الدور الحاسم لكسارات الدوائر في الأنظمة الضوئية

مع زيادة الطلب العالمي على الطاقة المتجددة ، تم اعتماد أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (الطاقة الشمسية) على نطاق واسع بسبب طبيعتها النظيفة والمستدامة. في الأنظمة الكهروضوئية ، تعتبر السلامة الكهربائية ذات أهمية قصوى ، كما أن قواطع الدوائر ، كأجهزة واقية رئيسية ، تلعب دورًا لا غنى عنه في ضمان التشغيل المستقر ومنع الأعطال الكهربائية. تستكشف هذه المقالة أهمية ووظائف ومعايير اختيار قواطع الدوائر في أنظمة PV.

1. دور قواطع الدوائر في أنظمة الكهروضوئية

1.1 حماية الحمل الزائد

أثناء التشغيل ، قد تواجه أنظمة الكهروضوئية القيم التي يتجاوز عددها بسبب عوامل مثل التقلبات في شدة ضوء الشمس ، أو مكونات الشيخوخة ، أو تغييرات الحمل المفاجئة. يمكن لقواطع الدوائر اكتشاف مثل هذه الظروف الزائدة ومقاطعة الدائرة على الفور ، أو منع ارتفاع درجة حرارة الأسلاك ، أو تلف المعدات ، أو حتى مخاطر الحريق.

1.2 حماية الدائرة القصيرة

قد تنجم الدوائر القصيرة في أنظمة PV عن تلف العزل أو أخطاء الأسلاك أو فشل المعدات ، حيث تصل التيارات القصيرة للدائرة عدة مرات أو حتى عشرات المرات التيار الطبيعي. يمكن لقواطع الدوائر فصل الدائرة داخل المللي ثانية ، وحماية مكونات النظام (على سبيل المثال ، العزف ، البطاريات ، وحدات الكهروضوئية) من التلف.

1.3 سلامة العزلة والصيانة

أثناء صيانة النظام أو التفتيش ، تعمل قواطع الدوائر كمفاتيح يدوية لقطع الدائرة ، مما يضمن سلامة المشغل. كما أنها توفر نقطة فصل واضحة لتشخيص الأعطال.

1.4 حماية لدوائر التيار المتردد و AC

تتكون الأنظمة الكهروضوئية من جانب DC (الألواح الشمسية للمزولات) وجانب التيار المتردد (العولات إلى الشبكة أو الأحمال). نظرًا لأن DC يفتقر إلى نقطة التعاقد الصفرية ، فإن إطفاء القوس أكثر تحديا من AC. لذلك ، تتطلب قواطع دوائر التيار المستمر تصميمًا خاصًا ، بينما تستخدم قواطع دائرة التيار المتردد بشكل أساسي لمخرجات العاكس وحماية اتصال الشبكة.

2. الاعتبارات الرئيسية لاختيار قواطع الدوائر في أنظمة PV

2.1 الجهد المقنن والتيار

يجب أن يتجاوز الجهد المقنن لقاطع الدائرة الجهد القصوى لنظام PV (على سبيل المثال ، 1000V أو 1500V DC).

يجب أن يكون التيار المقنن أعلى قليلاً من الحد الأقصى للتيار المستمر للنظام ، وهو ما يمثل درجة الحرارة والعوامل البيئية.

2.2 الاختلافات بين قاطع دائرة التيار المتردد و AC

قواطع دوائر التيار المستمر: تتطلب إمكانات أقوى من القوس للتعامل مع أقواس التيار المستمر.

قواطع دائرة التيار المتردد: يستخدم على جانب إخراج العاكس ويجب أن يمتثل لمعايير ربط الشبكة.

2.3 كسر القدرة

يمكن أن تولد الأنظمة الكهروضوئية التيارات العالية خلال الدوائر القصيرة. يجب أن تكون قدرة كسر قاطع الدائرة (على سبيل المثال ، 10KA ، 20KA) كافية لمقاطعة تيارات الصدع بأمان.

2.4 القدرة على التكيف البيئي

نظرًا لأن الأنظمة الكهروضوئية عادةً ما يتم تثبيتها في الهواء الطلق ، يجب أن تتميز قواطع الدوائر بتصميمات مقاومة للماء ، ومقاومة للماء ، ومقاومة للدرجات المترتبة على المدى الطويل.

3. الأنواع الشائعة من قواطع الدائرة

3.1 قاطع دائرة التيار المستمر

تستخدم في المصفوفات الشمسية ومدخلات العاكس ، مثل قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) ، الصمامات ، أو قواطع دائرة PV DC المتخصصة.

تشمل بعض النماذج حماية للقطعة العكسية لمنع التيارات الخلفية.

3.2 قاطع دائرة التيار المتردد

يتم تطبيقه على جانب إخراج العاكس ، مثل قواطع دائرة الحالة المقولبة (MCCBs) أو قواطع دائرة الهواء (ACBS).

يجب أن تفي بمعايير الشهادات مثل UL أو IEC.

4. الأسباب الشائعة لفشل قاطع الدائرة والتدابير الوقائية

4.1 تعثر المزعجة

الأسباب: الحمولة الزائدة أو الدوائر القصيرة أو الاختيار غير السليم أو الشيخوخة.

الحلول: التحجيم المناسب ، الاختبار المنتظم ، وتجنب التحميل الزائد.

4.2 الاتصال التآكل

الأسباب: التبديل المتكرر ، سوء الاتصال ، أو الانحناء.

الحلول: استخدم قواطع الدوائر عالية الجودة وتقليل العمليات غير الضرورية.

4.3 التأثير البيئي

الأسباب: درجات حرارة عالية ، رطوبة ، أو أداء مهين الغبار.

الحلول: حدد قواطع الدوائر ذات تقييمات حماية أعلى (على سبيل المثال ، IP65) وأداء الصيانة الروتينية.

5. الخلاصة

لا تعد قواطع الدوائر حواجز وقائية لأنظمة PV فحسب ، بل هي أيضًا المكونات الهامة التي تضمن تشغيلًا آمنًا ومستقرًا. يمكن أن يؤدي الاختيار الصحيح والتثبيت الصحيح والصيانة المنتظمة إلى تقليل المخاطر الكهربائية بشكل كبير ، وتوسيع عمر المعدات ، ويعزز كفاءة النظام بشكل عام. مع تقدم التكنولوجيا الكهروضوئية ، ستتطور قواطع الدوائر المستقبلية نحو وظائف أعلى وأكثر ذكاءً ، مما يوفر ضمانات أقوى لأنظمة الطاقة المتجددة.