Solis Semineri Bölüm 17: Solar PV Sistemlerinde İnverterler için Uygun Devre Kesicilerin Seçilmesi

Geçmiş
Solar PV sistemlerinde, devre kesici seçimi kolaylıkla gözden kaçabilen bir konudur ve doğru çözümü seçmek için zaman harcanması gerekir. Devre kesici uygun değilse, ekipmanın sık sık devreye girmesine, aşırı ısınma hasarına ve hatta sistem yangınına neden olur. Bu Solis Seminerinde, fotovoltaik sistemlerde devre kesicilerin nasıl seçileceğini tartışacağız.

Devre Kesici Türleri
Solar PV sisteminde, devre kesicinin seçimi birkaç faktöre bağlıdır:
• Sistemin elektriksel özellikleri
• Çevre
• Yükler ve kurulum tipinin gereksinimleri

1. Devre Kesicideki Ortam Sıcaklığı
PV sistemleri için ekipman genellikle açık havada kurulur (zemine montaj sistemleri, düz çatı sistemleri vb.). Binalardaki kurulumlardan genellikle daha yüksek bir dış ortam sıcaklığı varsayılır, bu nedenle dağıtım panosundaki sıcaklığın daha yüksek olması beklenebilir. Bu aynı zamanda devre kesicinin akış hızını ve çalışma sıcaklığına da etki eder.
Solar PV sistemlerinde devre kesicilerin seçiminde en önemli konu sıcaklıktır. IEC 60947-2 standardına göre herhangi bir devre kesici, ortam sıcaklığının değer kaybı/artışı akım değerini ayrıntılandıran bir veri sayfasına sahiptir. Tesis içi ortam sıcaklığına ve sistem akımının boyutuna göre uygun devre kesici ekipmanı seçmelisiniz.

Tablo 1: Örnek kesici açma üniteleri - ortam sıcaklığına göre azaltılmış/yükseltilmiş akım değerleri

2. Devre Kesicilerin Karşılıklı Isınması
Birden fazla invertöre sahip büyük güneş enerjisi santralleri için, dağıtım panosunda genellikle birbirine yakın monte edilmiş birden fazla devre kesici bulunur. Bu devre kesiciler aynı anda maksimum akımlarını sağlayacaklardır, bu nedenle devre kesicilerin sıcaklığı birbirlerini daha hızlı etkileyerek muhtemelen erken açmaya yol açacaktır.

Paralel olarak birden fazla devre kesici kurduğumuzda, devre kesicinin veri sayfasında belirtilen düzeltme faktörünü dikkate almamız gerekiyor.
Örneğin, 6 cihazın düzenlenmesi durumunda, düzeltme faktörü 0.75 olabilir. 15.1 Amper (A) nominal akımı olan bir devre kesici, 0.75 x 15.1 A = 11.33 A nominal akım gibi davranır.

Bu hesaplama sayesinde akım yetersiz ise daha yüksek anma akımına sahip bir devre kesici kullanabiliriz. Diğer bir olasılık, devre kesiciler arasındaki boşluğu artırmaktır. Bu, daha fazla ısının dağılmasını sağlar ve böylece gereksiz açmaları önler.

3.Bağlı Cihazların Türü
Şebekeye bir solar PV sistemi bağlıysa, yük besleme ağının akım ve gerilim etkisi ile tetiklenir. Bir devre kesici seçerken, en uygun devre kesiciyi seçmek için bu şebekedeki yükün bileşenlerini dikkate almamız gerekir. Tablo 2: Farklı tip kesici, anlık veya kısa süreli gecikmeli.

Örnek Sistem
PV santralinin paralel çalışmasında devre kesicilerin termik değerleri için örnekler.

6 Solis-1P8K-5G invertörlü PV tesisi.

Gerekli teknik özellikler Solis-1P8K-5G invertörün veri sayfasında bulunabilir:
• Maksimum çıkış akımı = 34.7 A
• Maksimum sigorta koruması = 50 A
Kablo seçiminin yanı sıra kablolama yöntemi, ortam sıcaklığı ve diğer potansiyel koşullar, kablonun maksimum sigorta korumasını sınırlar.
Örneğimizde, seçilen kablonun (6 mm²) ideal yönlendirmeye sahip olduğunu ve 35 A nominal akıma dayanabileceğini varsayıyoruz.
Kullanılan kablo için mümkün olan maksimum nominal akım ve Solis-1P8K-5G'nin mümkün olan maksimum sigorta koruması, devre kesiciler için mümkün olan maksimum nominal akımı sınırlar.

Doğru Devre Kesiciyi Seçme
Aynı örnek sistemi kullanarak ve hesaplanan 34.7 A akımına bağlı olarak motor, trafo vb. B'nin termal açma özelliği olan ve devre kesiciler arasında boşluk olmayan bir 40 A devre kesici seçiyoruz. Sonrasında, devre kesicinin termal uyarlanabilirliğini kontrol ederek seçilen değerimizin uygun olup olmadığını doğrularız:

Yük faktörü, veri sayfasının özelliklerini karşılar:
•Kalıcı yükte azalma> 1 saat = 0.9
(Bir solar PV tesisinde 1 saatten fazla kalıcı yükler mümkündür.)
•6 devre kesici doğrudan yan yana düzenlendiğinde azaltma faktörü = 0.75
(Bir devre kesici kullanılıyorsa veya aralarındaki mesafe yeterliyse katsayı 1'e eşittir.)
•Ortam sıcaklığı 40°C = 1.0 olduğunda dağıtım panosundaki nominal akımdaki artış

Sonuç
Devre kesicinin nominal yük akımı şu şekilde hesaplanır:
Ibn = 40 A x 0.9 x 0.75 x 1.0 = 27 A

Sonuç
Arızasız çalışma için maksimum akım taşıma kapasitesi, kullanılan inverterin maksimum çıkış akımından daha düşük olduğundan, bu örnekte seçilen devre kesici kullanılamaz. Devre kesici, nominal çalışma sırasında açılacaktır.

Çözüm 1
50 A devre kesici kullanın. Devre kesiciler arasında ısı dağılımı için yeterli boşluk (＞10 mm) vardır ve maksimum akım taşıma kapasitesi 40.5A'dır. (lbn = 50 A x 0.9 x 0.9 = 40.5 A),
Devre kesici, nominal çalışma altında açılmayacaktır.

Çözüm 2
63 A devre kesici kullanın. Maksimum akım taşıma kapasitesi 42.5 A (lbn = 63 A x 0.75 x 0.9 x 1 = 42.5 A), Devre kesici, nominal çalışma altında açılmayacaktır.