EINFÜHRUNGDie richtige Dimensionierung von Sicherungen für Photovoltaik (PV)-Systeme ist entscheidend für den sicheren, zuverlässigen und langfristigen Betrieb dieser erneuerbaren Energiequelle. Im Gegensatz zu typischen elektrischen Energieverteilungs- und Steuerungsanwendungen unterliegen Sicherungen in Photovoltaikanlagen besonderen Bedingungen. Längerer Kontakt mit Umwelteinflüssen kann zu anormalen Umgebungstemperaturen führen, die sich wiederum auf die Sicherungsleistung, die Leiterauswahl und die Dimensionierung auswirken. Außerdem erzeugen PV-Module im Gegensatz zu herkömmlichen Stromkreisen, die normalerweise auf der Grundlage von Dauerlasten dimensioniert sind, Dauerströme, was zu zusätzlichen Überlegungen bei der Dimensionierung von Sicherungen führt. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen ist ein einzigartiges Verfahren zur Dimensionierung von Sicherungen in PV-Systemen erforderlich.WANN SICHERN, WANN NICHT SICHERN Die Anforderung, Photovoltaikanlagen vor Überstrombedingungen zu schützen, ist in Artikel 690.9(A) des NEC definiert. Sicherungen sind erforderlich, um Kabel und PV-Module vor Leiter-Leiter-, Leiter-Erde- und Fehlanpassungsfehlern zu schützen. Der einzige Zweck besteht darin, einen Brand zu verhindern und einen fehlerhaften Stromkreis sicher zu öffnen, wenn ein Überstromereignis auftritt. Es gibt jedoch einige Situationen, in denen eine Sicherung nicht erforderlich ist und wie folgt definiert ist:Single Series String (Sicherung nicht erforderlich)Zwei Strings parallel (Sicherung nicht erforderlich)Drei oder mehr Saiten parallel (Sicherung erforderlich)Geeignete Sicherungen für Anlagenteile auswählen Normalerweise kann in einem kompletten Solarstromsystem die Sicherung zwischen verschiedenen Komponenten hinzugefügt werden, z. B. vom Solarpanel-Array zum Laderegler, Controller-Batteriebank, Batteriebank-Wechselrichter.Für jeden Teil der Einheiten können die Sicherungsanforderungen unterschiedlich sein, die spezifischen Nennwerte hängen davon ab, wie viel Ampere von diesen Einheiten und Drähten kommt.Sicherung des SolarmodulsNormalerweise haben diese Solarmodule über 50 Watt 10-Gauge-Drähte, die bis zu 30 Ampere Strom verarbeiten können. Wenn Sie mehr als 3 Panels parallel geschaltet haben, die jeweils bis zu 15 Ampere belasten können, kann ein Kurzschluss in einem Panel alle 40-60 Ampere zu diesem kurzgeschlossenen Panel ziehen. Dies führt dazu, dass die zu diesem Panel führenden Drähte 30 Ampere weit überschreiten, was dazu führt, dass dieses Drahtpaar möglicherweise Feuer fängt. Bei parallel geschalteten Panels ist für jedes Panel eine 30-A-Sicherung erforderlich. Wenn Ihre Panels kleiner als 50 Watt sind und nur 12-Gauge-Drähte verwenden, sind 20-A-Sicherungen erforderlich.Parallel-/Combiner-Box-SicherungIn einem Parallelsystem wird ein Anschlusskasten verwendet, der die Sicherungen/Trennschalter zu jedem Panel hält. Bei der Dimensionierung dieser „kombinierten“ Sicherung/Unterbrecher müssen wir zunächst den ungünstigsten Strom bestimmen, der basierend auf unseren spezifischen Panels fließen wird.Wenn wir das Beispiel-195-Watt-12-V-Panel aus dem Einführungsabschnitt nehmen und uns den Kurzschlussstrom (Isc) ansehen, sehen wir, dass es mit 12,23 Ampere bewertet ist.Der National Electrical Code (NEC) verlangt auch, dass ein Faktor von 25 % hinzugefügt wird, wenn die Last kontinuierlich ist, sodass die Zahl auf 15,28 Ampere pro Panel anwächst. Wenn in diesem parallelen Satz 4 Panels vorhanden sind, kann der kombinierte Strom theoretisch bis zu 61,15 Ampere betragen.Ein 8-AWG-Kabelsatz (Minimum) von der Anschlussbox zum Laderegler in unserem Beispiel reicht aus, da er 60 Ampere verarbeiten kann. In diesem Fall sollte eine 60-A-Sicherung oder ein Unterbrecher verwendet werden, um diesen Kabelsatz zu schützen. Dies entspricht auch der maximalen Kapazität des gewählten Ladereglers.Laderegler an Batteriesicherung/UnterbrecherBei einem pulsweitenmodulierten (PWN) Laderegler sind die Worst-Case-Ampere, die zum und vom Regler fließen, gleich, sodass die Sicherung und die Kabelgröße übereinstimmen können. Als Beispiel empfehlen wir eine 60-A-Sicherung/Trennschalter für den 60-A-PWM-Laderegler, platzieren Sie ihn zwischen dem Gerät und der Batteriebank.Batteriesicherung/Trennschalter zum Wechselrichter Die Verkabelung und Sicherung von der Batterie zu einem Wechselrichter ist kritisch, da hier der meiste Strom fließt. Ähnlich wie beim Laderegler sollten die empfohlenen Kabel und Sicherungen aus dem Handbuch des Wechselrichters entnommen werden. Wir haben bereits einen Sicherungshalter an seinem positiven Kabel vorbereitet, der 50 Ampere Strom halten kann. Ein typischer 600-Watt-12-V-Wechselrichter für reine Zeichenwellen zieht kontinuierlich bis zu 50 Ampere. In diesem Fall ist ein Kabel erforderlich, das 55-60 A fähig ist. Ein 6-AWG-Kabel ist mindestens das, was Sie benötigen.