Rola i dobór zabezpieczeń AC (wyłączniki nadprądowe) w systemie PV

Zasada działania i charakterystyka wyłączników nadprądowych w obwodach AC instalacji fotowoltaicznej

Wyłącznik nadprądowy AC działa dwutorowo. Wyzwalacz cieplny otwiera obwód przy długotrwałym przeciążeniu. Wyzwalacz elektromagnetyczny reaguje natychmiast przy zwarciu. Termiczna część zawija się pod wpływem prądu. Elektromagnetyczna wykorzystuje siłę cewki. Obie sekcje pracują niezależnie, ale w jednej obudowie.

Charakterystyka B16 oznacza: prąd znamionowy 16 A, krzywa zadziałania B. Prąd niezadziałania In = 1,13·In wynosi 18 A. Prąd zadziałania It = 1,45·In to 23 A. Czas zadziałania nie przekracza 1 h przy 63 A. Falownik 5 kW pobiera 8,7 A, więc B16 zapewnia margines. Pompa ciepła o mocy 3 kW potrzebuje B16, bo pobiera 13 A.

Charakterystyka B zadziała przy 4·In, czyli 64 A. Charakterystyka C przy 7·In, czyli 112 A. Charakterystyka D przy 10·In, czyli 160 A. Instalacja PV bez silników wystarcza B16. Obwód z pompą ciepła może potrzebować C20. Rozruch silnika wymaga większego prądu, dlatego C20 zadziała później.

• Prąd znamionowy In – 10-63 A; It = 1,45·In; czas ≤1 h (≤63 A).
• Napięcie znamionowe Ue – 230/400 V AC; sprawdź znamionowość rozdzielni.
• Krzywa zadziałania – B, C, D; dobierz do rodzaju obciążenia.
• Liczba biegunów – 1P, 2P, 3P, 4P; uzależnij od układu sieci.
• Prąd zwarciowy Icn – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA; dopasuj do możliwości sieci.

Charakterystyka	Prąd zadziałania	Zastosowanie w PV
B16	4·In (64 A)	Obwody bez silników, standardowe gniazda
C20	7·In (140 A)	Obwody z pompą ciepła, silniki małej mocy
D32	10·In (320 A)	Obwody z dużymi silnikami, rzadko w domach

Przy rozruchu silnika prąd może osiągnąć 5-7·In. Dlatego C20 lepiej znosi takie skoki.

„Wyłącznik nadprądowy jest kluczowym elementem ochrony instalacji elektrycznej” – IEC 60898-1

Czas zadziałania wyłącznika B16 w funkcji prądu

Dobór zabezpieczeń AC do falownika – krok po kroku dla instalatora

Dobór wyłącznika AC do falownika zacznij od prądu znamionowego. Falownik 5 kW generuje 8,7 A. Mnożnik 1,2 daje 10,4 A. Najbliższa wartość to B16. Wyłącznik musi być za falownikiem, max 0,5 m. Dzięki temu chronisz przewody i falownik.

Oblicz In = 1,2·I znam falownika. Dla Fronius Symo 5.0-3-M wynik to 10,4 A. Wybierz wyłącznik 16 A, krzywa B. Sprawdź liczbę biegunów: 3P dla układu trójfazowego. Umieść go w rozdzielni modułowej. Zabezpiecz również przewód N, jeśli instalacja jest TN-S.

Liczba biegunów zależy od układu sieci. Dom jednofazowy wystarczy 1P+N. Instalacja trójfazowa wymaga 3P lub 4P. Miejsce w rozdzielni musi być wentylowane. Temperatura otoczenia nie może przekraczać 40 °C. Inaczej wyłącznik musi być przeskalowany.

Przykład: falownik 5 kW, 8,7 A, B16/3P. Przewód 5×4 mm², długość 15 m. Spadek napięcia wynosi 1,2 %. Wyłącznik zadziała przy 23 A w czasie 1 h. Instalacja spełnia wymagania IEC 62548-1. Koordynacja z DC: wyłącznik DC 20 A, 500 V, 2P.

1. Oblicz prąd znamionowy falownika z tabliczki.
2. Pomnóż go przez 1,2 – uzyskasz minimalny In wyłącznika.
3. Wybierz wyłącznik o In ≥ 1,2·I znam falownika.
4. Dobierz krzywą zadziałania: B dla rezystywnych, C dla indukcyjnych.
5. Ustal liczbę biegunów: 1P, 3P lub 4P – zgodnie z instalacją.
6. Umieść wyłącznik max 0,5 m za falownikiem, w rozdzielni.

Moc falownika	I znam AC	Sugerowany wyłącznik
3 kW	5,2 A	B10/1P lub B10/3P
4 kW	6,9 A	B16/1P lub B16/3P
5 kW	8,7 A	B16/3P
6 kW	10,4 A	B20/3P
8 kW	13,9 A	C25/3P

Przy temperaturze rozdzielni 45 °C zmniejsz In o 10 %. B16 staje się B14,4.

Zbyt niski In może powodować samoistne wyłączenia przy pełnym nasłonecznieniu.

• Stosuj In = 1,25·I znam falownika.
• Wybierz 4P, jeśli instalacja jest w układzie TN-S.
• Sprawdź kartę katalogową falownika i wyłącznika.

Dokumenty: instrukcja falownika, projekt elektryczny PV, deklaracja zgodności CE.

„Zanim przejdziemy do omówienia zabezpieczenia, warto przeanalizować niebezpieczeństwa” – IEC 62548-1

Integracja zabezpieczeń AC z ochroną przeciwpożarową i przepięciową w systemie PV

Instalacja >6,5 kW musi być uzgodniona z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych. Obowiązek wynika z ustawy Prawo budowlane. Wyłącznik nadprądowy AC współpracuje z SPD, RCD i wyłącznikiem przeciwpożarowym. Dzięki temu spełniasz wymagania PSP i chronisz falownik.

Koordynacja SPD T1+T2 z wyłącznikiem AC jest kluczowa. SPD VCX 6 kA T1+T2 kosztuje 179,90 zł. Montujesz go max 0,5 m od falownika. Wyłącznik AC musi być selektywny: zadziała jako drugi, po SPD. Dzięki temu unikasz fałszywych wyłączeń.

Wyłącznik przeciwpożarowy (EPO) umożliwia rozłączenie z klatki schodowej. Straż żąda zawiadomienia o wykonaniu instalacji >6,5 kW. Przycisk EPO musi być widoczny i oznaczony. Dzięki temu straż może szybko odizolować budynek.

• SPD T1+T2 AC 6 kA – chroni falownik przed przepięciami atmosferycznymi.
• Wyłącznik nadprądowy AC – zabezpiecza przed przeciążeniem i zwarciami.
• Wyłącznik różnicowoprądowy – chroni ludzi przed porażeniem.
• Rozłącznik izolacyjny – umożliwia prace serwisowe.
• Wyłącznik przeciwpożarowy – umożliwia rozłączenie z zewnątrz.
• Uziemienie – rezystancja ≤10 Ω, zgodnie z PN-EN 62305.
• Protokół pomiaru uziomu – dokument dla PSP i UDT.

Element	Funkcja	Parametr	Norma
Wyłącznik AC	Przeciążenie i zwarcie	In = 1,2·I znam	IEC 60898-1
SPD T1+T2	Przepięcia atmosferyczne	6 kA, Uc = 275 V	PN-EN 61643-11
RCD	Ochrona przeciwporażeniowa	IΔn = 30 mA	PN-HD 60364-7-712
Fire switch	Rozłączenie zewnętrzne	630 A, IP65	Ustawa Prawo budowlane

Selekcja oznacza, że zadziała tylko najbliższe zabezpieczenie. Dzięki temu awaria nie wyłącza całej instalacji.

Brak SPD może unieważnić gwarancję falownika.

• Umieść SPD max 0,5 m od falownika AC.
• Dodaj przycisk EPO na klatce schodowej.
• Sporządź protokół pomiaru uziomu ≤10 Ω.

Dokumenty: protokół pomiaru uziomu, zgoda rzeczoznawcy PSP, instrukcja falownika.

„Fotowoltaicznym dekalogu dobrych praktyk – zawsze stosuj SPD T1+T2 AC” – Schneider Electric