×

Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-23



Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-23

Tercüme :Alper Çelebi


Ek C: Fotovoltaik santrallerin boyutlandırılma örnekleri

C.1 Giriş


Burada, önceden var olan bir kullanıcı santraline paralel şebeke bağlantılı bir fotovoltaik santralin iki boyutlandırma örneği verilmiştir. İlk örnek, son kullanıcılar için tipik bir şebekeye bağlı küçük FV santralini gösterirken, ikinci örnek organize sanayi bölgesinde  kurulacak daha büyük bir güç santralini gösterir. Her iki durumda da kullanıcı santralleri TT tipi topraklama sistemlerine sahip AG kamusal şebekeye bağlıdır; FV santrallerin açıkta kalan iletken kısımları hali hazırda bulunan topraklama sistemine bağlanacak ancak santralın gerilim altında bulunan  bölümleri  izole olarak kalacaktır.

Son olarak, dağıtım şebekesi tarafından beklenen  kısa devre akımı ilk örnekte 6kA fazdan nötre ve ikinci örnekte üç fazlı 15kA’dır.

C23 30kWp FV santral

Bergamo şehrinde bulunan müstakil bir ev için FV santrali boyutlandırması yapmak istiyoruz; santral, enerji satış  tabanlı olarak kamusal AG şebekesine bağlanacaktır.

Ev, hali hazırda 3kW sözleşmeli güce sahip kamusal bir şebekeye bağlı olup yıllık ortalama tüketimi yaklaşık 400
kWh’dir.

Panellerin kısmen entegre edileceği çatının kenarı (üçgen çatı) 60 m2 yüzeye sahip olup , 30°’lik β eğim açısına sahiptir ve +15° (Azimut açısı γ) güneye doğrudur.

Karar verilen santral boyutu 3 kWp’dir, böylece kullanıcının güç talebi olabildiğince karşılanmış olur; Bölüm 2’deki
örnek 2.2’ye göre yıl başına beklenen üretim, santral bileşenlerinin verimliliği 0.75 olarak dikkate alındığında
3430 kWh’dir.

Modüllerin seçimi

Polikristal silisyum modüller kullanarak, ünite başına 175 W güç ile 17 modül gereklidir; bu değer 3000/175=17 ilişkisi ile   elde edilmiştir. Modüllerin tamamın tek bir dizede seri halde bağlandığı varsayılır.

Üretici tarafından beyan edilen geleneksel bir modülün ana karakteristikleri:

• Nominal güç PMPP  (1) 175 W 
• Verimlilik %12.8
• Gerilim VMPP 23.30 V
• Akım IMPP 7.54 A
• Yüksüz çalışma gerilimi 29.40 V
• Kısa devre akımı Isc 8.02 A
• Maksimum gerilim 1000 V
• Sıcaklık katsayısı PMPP %-0.43/°C
• Sıcaklık katsayısı U -0.107 V/°C
• Boyutlar 2000 x 680 x 50 mm
• Yüzey 1.36 m2
• Yalıtım sınıfı II

(1) MPP, elektriksel büyüklükleri standart ışınım koşullarındaki maksimum güç noktalarında tanımlar.

Dolayısıyla modüllerin kapladığı toplam yüzey 1.36 x 17 ≈ 23 m2’ye eşit olacaktır ve bu da kurulum için kullanılabilen çatı yüzeyinden küçüktür.

Modüllerin minimum ve maksimum sıcaklığını -10°C ve +70°C varsayarak ve standart test koşullarındaki sıcaklığı 25°C olduğunu dikkate alarak, [2.13] formülü ile FV modülün standart şartlarla karşılaştırıldığındaki gerilim değişimi elde edilebilir.

• Maksimum yüksüz çalışma gerilimi 29.40+0.107 . (25+10) = 33.13V
• Minimum gerilim MPP 23.30+0.107 . (25-70) = 18.50V
• Maksimum gerilim MPP 23.30+0.107 . (25+10) = 27.03V

Güvenlik ve ihtiyati tedbirler almak amacıyla, santral bileşenlerinin seçimi için maksimum yüksüz çalışma gerilimi
ve modüllerin yüksüz çalışma geriliminin %120’sinin arasındaki en yüksek değer dikkate alınır (not 7, Bölüm 3) Bu özel durumda, referans gerilim 33.13V’den büyük olduğundan 1.2 . 29.40 = 35.28V’ye eşittir.

Dizenin elektriksel karakteristikleri:

• Gerilim MPP 17 x 23.30 = 396 V
• Akım MPP 7.54 A
• Maksimum kısa devre akımı 1.25 x8.02 = 10 A
• Maksimum yüksüz çalışma gerilimi 17 x 35.28 = 599.76 V
• Minimum gerilim MPP 17 x 18.50 = 314.58 V
• Maksimum gerilim MPP 17 x 27.03 = 459.50 V

İnverter seçimi

FV santralin düşük gücü nedeniyle ve AG tek fazlı şebeke ile doğrudan bağlantı sağlamak için PWM kontrolü ve
IGBT köprüsü sayesinde doğru akımı alternatif akıma çeviren tek fazlı bir inverter seçilir.

 
Bu inverter, sürekli bileşenli akımların şebekeye girişini önlemek için dâhili bir koruma ile donatılmıştır. Emisyon bozulmalarının bastırılması için giriş ve çıkış filtreleri planlanarak montajı yapılmış   ve FV modüller için toprak izolasyon sensörü ile donatılmışlardır. Maksimum Güç Noktası İzleyici (MPPT) ve ilgili koruma sistemine
(SPI) sahip arayüz cihazı (DDI) ile donatılmıştır.

Teknik karakteristikler:

• Giriş nominal gerilimi 3150 W
• DC tarafındaki çalışma gerilimi MPPT 203-600 V
• DC tarafındaki maksimum gerilim 680 V
• DC tarafındaki maksimum giriş akımı 11.5 A
• AC tarafındaki çıkış nominal gücü 3000 W
• AC tarafındaki nominal gerilim 230 V
• Nominal frekans 50 Hz
• Güç faktörü 1
• Maksimum verimlilik %95.5
• Avrupa verimliliği %94.8

Dize-inverter bağlantısının doğruluğunu teyit etmek için (bkz. Bölüm 3), öncelikle dizenin uçlarındaki maksimum yüksüz çalışma geriliminin inverterin dayandığı maksimum giriş geriliminden düşük olduğunu doğrulamak gerekir.

599.76 V < 680 V (OK)

Buna ek olarak, dizenin minimum gerilim MPP’si, inverter MPPT’sinin minimum geriliminden düşük olmayacaktır.

314.58 V > 203 V (OK)

Buna karşın, dizenin maksimum gerilim MPP’si, inverter MPPT’sinin maksimum geriliminden yüksek olmayacaktır.

459.50 V < 600 V (OK)

Son olarak, dizenin maksimum kısa devre akımı, inverterin girişte dayanabileceği maksimum kısa devre akımını aşmayacaktır.

10 A < 11.5 A (OK)

Kablo seçimi

Modüller L1* kabloları üzerinden seri halde bağlanır ve böylece elde edilen dize, aşağıdaki karakteristik özelliklere sahip solar tek damarlı L2 kabloları kullanılarak, inverterin kaynak tarafındaki FV dizi birleştirici kutuya anında bağlanırlar:

• kesit alanı 2,5 mm2
• nominal gerilim Uo/U 600/1000V AC – 1500V DC
• çalışma sıcaklığı -40 +90 °C
• 60°C’de havada akım taşıma kapasitesi
(İki bitişik kablo) 35 A
• 70°C’de akım taşıma kapasitesinin düzeltme faktörü 0.91
• Aşırı yük koşullarında kablonun
maksimum sıcaklığı 120 °C

Boru içinde montajı yapılmış  solar kabloların Iz akım taşıma kapasitesi, 70°C sıcaklıkta şuna eşittir (bkz. Bölüm 3):

Iz = 0.9 . 0.91 . I0 = 0.9 . 0.91 . 35 ≈ 29A

Buradaki 0.9, boru veya a veya kablo kanalı  içinde solar kabloların montajı  için düzeltme faktörüDÜR. 

Taşıma kapasitesi, dizenin maksimum kısa devre akımındanyüksektir:

Iz > 1.25 . Isc = 10A

Modüllerin çerçeveleri ve dizenin destekleyici yapısı, sarı- yeşil renkte ve 2.5 mm2 kesitli N07V-K kablosu üzerinden topraklanır. FV dize kutusunun invertere bağlantısı iki N07V-K (450/750V) tek damarlı kablo kullanılarak yapılır; bunların 2.5 mm2kesit alanı ve kanalda L3=1m uzunluğu olup maksimum dize akımından daha yüksek olan 24A’lık bir akım taşıma kapasiteleri mevcuttur.

İnverter ve üretilen gücün kontaktörü arasındaki bağlantı (uzunluk L4=1m) ve kontaktör ve müstakil evin ana panosu arasındaki bağlantı üç adet (uzunluk L5=5m) N07V-K (F+N+PE) tek damarlı kablo kullanılarak yapılır; boruda  2.5 mm2 kesit alanları ve 21A akım taşıma kapasitesine sahiptirler ve bu AC tarafındaki inverterin nominal çıkış akımından yüksektir.




Gerilim düşümünün doğrulanması

İnverterin DC tarafındaki gerilim düşüşünün %2’yi geçmediği, böylece üretilen enerji kaybının bu yüzdeden düşük olduğu şu hesaplama ile doğrulanır (bkz. Bölüm 3).

2.5 mm2 kesitli kabloların uzunluğu:

• dize modülleri arasındaki bağlantı (L1): (17-1) x 1 m = 16 m
• dize ve pano arasındaki bağlantı (L2): 15 m
• pano ve inverter arasındaki bağlantı (L3): 1 m
• toplam uzunluk 16 + 15 + 1 = 32 m
Dolayısıyla gerilim düşüşü yüzdesi (2) :



(2)  Bağlantı kablolarının sınırlı uzunluğu (1m) nedeniyle, inverter ve üretilen gücün kontaktörü arasındaki gerilim düşüşü ihmal edilir.
 Dize-pano ve pano-inverter arası bağlantı kabloları için bakırın 30°C’deki ρ2 = 0.018 Ω . mm2 / m direnci göz önüne alınırken modüllerin 70°C çevre sıcaklığı dikkate alınır; bu nedenle ρ1 = 0.018 . [1+0.004 . (70 - 30)] = 0.021 Ω . mm2 ./m



Anahtarlama ve koruma cihazları

 DC tarafındaki kabloların, onları etkileyebilecek maksimum kısa devre akımından daha yüksek akım taşıma kapasitesine sahip olmalarından dolayı aşırı akıma karşı koruma sağlanmaz. Müstakil evin ana panosunda, AC tarafında, aşırı akımlara karşı inverterin bağlantı hattının korunumu ve dolaylı temasa karşı koruma için bir kaçak akım+devre kesici bulunur. Gerekli bakım işlemlerini inverter üzerinde gerçekleştirme imkânını sağlamak için, invertere sırasıyla kaynak yönüne  ve yük yönüne In =
16A iki yük ayırıcı monte edilmiştir.

Hem inverterin hem de modüllerin eş zamanlı korunması için yük ayırıcının kaynak yönünde  bir SPD, FV dizi birleştirici kutu içine montajı yapılarak  aşırı gerilimlere karşı DC tarafında korunma sağlanır; AC
tarafında ise, giriş panosu içine bir  monte edilir. DC tarafına monte edilen PV tipi SPD, yük ayırıcı sigorta tutucuya takılmış iki adet 10.3x38mm 4A sigortayla (veya 16A mccb), sadece IP 65 pano ile korunacaktır. Bunun yerine, AC tarafındaki sigorta yuvasına monte edilen 10.3x38mm 16A gG sigortayla korunacaktır.

Diğer anahtarlama ve koruma cihazları yani: giriş termik manyetik devre kesici, In=25A ana yük
ayırıcı ve iki   C10/16 termik manyetik devre kesici + kaçak akım mevcut kullanıcı santralinde montajı yapılmıştır ve burada kalırlar.


C.3 60kWp FV santral

Milan şehrinde bulunan bir üretim endüstrisi için FV santrali boyutlandırması yapmak istiyoruz; santral,
enerji satış  tabanlı olarak kamusal AG şebekesine bağlanacaktır. Endüstri, hali hazırda 60 kW sözleşmeli güce sahip kamusal bir şebekeye (400V üç fazlı) bağlı olup yıllık ortalama tüketimi yaklaşık 70 MWh’dir.

Modüllerin kısmen entegre edileceği çatının kenarı (Şekil C.2) 500 m2 yüzeye sahip olup , 15°’lik β eğim açısına sahiptir ve -30° (Azimut açısı γ) güneye doğrudur.
Enerji satış/Mahsuplaşma temel alınarak kararlaştırılan santral boyutu 6kWp’dir, böylece kullanıcının güç talebi olabildiğince karşılanır (önceki örnekte olduğu gibi).

Tablo 2.1’den Milan’daki yatay bir yüzeyde güneş ışımasınındeğerini çıkarırız ve bu tahmini olarak 1307 kWh/
m2’dir. Verilen eğim açısı ve yönelme ile, Tablo 2.3’ten 1.07 değerinde bir düzeltme faktörü elde ederiz. Santral bileşenlerinin verimliliğini 0.8 olarak varsayarak, yıl başına beklenen güç üretimini şu şekilde buluruz:

Ep=60 . 1307 . 1.07 . 0.8 ≈ 67MWh




Modüllerin seçimi

Çok kristalli silisyum paneller kullanarak, ünite başına 225 W güç ile 267 panel gereklidir; bu değer 60000/225=267 ilişkisi ile elde edilmiştir.

Dize gerilimini (inverterin giriş gerilimini etkiler) ve paralel dizelerin toplam akımını (öncelikle kablo seçimini etkiler) da hesaba katarak, her birinde 22 panel bulunan 12 dize halinde dizeleri gruplamayı seçeriz; toplam

12 . 22 = 264 panel toplamda maksimum 264 . 225 = 59.4 kWp güç sağlar.

Üretici tarafından beyan edilen geleneksel bir modülün ana karakteristikleri:

• Nominal güç PMPP 225 W
• Verimlilik %13.5
• Gerilim VMPP 28.80 V
• Akım IMPP 7.83 A
• Yüksüz çalışma gerilimi 36.20 V
• Kısa devre akımı Isc 8.50 A
• Maks. gerilim 1000 V
• Sıcaklık katsayısı PMPP -0.48 %/°C
• Sıcaklık katsayısı U -0.13 V/°C
• Boyutlar 1680 x 990 x 50 mm
• Yüzey 1.66 m2
• Yalıtım sınıfı II

Dolayısıyla modüllerin kapladığı toplam yüzey 1.66 x 264 ≈ 438 m2’ye eşit olacaktır ve bu da kurulum için kullanılabilen çatı yüzeyinden küçüktür.

Modüllerin minimum ve maksimum sıcaklığını -10°C ve +70°C varsayarak ve standart test koşullarındaki sıcaklığı 25°C olduğunu dikkate alarak, [2.13] formülü ile FV modülün standart şartlarla karşılaştırıldığındaki gerilim değişimi elde edilebilir.

• Maksimum yüksüz çalışma gerilimi 36.20 + 0.13 . (25 + 10) = 40.75V
• Minimum gerilim MPP 28.80 + 0.13 . (25 - 70) = 22.95V
• Maksimum gerilim MPP 28.80 + 0.13 . (25 + 10) = 33.35V

Güvenlik ve ihtiyati tedbirler almak amacıyla, santral bileşenlerinin seçimi için maksimum yüksüz çalışma gerilimi ve modüllerin yüksüz çalışma geriliminin %120’sinin arasındaki en yüksek değer dikkate alınır (not 7, Bölüm 3)

Bu özel durumda, referans gerilim 40.75V’den büyük olduğundan 1.2 . 36.20 = 43.44V’dir.

Dizenin elektriksel karakteristikleri
:
• Gerilim MPP 22 x 28.80 = 663,6 V
• Akım MPP 7.83 A
• Maksimum kısa devre akımı 1.25 x 8.50 = 10,63 A
• Maksimum yüksüz çalışma gerilimi 22 x 43.44 = 955.68 V
• Minimum gerilim MPP 22 x 22.95 = 504.90 V
• Maksimum gerilim MPP 22 x 33.35 = 733.70 V

İnverter seçimi

Her biri 31kW giriş nominal gücüne sahip iki adet üç fazlı inverter seçilir; dolayısıyla paralel haldeki altı dize her bir invertere bağlanacaktır.

Seçilen üç fazlı inverterler, PWM kontrolü ve IGBT köprüsü sayesinde doğru akımı alternatif akıma çevirirler.

Emisyon bozulmalarının bastırılması için giriş ve çıkış filtreleri planlanarak montajı yapılmış ve FV modüller için toprak izolasyon sensörü ile donatılmışlardır.

Maksimum Güç Noktası İzleyici (MPPT) ile donatılmışlardır ve sürekli bileşen içeren akımların şebekeye girmesini önleyen dâhili bir korumaya sahiplerdir.

Teknik karakteristikler:
• Giriş nominal gerilimi 31000 W
• DC tarafındaki inverter MPPT’sinin çalışma gerilimi 420-800 V
• DC tarafındaki maksimum gerilim 1000 V
• DC tarafındaki maksimum giriş akımı 80 A
• AC tarafındaki çıkış nominal gücü 30000 W
• AC tarafındaki nominal gerilim 400 V üç fazlı
• Nominal frekans 50 Hz
• Güç faktörü 0,99
• Maksimum verimlilik %97.5
• Avrupa verimliliği %7

Dize-inverter bağlantısının doğruluğunu teyit etmek için (bkz. Bölüm 3), öncelikle dizenin uçlarındaki maksimum yüksüz çalışma geriliminin inverterin dayandığı maksimum giriş geriliminden düşük olduğunu doğrulamak gerekir.

955.68 V < 1000 V (OK)

Buna ek olarak, dizenin minimum gerilim MPP’si, inverter MPPT’sinin minimum geriliminden düşük olmayacaktır.

504.90 V > 420 V (OK)

Buna karşın, dizenin maksimum gerilim MPP’si, inverter MPPT’sinin maksimum geriliminden yüksek olmayacaktır.

733.70 V < 800 V (OK)

Son olarak, paralel bağlı ve her inverterle ilgili 6 dizenin maksimum toplam kısa devre akımı, inverterin girişte dayanabileceği maksimum kısa devre akımını aşmayacaktır.

6 x 10.63 = 63.75 A < 80 A (OK)

Kablo seçimi

Modüller L1* kablosu kullanılarak seri halde bağlanır; elde edilen her dize, her biri grup halinde 6 devre içeren iki kapaklı kapalı kablo  kanalı  içindeki L2 uzunluğundaki  solar kabloları kullanılarak kulübe içindeki FV dizi birleştirici kutuya ve inverterin kaynak yönüne bağlanır.

Solar  kablolarının özelliklerinden bazıları:

• kesit alanı 4 mm2
• nominal gerilim Uo/U 600/1000V AC – 1500V DC
• çalışma sıcaklığı -40 +90 °C
• 60°C’de havada akım taşıma kapasitesi 55 A
• 70°C’de akım taşıma kapasitesinin düzeltme faktörü 0.91
• Aşırı yük koşullarında kablonun maksimum sıcaklığı 120 °C

Boru içinde demetlenmiş  solar kabloların Iz akım taşıma kapasitesi, 70°C sıcaklıkta şuna eşittir (bkz. Bölüm 3):

Iz = 0.57 . 0.9 . 0.91 . I0 = 0.57 . 0.9 . 0.91 . 55 ≈ 26A

Buradaki 0.9,  boru veya kablo kanalı  içindeki solar kabloların montajı için düzeltme faktörüdür. 

Taşıma kapasitesi, dizenin maksimum kısa devre akımından yüksektir:

Iz > 1.25 . Isc = 10,63A

Modüllerin çerçeveleri ve her dizenin destekleyici yapısı, sarı-yeşil renkte ve 4 mm2 kesitli N07V-K kablosu üzerinden topraklanır. Şekil C.2’deki diyagrama göre FV dizi birleştirici kutunun invertere bağlantısı iki N1VV-K (0.6/1kV kılıflı kablo) tek damarlı kablo kullanılarak yapılır; bunların 16 mm2 kesit alanı ve kanalda L3=1m uzunluğu olup paralel haldeki 6 dizenin maksimum dize akımından daha yüksek olan 76A’lık bir akım taşıma kapasitelerimevcuttur.

Iz > 6 . 1.25 . Isc = 63,75A

İnvertere paralel panoya bağlantısı iki N1VV-K tek damarlı kablo kullanılarak yapılır; bunların 16 mm2 kesit alanı ve  boru içinde  L4=1m uzunluğu olup üç fazlı inverterin nominal çıkış akımından daha yüksek olan 69A’lık bir akım taşıma  kapasiteleri mevcuttur.




İnverter paralelleme panosu ve üretilen gücün kontaktörü arasındaki bağlantı (uzunluk L5=3m) ve kontaktör ve  fabrikanın   ana panosu arasındaki bağlantı üç adet (uzunluk L6=7m) N1VV-K tek damarlı kablo kullanılarak yapılır; boru içinde  35 mm2 kesit alanları ve 110A akım taşıma kapasitesine sahiptirler ve FV santralin nominal çıkış akımından yüksektir.



PE koruma iletkeni, sarı-yeşil tek damarlı, 16 mm2 kesitli bir N07V-K kablo kullanılarak sağlanır.

Gerilim düşümünün doğrulanması 




İnverterin DC tarafındaki gerilim düşüşünün %2’yi geçmediği
şu hesaplama ile doğrulanır (bkz. Bölüm 3).

4 mm2 kesitli kabloların uzunluğu, DC tarafı:

• dize modülleri arasındaki bağlantı (L1): (22-1) x 1 m = 21 m
• dize ve pano arasındaki bağlantı (L2): 20 m 16 mm2 kesitli kabloların uzunluğu, DC tarafı:
• pano ve inverter arasındaki bağlantı (L3): 1 m

DC tarafındaki kabloların toplam uzunluğu 21 + 20 + 1 = 42 m

Dizeyi oluşturan paneller 663.6V dize gerilimi ile Pmax = 22 x 225 = 4950W maksimum gücü sağladığında, FV dizi birleştirici kutuya kadar ortalama gerilim düşüşü yüzdesi (3) :




(3) Dize-pano ve pano-inverter arası bağlantı kabloları için bakırın 30°C’deki direnci
ρ2 = 0.018 Ω . mm2/ m
göz önüne alınırken panellerin 70°C çevre sıcaklığı dikkate alınır; bunedenle
ρ1= 0.018 . [1+0.004 . (70 - 30)] = 0.021 Ω . mm2 ./m


FV dizi birleştirici kutu ve inverter arasındaki gerilim düşümünün  ortalama yüzdesi,
Pmax = 6 x 4950 = 29700W ile:


ΔU% =
Pmax . (ρ2 . 2 . L3 ) . 100 = 29700 . (0.018 . 2 . 1) . 100 = %0.015
s . U2 16 . 663,62

Dolayısıyla toplam gerilim düşüşü %0.34’e eşittir.


Anahtarlama ve koruma cihazları

FV dizi birleştirici kutular


Dize kablolarının akım taşıma kapasitesi, standart işletim koşullarında geçecek  maksimum akımdan daha yüksektir; dolayısıyla bunları aşırı yüke karşı korumak gerekli değildir.

Kısa devre koşullarında, arızadan etkilenen dize kablosundaki maksimum akım (bkz. Madde 4.1.4):

Isc2 = (SA - 1) . 1.25 . Isc = (6 - 1) . 1.25 . 8.50 ≈ 53A

bu değer kablo taşıma kapasitesinden yüksektir: dolayısıyla, bir koruyucu cikazla  kabloyu kısa devreye karşı koruma gerekir. Bu cihaz arıza durumlarında kablonun dayanabileceği gücün geçmesine izin verecektir.

Şekil C.2’deki şemaya göre, FV dizi birleştirici kutudaki altı koruma cihazının nominal akımı şuna eşit olacaktır (bkz. [4.1]):

1.5 . Isc ≤ In ≤ 2.4 . Isc → 1.5 . 8.5 ≤ In ≤ 2.4 . 8.5 → In=16A

Bu nedenle nominal gerilimi Ue=1200VDC  olan bir  koruma cihazı  seçilir; kesme kapasitesi:


FV dizi birleştirici kutu ve inverter arasındaki bağlantı kablolarının akım taşıma kapasiteleri  beklenen 
maksimum akımdan daha yüksek olduğundan aşırı akıma karşı korunmaları gerekmez. Dolayısıyla, DC tarafında inverteri ayırmak için FV dizi birleştirici kutu içinde bir ana yük ayırıcı devre kesici  monte edilecektir.(
FV sistem topraktan izole olduğundan seri iki kutup pozitif polarite ile ve iki seri kutup
da negatif polarite ile bağlanır.)


FV dizi birleştirici kutulara ayrıca bazı aşırı gerilim koruyucular (SPD) monte edilecektir. Bunlar DC tarafında inverterin ve FV modüllerin korunmasını sağlayacaktır.

Ek D: Fotovoltaik uygulamalarda sıcaklık artışı, MCB ve ayırıcı davranışları

FV endüstrisindeki montaj mühendisliği, iyi bilinen AC anahtarlama donanımı montajına göre farklı açılardan farklılık gösterir. Bu ek, FV panelleri ve özellikle FV kesiciler ve ayırıcıları tasarlarken dikkate almak üzere faydalı  bağlantı tavsiyeleri sunar:

FV uygulamaları için Eşzamanlılık Faktörü yoktur.
Ulusal  tesisat kurallarına bağlı olarak,  tesisat  mühendisliği, tüm AC tüketicilerinin aynı anda aktif olmadıklarını dikkate alır.

Eşzamanlılık faktörünü uygulayarak, kaynak yönü MCB’lerin nominal akımları, yük yönü devre kesicilerinin toplamından daha düşük olur.

Bununla birlikte, FV uygulamalarında tüm dizeler aynı güneş enerjisini üretir ve eşzamanlılık faktörü 1 olur.


Ortam sıcaklığı 

Birleştirici kutular ve inverterler tercihen doğrudan güneşe maruz kalmanın yasak olduğu yerlere konmalıdır. Düşük çevre sıcaklığı genellikle bileşen ömrünü ve uygulamanın güvenilirliğini arttırır. Doğrudan güneş gelen bir ortama koyulan bir kutu , 30 K’lık bir iç hava sıcaklığı artışına
kolayca sahip olabilir. En kötü koşullar altında (maksimum çevre sıcaklığı, maksimum yük, doğrudan güneş ışığına maruz kalma vb.) dâhili kutu sıcaklığı 100°C’yi kolayca aşabilir.

Bir FV ayırıcı, dize koruması için 24 sigorta (12 dizeli), konnektörler ve kablolar içeren tipik bir birleştiricide, kabloların ve bileşenlerin toplam iç direnci 0.01 ohm olarak tahmin edilebilir ve bu 100A DC yükünde 100 W’lik bir dağılım ile sonuçlanır. Hermetik olarak kapalı bir muhafazadaki 100 Wattlık dağılım, muhafazanın içindeki sıcaklığın önemli bir artışına kesinlikle neden olacaktır. Sıcaklık, kutunun içindeki bileşenlerin sıcaklık özelliklerini bile aşabilir. Dolayısıyla mahfaza/pano  boyutları çok önemli bir tasarım konusudur.Sıcaklık artışının genellikle yük akımının karesi (I2) ile ilişkili olduğu da fark edilmelidir. Örneğin, 100 A DC yük 30 K sıcaklık artışına neden olursa, 125 A DC muhtemelen 45 K sıcaklık artışına neden olur.



Kutup Bağlantısı

Üç ve dört kutuplu FV kesiciler veya ayırıcılar kullanılırken kutuplar, montaj standartlarına uygun olarak seri bağlanmalıdır. En iyi uygulama, aşağıdaki değişkenlerin göz önüne alınması gerektiğini göstermiştir:

• Jumper çapı (kutup konnektörü), montaj standartlarının gereksinimlerini karşılamak için kablo çapına uymalıdır.
• Jumper uzunluğu: Jumperlar ısı emici olarak çalıştıklarından, jumper uzunluğu FV kesici veya ayırıcı ısı
dağılımı için yeterli olmalıdır. Buna ek olarak, kablo üreticilerinin minimum bükülme yarıçapı verilerini kontrol etmek önemlidir. Aşırı bükülmüş kablolar, uzun vadeli kablo izolasyonunu etkileyebilir.
• Jumper izolasyonu: Fotovoltaik kablolar genellikle ekstra izolasyona sahiptir. Bu, düşük ısı ışınımına neden olabilir.
• Sıkma torku: Doğru terminal sıkıştırma torku değerinin montaj talimatına uyulması gerekir. Sıkma torku üretici tarafından belirtildiği gibi değilse kesinlikle elektrik empedansının artmasına neden olur; ayrıca termal direnç de artacaktır. Uzun vadede, bu, güvenilirlik sorunları veya aşırı ısınmaya neden olabilir.
• FV kesici veya ayırıcı üreticilerinden farklı üreticilerin ürettiği jumperlar veya eşdeğer baralar onaylanmayabilir.


Mahfaza/Kutu/Pano  Boyutlandırma

Yukarıda verilen arka plana göre, bir FV mahtazasının  boyutlandırılması, tipik bir AC mahfazasının boyutlandırılmasındanfarklıdır.

Aşağıdaki değişkenler, donatılmış bir FV muhafazasının ısıtma performansını etkiler.

• IP sınıfı: Mahfaza ne kadar sızdırmaz olursa, ısı dağılımı o kadar kötü olur. Bu nedenle, son teknolojiye sahip inverterler ve birleştiriciler, ısı eşanjörleri veya havalandırma ile donatılmıştır.

• Şeffaf kapaklar: Sadece birkaç dakikalık doğrudan güneş radyasyonu ile şeffaf muhafaza kapaklarının iç sıcaklığı 40 K olarak etkilediği bildirilmiştir. Buna ek olarak, her şeffaf kapak %100 UV dirençli değildir.
• Toprak levhası malzemesi: Metalik toprak plakalarının, mahfaza ısı yönetimi üzerinde olumlu etkisi olduğu rapor edilmiştir.
• DIN rayı boyutu: Toprak plakası ile alçak gerilim ürünleri arasındaki hava boşluğunu arttırdığı için endüstriyel DIN rayları (15mm veya daha yüksek) alçak  gerilim ürünlerinin ısı dağılımı üzerinde pozitif bir etkiye sahiptir.
• Genel boyutlar (hacim).


FV kesiciler ve ayırıcılar Montaj Mesafeleri

FV kesicilerin ve ayırıcıların sıcaklık ile ilgili indirgeyici değerlerinden ötürü, bu bağlamda diğer değişkenler açısından bitişik kesiciler veya ayırıcı arasındaki mesafeler göz önüne alınmalıdır.

Öneri

Mahfazanın tasarım uygunluğunu  doğrulamak için  mahfazaüzerinde maksimum uygulama koşullarında sıcaklık testleri yapılması kuvvetle önerilir. Buna ek olarak, ulusal ve uluslararası kurulum standartlarının sağlandığından emin olmanız gerekmektedir.


Standartlar

Anahtarların, yük ayırıcıların ve kesicinin montajı, ulusal ve/veya uluslararası standartlara uygun olmalıdır.

Panoların montajı için bu standartlar genelde IEC 61439-1 ve IEC 61439-2’yi referans alır (Alçak  gerilimli anahtarlama ve kontrol donanımı - Bölüm 1: Genel kurallar / - Bölüm 2: Güç anahtarlama donanımı ve kontrol donanımı tertibatları).

Bu standartlarda, kablo kesit alanları , maksimum izin verilen sıcaklık vs. gibi çevresel koşullar için gereklilikler belirtilmiştir.Montajın  bu ilgili standartlara (örneğin, IEC 61439-1 ve IEC 61439-2) uygun olduğundan emin olunmalıdır.


İlave Bilgiler: Sıcaklıkla İlgili İlk Yardım

Yukarıda tanımlanan özel özelliklerle ilgili olarak bir mahfaza monte edilmediyse, aşağıdaki ilk yardım önerileri yardımcı olabilir:

• FV kesicilerin veya ayırıcıların düşey konumda monte edilmesi olumlu bir değer düşürme etkisine sahiptir.
• Montaj talimatlarına göre terminal sıkma torku, kablo ve terminal arasındaki kontak direncini optimize eder.
• Mevcut olduğunda, FV kesiciler ve ayırıcılar için kablo montaj  kitlerin kullanımı, genellikle daha büyük kablo çaplarının montajına izin verir. Bunun sıcaklık ile ilgili yanlış açmalar üzerinde olumlu bir etkisi olabilir.

Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt