الدليل الكامل لصمام الأمان للوحة الشمسية

بينما تتضمن معظم الألواح الشمسية ثنائيات تجاوز مدمجة لمنع تدفق التيار العكسي، تعمل الصمامات كحماية احتياطية حاسمة عند فشل الثنائيات أو حدوث أعطال كهربائية غير متوقعة. والأهم من ذلك، تتطلب الأكواد الكهربائية (NEC 690.8، NEC 690.9) وجود الصمامات في سيناريوهات محددة لضمان سلامة النظام والامتثال.

يشرح هذا الدليل لماذا ومتى وكيفية تركيب الصمامات على الألواح الشمسية، مع مخططات واضحة وتوصيات خبراء.

لماذا تحتاج إلى تركيب صمامات على الألواح الشمسية

يعمل تركيب الصمامات على الألواح الشمسية كخط الدفاع الأول الحاسم لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك، حيث يقطع التيار الزائد فورًا عن طريق ذوبان وعزل الدوائر المعطوبة. هذا يمنع ارتفاع درجة الحرارة والحرائق وتلف المعدات الناتج عن الشذوذات الكهربائية مثل ضربات البرق أو الأعطال الداخلية.

متى يجب تركيب صمامات على الألواح الشمسية

عادةً ما يكون تركيب الصمامات على الألواح الشمسية مطلوبًا في مجموعات الألواح 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 صمامات على الألواح الشمسية في الحالات التالية:

عند استخدام ثلاثة أو أكثر من السلاسل إلى جهاز تحكم شحن واحد

في العديد من أنظمة الطاقة الشمسية، يتم توصيل الألواح الشمسية أولاً على التوالي (لزيادة الجهد) ثم تجمع على التوازي (لزيادة التيار) إلى جهاز تحكم شحن واحد أو عاكس هجين.

إذا حدث قصر في سلسلة واحدة، فإن التيار من السلاسل الأخرى سيلتد إلى السلسلة المقصورة، لأنها تقدم مسار المقاومة الأقل. هذا يمكن أن يؤدي إلى تيار مشترك يتجاوز بكثير ما يمكن للأسلاك أو اللوحة الشمسية تحمله بأمان، مما يسبب ارتفاع درجة الحرارة أو حتى حريق. لهذا السبب فإن وجود الصمامات ضروري.

عند توصيل ثلاثة أو أكثر من الألواح الشمسية على التوازي (حتى في سلسلة واحدة)

حتى إذا لم تكن تجمع بين عدة سلاسل ولكن ببساطة توصل ثلاثة أو أكثر من الألواح الشمسية مباشرة على التوازي، فإن الخطر هو نفسه. إذا حدث قصر في لوحة واحدة، يمكن للألواح الأخرى أن تعيد تغذية التيار إليها، مما يؤدي إلى تيار زائد خطير. الصمامات على كل لوحة تمنع ذلك.

تم استخلاص هذه التوصيات من الخبرة العملية في تطبيق معايير كود NEC:

• وفقًا لـ NEC 690.9(A)(2)، يلزم وجود حماية من التيار الزائد عندما يتجاوز التيار الأقصى في الدائرة تصنيف تيار القصر لوحدة الطاقة الشمسية.
• علاوة على ذلك، NEC 690.8(A)(1)(a) يحدد أن التيار الأقصى يجب حسابه كتيار القصر للوحدة مضروبًا في 1.25.

على سبيل المثال، إذا قمت بتوصيل أربعة ألواح شمسية بقدرة 100 واط على التوازي، وكان لكل لوح تيار قصر (Isc) يبلغ 5.45 أمبير، فإن التيار الأقصى لكل لوح سيكون 9.35 × 1.25، أي حوالي 6.81 أمبير.

عندما يتم توصيل أربعة من هذه الألواح على التوازي، فإن التيار الكلي المحتمل للقصر في الدائرة المجمعة سيصل إلى حوالي 21.8 أمبير (5.45A × 4).

ما هو حجم الفيوز المناسب للوح الشمسي

ينص NEC 690.8(B) أيضًا على أن حجم جهاز الحماية من التيار الزائد يجب حسابه بضرب التيار الأقصى للدائرة (كما هو معرف في NEC 690.8(B)(1)(a)) بعامل إضافي مقداره 1.25.

بعبارة أخرى، لا يطلب NEC فقط تحديد التيار الأقصى باستخدام 125% من تيار القصر للوح، بل يحدد أيضًا أن حجم الفيوز يجب أن يكون 125% من تلك النتيجة. هذا يؤدي إلى مضاعف إجمالي مقداره 1.56 (1.25 × 1.25) لحساب تصنيف الفيوز المناسب في أنظمة الطاقة الكهروضوئية.

بالنسبة لـ الألواح الشمسية المتصلة على التوازي داخل سلسلة واحدة، يتم حساب حجم الفيوز الصحيح عن طريق ضرب التيار القصير لكل وحدة فردية في 1.56. هذا يضمن أن الفيوز يمكنه التعامل مع أعلى تيار متوقع مع حماية الأسلاك والوحدات أثناء حالة العطل.

بالنسبة لـ مجموعات الألواح الشمسية التي تحتوي على ثلاثة أو أكثر من السلاسل المتصلة على التوازي، يجب حماية كل سلسلة بصمام فيوز مصنف على الأقل بـ 1.56 ضعف التيار القصير الكلي لتلك السلسلة. هذا يمنع التيار العكسي الزائد من السلاسل الأخرى إذا حدث قصر في إحدى السلاسل.

كيفية تأمين اللوح الشمسي بصمام فيوز

الاحتياطات قبل التثبيت

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 التثبيت المصنفة للجهد المستمر العالي لمنع الدوائر القصيرة. استخدم مقياس متعدد 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

تحمي نظارات السلامة من الشرر الناتج عن القصر العرضي، بينما تحمي القفازات المعزولة (بتصنيف 1,000 فولت أو أكثر) من صدمات التيار المستمر. ارتدِ ملابس مقاومة للهب إذا كنت تعمل بالقرب من البطاريات. تمنع الأحذية غير الموصلة الصعق الكهربائي عبر الأرض.

الخطوة 1. حساب التيار الأقصى للوحة الشمسية/السلسلة

للبدء، حدد تيار القصر (Isc) لكل لوحة شمسية من ملصق مواصفات الشركة المصنعة. لكل وحدة أو سلسلة، احسب التيار الأقصى باستخدام معامل NEC 690.8(A)(1)(a):

بالنسبة للوحة شمسية واحدة بقوة 100 واط ذكرناها سابقًا، فإن Isc هو 5.45 أمبير، لذا فإن التيار الأقصى لها هو 6.81 أمبير.

عندما تتصل عدة سلاسل بالتوازي، وقد يتم توصيل كل سلسلة إما على التوالي أو بالتوازي، يعتمد حساب التيار الأقصى على تكوين الأسلاك لكل سلسلة.

نوع الوتر	التيار	الصيغة
سلسلة متسلسلة	التيار يساوي Isc للوحة	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 لوحة أو سلسلة، حدد تصنيف الفيوز المناسب بضرب التيار الأقصى في 1.25. بمعنى آخر، Isc × 1.56.

لذا، تتطلب لوحة شمسية بقوة 100 واط فيوزًا لا يقل عن 8.51 أمبير، ويجب تقريبها 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 أن يكون لكل سلسلة فيوز منفصل للسلامة.

نوع الوتر	وصف التيار	صيغة تصنيف الفيوز
سلسلة متسلسلة	التيار يساوي Isc للوحة	تصنيف الفيوز = Isc × 1.56
سلسلة متوازية	التيار هو مجموع تيارات القصر لجميع الألواح	تصنيف الفيوز = (I₁ + I₂ + ... + Iₙ) × 1.56

الخطوة 3. تركيب حوامل الفيوزات 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 الأسفل، سينفجر الفيوز ويقطع التيار، مما يمنع الضرر.

فيوزات MC4 المدمجة مصممة 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 الكهروضوئية على كل سلك موجب من سلاسل الألواح الشمسية داخل صندوق الدمج، حيث يتم دمج عدة سلاسل. قم بتوصيل السلك الموجب لكل سلسلة إلى طرف فيوزه وأدخل فيوز الطاقة الكهروضوئية الصحيح.

الخطوة 4. تركيب وتوصيل عازل التيار 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، تحقق 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 في التوصيل المتوازي؟

نعم، عند توصيل ثلاثة ألواح شمسية أو أكثر بالتوازي، يجب فيوز كل لوح بشكل فردي. هذا يضمن أنه إذا فشل لوح واحد أو حدث به قصر، لا تقوم الألواح الأخرى بتغذية تيار زائد إليه، مما قد يسبب ارتفاع درجة الحرارة أو حريق. 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 الفيوز ضروريًا لأن التيار العكسي الأقصى إلى سلسلة بها عطل يقتصر على التيار من سلسلة واحدة فقط أخرى. 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 فقط أن تعيد تغذية 10 أمبير، ضمن الحد الآمن لتشغيل معظم أنظمة الطاقة الشمسية.

ومع ذلك، يمكن أن يكون إضافة الفيوزات في إعداد ذو سلاسل مزدوجة تفضيلًا شخصيًا للسلامة الإضافية، وتسهيل استكشاف الأخطاء، وراحة البال.

هل يحتاج لوح شمسي واحد إلى فيوز

عادةً، لا يتطلب لوح شمسي واحد فيوزًا، 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.