“ความขัดแย้งของฟิวส์”: เหตุใด NEC 690.9 จึงบอกว่าคุณไม่จำเป็นต้องมีฟิวส์ (แต่คุณอาจต้องการ)

หากคุณกำลังออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ คุณจะทราบกฎทองของวิศวกรรมไฟฟ้า: สายไฟต้องได้รับการป้องกันโดยฟิวส์ หรือ เบรกเกอร์.

ดังนั้น เมื่อคุณเจาะลึกลงไปใน National Electrical Code (NEC) ส่วนที่ 690.9 คุณอาจเจอข้อกำหนดที่ทำให้คุณต้องหยุดชะงัก มันแนะนำว่าถ้าคุณมีแผงโซลาร์เซลล์สองชุดที่ต่อสายขนานกัน คุณ ไม่ จำเป็นต้องติดตั้งฟิวส์.

สิ่งนี้ให้ความรู้สึกผิด มันให้ความรู้สึกเหมือนเป็นข้อผิดพลาดในการพิมพ์ แหล่งพลังงานจะไม่ต้องการการป้องกันได้อย่างไร

ยินดีต้อนรับสู่ “Fuse Paradox” (ความขัดแย้งของฟิวส์)”

กฎนี้มีอยู่ไม่ได้เป็นเพราะ NEC หย่อนยานในเรื่องความปลอดภัย แต่เป็นเพราะฟิสิกส์ของแผงโซลาร์เซลล์นั้นแตกต่างจากแบตเตอรี่หรือโครงข่ายไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง การทำความเข้าใจความขัดแย้งนี้เป็นกุญแจสำคัญในการแยกแยะผู้ติดตั้งที่ “ได้มาตรฐานขั้นต่ำตามกฎหมาย” ออกจากวิศวกรพลังงานแสงอาทิตย์ที่แท้จริง.

ฟิสิกส์: “ใครกำลังโจมตีใคร?”

เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมคุณไม่จำเป็นต้องมีฟิวส์ ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจว่าฟิวส์กำลังป้องกันอะไรในระบบ PV.

ในวงจรบ้านมาตรฐาน ฟิวส์จะป้องกันสายไฟจาก แหล่งจ่ายไฟ (โครงข่ายไฟฟ้า) หากคุณลัดวงจรสายไฟ โครงข่ายไฟฟ้าจะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาอย่างไม่จำกัดจนกว่าสายไฟจะละลาย.

แผงโซลาร์เซลล์นั้นแตกต่างกัน. พวกมันคือ “แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบจำกัด”

หากคุณมีแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 10A และคุณลัดวงจรสายบวกและสายลบเข้าด้วยกัน มันจะไม่ระเบิด มันจะผลิต... ประมาณ 10-11 แอมป์ (กระแสไฟฟ้าลัดวงจร หรือ Isc) โดยทางกายภาพแล้วมันไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าที่ดวงอาทิตย์อนุญาต.

ดังนั้น แผงโซลาร์เซลล์ ไม่สามารถเผาไหม้ตัวเองได้.

แล้วทำไมเราถึงต้องใส่ฟิวส์ในแผง PV เลย? เราไม่ได้ปกป้องแผงจากตัวมันเอง เรากำลังปกป้องมันจากเพื่อนบ้านของมัน.

อันตรายคือ กระแสไฟย้อนกลับ. หากสตริงหนึ่งล้มเหลว (เช่น การลัดวงจรภายในโมดูล) สตริง อื่น ที่ขนานกันจะปล่อยพลังงาน ย้อนกลับ เข้าไปในสตริงที่เสีย.

คณิตศาสตร์: ข้อยกเว้น “2 สตริง”

มาคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่อนุญาตให้ “Fuse Paradox” (ความขัดแย้งของฟิวส์) มีอยู่ได้.

ตัวแปร:

• Panel Isc (กระแสไฟฟ้าลัดวงจร): 10 แอมป์ (พลังโจมตี).
• พิกัดฟิวส์สูงสุดแบบอนุกรม: 15 แอมป์ (พลังป้องกัน). สิ่งนี้พิมพ์อยู่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์ทุกแผง มันบอกคุณว่าแผงสามารถรับกระแสไฟฟ้าย้อนกลับได้มากแค่ไหนก่อนที่จะเกิดไฟไหม้.

สถานการณ์ A: 2 สตริงขนานกัน (“ทางตัน”)

คุณมีสตริง 1 และสตริง 2 เชื่อมต่อกันแบบขนาน.

• ข้อผิดพลาด: สตริง 1 เกิดการลัดวงจร.
• การโจมตี: สตริง 2 ไหลย้อนกลับเข้าไปในสตริง 1.
• การคำนวณกระแสไฟฟ้า: แหล่งกระแสไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวคือสตริง 2 ดังนั้น แรงโจมตีคือ 10 แอมป์.
• ผลลัพธ์: การโจมตี 10A นั้น น้อยกว่า ขีดจำกัด 15A (พิกัดฟิวส์สูงสุดแบบอนุกรม) ของสตริง 1.

แผงสามารถรับมือกับความร้อนได้ สายไฟสามารถรับมือกับความร้อนได้ ไม่เกิดไฟไหม้.

คำตัดสินของคณะลูกขุน: NEC 690.9 กล่าวว่า ไม่จำเป็นต้องใช้ฟิวส์.

สถานการณ์ B: 3 สตริงขนานกัน (“การซุ่มโจมตี”)

ตอนนี้ คุณเพิ่มสตริงที่สาม.

• ข้อผิดพลาด: สตริง 1 เกิดการลัดวงจร.
• การโจมตี: สตริง 2 (10A) และ สตริง 3 (10A) ทั้งคู่ไหลย้อนกลับเข้าไปในสตริง 1.
• การคำนวณกระแสไฟฟ้า: 10A + 10A = 20 แอมป์.
• ผลลัพธ์: การโจมตี 20A นั้น มากกว่า ขีดจำกัด 15A ของสตริง 1.

สตริง 1 ถูกครอบงำแล้ว มันร้อนเกินไป มันละลาย หลังคาเกิดไฟไหม้.

คำตัดสินของคณะลูกขุน: NEC 690.9 กล่าวว่า ฟิวส์เป็นสิ่งจำเป็น ในทุกสตริง.

เหนือกว่ากฎหมาย: ทำไมคุณควรใส่ฟิวส์อยู่ดี

ดังนั้น หากคุณมีระบบ 2 สตริง กฎหมายบอกว่าคุณสามารถประหยัดเงินและข้ามการใส่ฟิวส์ในกล่องรวมสายได้.

แต่ลองถามช่างเทคนิคบริการผู้ชำนาญงาน พวกเขาจะบอกคุณว่า: “ติดตั้งฟิวส์ต่อไปเถอะ”

นี่คือเหตุผลว่าทำไม “ข้อกำหนดขั้นต่ำของมาตรฐาน” ไม่ใช่ “แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด”

1. ฝันร้าย “การถอดสายไฟในขณะที่มีกระแสไฟฟ้า”

การปฏิบัติตามมาตรฐานเป็นเรื่องดี จนกว่าคุณจะต้องแก้ไขอะไรบางอย่าง.

หากคุณข้ามตัวยึดฟิวส์ (ซึ่งมักจะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ) สตริงของคุณจะเชื่อมต่อกันแบบถาวร (มักจะมีตัวเชื่อมต่อ Y).

หากคุณต้องการแก้ไขปัญหาสตริงที่ 1 คุณต้องถอดขั้วต่อ MC4 หากแสงอาทิตย์ส่องแสง วงจรนั้นอยู่ภายใต้โหลด การดึงขั้วต่อ MC4 ภายใต้โหลดจะสร้าง อาร์ค DC—เปลวไฟพลาสมาที่สามารถหลอมละลายหน้าสัมผัสของขั้วต่อและไหม้มือของคุณได้.

เป็ VIOX PV ที่ใส่ฟิวส์ มอบวิธีที่ปลอดภัยและป้องกันการสัมผัส เพื่อ “ปิดสวิตช์” สตริงก่อนที่คุณจะทำงานกับมัน คุณเปิดตัวนำออก วงจรจะขาดภายในห้องที่มีการควบคุม และคุณจะปลอดภัย.

2. ปัจจัย “การเตรียมพร้อมสำหรับอนาคต”

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เติบโตขึ้น คุณอาจเริ่มต้นด้วย 2 สตริงในวันนี้ สามปีต่อมา คุณอาจต้องการเพิ่มสตริงที่ 3 เพื่อชาร์จ EV.

หากคุณเดินสายระบบ 2 สตริงของคุณแบบถาวรโดยไม่มีฟิวส์ (เพราะ “มาตรฐานบอกว่าฉันไม่จำเป็นต้องมี”) การเพิ่มสตริงที่ 3 นั้นทำให้ทั้งอาร์เรย์ที่มีอยู่ของคุณผิดกฎหมายและเป็นอันตราย คุณต้องรื้อสายไฟออกและเริ่มต้นใหม่.

หากคุณติดตั้ง กล่องรวม VIOX พร้อมตัวยึดฟิวส์ตั้งแต่วันแรก การเพิ่มสตริงก็เป็นแบบพลักแอนด์เพลย์ คุณได้รับการปกป้องแล้ว.

สรุป: อย่าฉลาดเกินความปลอดภัยของคุณ

“Fuse Paradox” เป็นเกร็ดความรู้ทางวิศวกรรมที่สนุก แต่เป็นปรัชญาการออกแบบที่ไม่ดี.

ในขณะที่ฟิสิกส์ของระบบ 2 สตริงอาจช่วยคุณจากการเกิดไฟไหม้ การละเว้นฟิวส์จะทำให้คุณสูญเสียการควบคุม ความปลอดภัย และความสามารถในการขยาย.

• N ≤ 2 สตริง: ฟิวส์เป็นอุปกรณ์เสริม (แต่แนะนำสำหรับการแยก).
• N ≥ 3 สตริง: ฟิวส์เป็นข้อบังคับ (สำหรับการป้องกันอัคคีภัย).

อย่าเพียงแค่สร้างเพื่อการตรวจสอบ สร้างเพื่อการดำเนินงาน 20 ปีที่ตามมา.

ทางเทคนิคข้อความถูกต้อ

• มาตรฐาน:
  • NEC 690.9 (การป้องกันกระแสเกิน): กำหนดข้อกำหนดสำหรับการปกป้องวงจรแหล่งจ่าย PV.
  • ยกเว้น: ไม่จำเป็นต้องมีฟิวส์ หากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจากทั้งหมด อื่น แหล่งที่มาไม่เกินความสามารถในการนำกระแสของตัวนำ หรือพิกัดฟิวส์อนุกรมสูงสุดของโมดูล.
• สูตร: กฎทั่วไปสำหรับการกำหนดให้มีฟิวส์คือ: (N - 1) x Isc > พิกัดฟิวส์อนุกรมสูงสุด.
  • โดยที่ เอ็น คือจำนวนสตริงขนาน.
  • Isc คือกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแผง (ปรับตามปัจจัยด้านความปลอดภัยของอุณหภูมิ/การแผ่รังสี โดยปกติคือ 1.25).
• โซลูชัน VIOX: VIOX ผลิตฟิวส์ gPV ขนาด 10x38 มม. ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อขัดขวางข้อผิดพลาดกระแสเกินต่ำที่พบได้ทั่วไปในอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ DC ซึ่งฟิวส์ AC มาตรฐานอาจไม่สามารถเคลียร์ได้.