمسية.
ومع ذلك، يمكن أن يكون إضافة الفيوزات في إعداد ذو سلاسل مزدوجة تفضيلًا شخصيًا لأمان إضافي، وتسهيل استكشاف الأخطاء، وراحة البال.
هل يحتاج لوح شمسي واحد إلى فيوز
عادةً، لا يحتاج لوح شمسي واحد إلى فيوز، طالما أنه ليس جزءًا من توصيل متوازي مع ألواح أخرى والأسلاك. لا يمكن للوح شمسي واحد بمفرده أن ينتج تيارًا أكبر من تصنيفه القصير الدائرة الخاص به، لذا لا يوجد خطر من التيار الزائد القادم من اللوح نفسه.
