Podstawowe wzory doboru bezpieczników DC dla stringów fotowoltaicznych
Moduł PV generuje prąd stały. Prąd zwarcia Isc wynosi 8,8 A dla panelu 400 W. Norma IEC 60269-6 wymusza stosowanie współczynnika 1,4. Dlatego dobór bezpieczników DC zacznij od mnożenia: I_n ≥ 1,4·Isc.
Temperatura zmienia parametry. Dla -20 °C producent podaje K_temp = 1,16. Wzór I_n ≥ 1,4·Isc·K_temp daje 14,3 A. Wartość znamionowa musi wynosić co najmniej 15 A. Kalkulacje elektryczne PV bez tego kroku zawyżają ryzyko topienia się wkładki.
Napięcie rośnie wraz z liczbą modułów. Dziesięć paneli o Uoc = 41 V daje 410 V. Wzór U_n ≥ Uoc·n_string·1,15 daje 472 V. Bezpiecznik musi wytrzymać 500 V. Zabezpieczenia AC DC różnią się zakresem, więc nie stosuj wkładek sieciowych po stronie DC.
NOCT 45 °C obniża prąd znamionowy wkładki. Producent podaje K_temp = 0,9. Jeśli obliczyłeś 15 A, w rzeczywistości masz 13,5 A. Instalacja fotowoltaiczna może wtedy fałszywie wyłączyć. Sprawdź K_temp w karcie katalogowej.
- Oblicz Isc ze specyfikacji modułu.
- Odczytaj K_temp dla minimalnej temperatury.
- Pomnóż przez 1,4 i wybierz wyższy standard I_n.
- Dobierz U_n ≥ 1,15·Uoc·n_string.
- Sprawdź NOCT i skoryguj I_n.
- Zweryfikuj normę IEC 60269-6.
| Moc modułu [Wp] | Isc [A] | I_n bezpiecznika [A] |
|---|---|---|
| 300 | 6,5 | 10 |
| 400 | 8,8 | 15 |
| 450 | 9,9 | 16 |
| 500 | 11,0 | 20 |
| 550 | 12,1 | 20 |
Tolerancja wynosi ±5 %. Zawsze zaokrąglaj w górę.
Czym różni się Isc od Impp?
Isc to prąd zwarcia przy zerowym napięciu. Impp to prąd przy maksymalnej mocy. Isc jest zawsze wyższy o 5-10 %.
Jak obliczyć K_temp dla -15 °C?
K_temp = 1 + 0,004·(t-25). Dla -15 °C otrzymujesz 1 + 0,004·(-40) = 1,16.
„Dobrze dobrany bezpiecznik to najtańszy ‚ubezpieczyciel’ całej instalacji.” – Bogdan Szymański
Dokumenty: karta katalogowa modułu, protokół pomiarów Isc i Uoc, deklaracja zgodności bezpiecznika gPV.
Technologie: bezpieczniki gPV 10×38 mm, wkładki topikowe 1000 V DC.
Kalkulacje zabezpieczeń AC po stronie falownika – prąd znamionowy i charakterystyka B
Falownik 1-fazowy 5 kW przy 230 V pobiera 21,7 A. Wzór I_ac = P_ac / U_ac daje wartość znamionową. Kalkulacje elektryczne PV po stronie AC chronią sieć przed zwarciami.
Falownik 3-fazowy 10 kW przy 400 V i cosφ = 0,95 pobiera 15,2 A. Wzór I_ac = P_ac / (√3·U_ac·cosφ) jest podstawą. Zabezpieczenia AC DC wymagają osobnych rozdzielnic.
Wyłącznik nadprądowy z charakterystyką B musi mieć I_n ≥ 1,25·I_ac. Dla 15,2 A wybierz 20 A. Dobór bezpieczników po stronie AC rzadko wymaga wartości powyżej 32 A w domach.
RCD typu B chroni przed wyciekiem DC. Typ A nie wykryje składowej stałej. Brak RCD typu B w układzie TN-S może wyłączyć falownik przy niewielkim wycieku DC. Zalecana czułość to 30 mA.
„Falownik bez RCD typu B to jak jazda bez pasów – może się udać, ale ryzyko rośnie.” – Jan Kowalski
Dokumenty: deklaracja zgodności falownika, schemat rozdzielni AC, protokół pomiaru impedancji pętli.
Technologie: wyłączniki B 6 kA, RCD typu B 30 mA.
Współczynniki temperaturowe i korekty dla bezpieczników DC – zakres -25 °C do +75 °C
Prąd znamionowy bezpiecznika zmienia się z temperaturą. Wzór I_n(T) = I_n(20 °C)·K_temp obowiązuje. Dla -25 °C K_temp = 1,18, więc 12 A rośnie do 14,2 A. Dobór bezpieczników bez tej korekty może spowodować fałszywe wyłączenie.
Producenci podają różne K_temp. Jean Müller podaje 0,85-1,18. EATON podaje 0,88-1,15. Kalkulacje elektryczne PV muszą uwzględniać konkretną wkładkę.
Przykład: I_n = 15 A, temperatura 55 °C, K_temp = 0,9. Skorygowana wartość to 13,5 A. Jeśli obciążenie wynosi 14 A, instalacja fotowoltaiczna może wyłączyć w południe. Zamontuj skrzynkę w cieniu.
Za wysoka temperatura obniża prąd znamionowy. Ryzyko fałszywego wyłączenia wzrasta. Zabezpieczenia AC DC mają podobne zależności, lecz zakres K_temp różni się o 5-10 %.
- Temperatura otoczenia
- Gęstość prądu we wkładce
- Wentylacja skrzynki DC
- Obciążenie ciągłe > 80 % I_n
- Starzenie się wkładki
| Zakres temp. [°C] | K_temp Jean Müller | K_temp EATON |
|---|---|---|
| -25 | 1,18 | 1,15 |
| 0 | 1,08 | 1,05 |
| 20 | 1,00 | 1,00 |
| 45 | 0,92 | 0,94 |
| 75 | 0,82 | 0,85 |
Tolerancja ±3 %. Dane pobierz z kart katalogowych.
Jak zmierzyć temperaturę w skrzynce DC?
Użyj termometru cyfrowego z sondą. Pomiar wykonaj po 2 h pełnego nasłonecznienia.
Czy można stosować K_temp=1 cały rok?
Nie – zima +18 %, lato -18 %. Błąd może uszkodzić instalację.
„Temperatura to cichy zabójca bezpieczników – ignorujesz ją na własne ryzyko.” – Marek Wiśniewski
Dokumenty: charakterystyka termiczna wkładki, raport K_temp producenta, arkusz kalkulacyjny doboru.
Technologie: wkładki topikowe 10×38 mm, bezpieczniki gPV 1000 V DC.
Przepisy: IEC 60269-1:2015, PN-EN 62305-3:2011.
