Güneş paneli sisteminizde hangi boyutlarda sigortalara ihtiyacınız var?

Bu blog yazısı, karavan güneş paneli tasarımında hat içi sigorta eklemeniz gerekip gerekmediğini ve ne zaman eklemeniz gerektiğini belirlemenize yardımcı olacak. Bazen güneş panellerinizi sigortalamanız gerekir, bazen gerekmez. Bu kararın ardında birçok neden var, ancak nihayetinde… NEC (Ulusal Elektrik Kodu) bizim için kararı veriyor. Bu blog yazısının sonunda, güneş panellerinizde ne zaman, nerede ve hangi boyutlarda sigortalara ihtiyacınız olduğunu bileceksiniz.

Güneş Paneli Dizisinin Birleştirilmesi

Ulusal Elektrik Kodu, NEC 690.9 (A) (2020 Sürümü)'nde bu konuda oldukça açık bir şekilde şunu belirtiyor (açıklık sağlamak için özetlenmiştir):

Güneş panelleri için belirtilen maksimum aşırı akım koruma cihazı değerinden daha yüksek akım kapasitesine sahip güneş paneli dizileri (paralel güneş paneli dizileri) aşırı akımdan korunmalıdır. ANCAK, tüm kaynaklardan gelen kısa devre akımları, PV modülünün isim plakasında belirtilen kabloların akım taşıma kapasitesini ve maksimum aşırı akım koruma cihazı boyut değerini aşmadığı durumlar hariç.

690.9 Aşırı Akım Koruması.

(A) Devreler ve Ekipmanlar. PV sisteminin DC devresi ve invertör çıkış iletkenleri ve ekipmanları aşırı akıma karşı korunmalıdır. 690.8(A)(2) uyarınca boyutlandırılmış devrelerin aşırı akıma karşı aşırı akım koruma cihazlarıyla korunması gerekmektedir. Her devre, 690.9(A)(1), (A)(2) veya (A)(3) uyarınca aşırı akıma karşı korunmalıdır.

(1) Aşırı Akım Korumasının Gerekli Olmadığı Devreler.

Aşağıdaki iki koşulun da yerine getirilmesi durumunda, aşırı akım koruma cihazlarına gerek duyulmaz:

(1) İletkenler, maksimum devre akımı için yeterli akım taşıma kapasitesine sahiptir.

(2) Tüm kaynaklardan gelen akımlar, PV modülü veya elektronik güç dönüştürücüsü için belirtilen maksimum aşırı akım koruma cihazı değerini aşmaz.

ÖNEMLİ NOKTA: Bu, tüm güneş paneli dizisinin kısa devre akımının, güneş paneli etiketindeki maksimum seri sigorta değerinden DAHA BÜYÜK olması durumunda, paralel bağlı her panelin (veya seri dizinin) sigortalanması gerektiği anlamına gelir.

Bu, güneş panellerinizin sigortalanması gerekip gerekmediğini belirlemek için iki şeye ihtiyacınız olduğu anlamına gelir:

•Güneş panellerinizin kısa devre akımı.

•Güneş panelinizin maksimum seri sigorta değeri.

Bu iki bilgiyi kullanarak, güneş paneli sisteminizde sigorta kullanmanız gerekip gerekmediğini belirlemek için bu infografikteki adımları izleyin:

Güneş Panellerini Neden Birleştirmeniz Gerekir?

Güneş paneli dizinizin kısa devre akımı, panelin maksimum seri sigorta değerinden daha yüksekse ve bu nedenle sigortalanması gerekiyorsa… olası yangınları veya arızalı bir panelden kaynaklanan aşırı ısınmayı önlemek için panellerin veya seri bağlantıların birleştiği noktada sigortalamanız gerekir. Sigortalanmamış bir dizide, panel içinde bir şekilde kısa devre meydana gelirse şunlar olur:

3 numaralı panelde dahili bir kısa devre veya arıza meydana gelmesi durumunda… 1 ve 2 numaralı paneller devrelerini tamamlamak için en az dirençli yolu (kısa devre noktası) arayacaklardır. Bu, 3 numaralı panele 20,4A akım akacağı ve 3 numaralı panelden gelen 10,2A akımla birleştiğinde, kısa devreden potansiyel olarak 30,6A akım geçebileceği anlamına gelir; bu da panelin maksimum akım değerinden 15A'den fazla ve panelin taşıyabileceğinden daha fazla akım demektir.

Peki ya her bir güneş panelinin pozitif kablolarının MC4 birleştiriciye bağlandığı noktalara sigortalar takılı olsaydı?

3 numaralı panelde dahili bir kısa devre veya arıza meydana gelmesi durumunda… 1 ve 2 numaralı paneller devrelerini tamamlamak için en az dirençli yolu (kısa devre noktası) arayacaklardır. Bu, 3 numaralı panele 20,4A akım akacağı anlamına gelir, ANCAK, 3 numaralı panelin devresini koruyan 15A'lik bir sigorta taktığımız için… bu sigorta atacak ve sorunlu paneli, o panelin maksimum kısa devre parametreleri dahilindeki bir kısa devreye izole edecektir.

Bu nedenle, kod gereği, bu dizide sigortalar gereklidir.

Güneş panellerinin sigortalanmasına neden gerek duyulmaz?

Güneş paneli dizisinin kısa devre akımı, güneş panelinin maksimum seri sigorta değerinden düşükse, dizinin sigortalanmasına gerek yoktur. Bu tür bir dizinin sigortalanması ek bir koruma veya fayda sağlamaz ve işte nedeni:

Yukarıdaki şemada seri bağlanmış 3 adet 200W'lık panel gösterilmektedir. Her bir güneş panelinin kısa devre akımı 10,2A, çalışma akımı 9,8A ve maksimum seri sigorta değeri 15A'dir.

Seri sigortanın azami akım değeri 15A olduğundan, güneş panelinin içindeki kabloların, diyotların, konektörlerin ve diğer bileşenlerin azami 15A akım taşıyabileceğini biliyoruz.

Güneş panellerinden birinin içinde kısa devre veya başka bir arıza meydana gelirse, panel dizisinin kısa devre akımı 10,2A olduğundan, kısa devre akımının panelin maksimum sigorta değerini aşamayacağı göz önüne alındığında, panelin bu kısa devre olayını kaldıracak şekilde tasarlandığını söylemek güvenlidir.

Peki ya sadece "tedbir amaçlı" bir sigorta eklemek isteseydiniz?

Sonuç olarak… hiçbir işe yaramazdı… Kısa devre durumunda 10,2A akım akardı. Normal çalışma koşullarında ise 9,8A akım akar. Elbette, 10A'lik bir sigorta bu iki değer arasında olurdu, ancak her iki yönde de 0,2 amperlik fark şunlardan birine yol açardı:

• Sigortanın atmasına asla izin vermeyin, yoksa…

• Normal çalışma koşullarında sigortanın sürekli olarak rahatsız edici şekilde atmasına neden olun.

Bu nedenle, yönetmelik gereği bu senaryoda sigortaya gerek yoktur.

Elektrik Yönetmeliği ile Gerçek Dünya Arasındaki Farklar

Bazen, gerçek dünya senaryosunda olacaklar ile yönetmelikte gerekli olanlar arasında bir tutarsızlık olabilir. Bu durumda… HER ZAMAN elektrik yönetmeliğine uyun. Elektrik yönetmeliği bazen biraz daha muhafazakar olabilir, ancak bunun bir nedeni vardır.

İşte sigortaların fayda sağlamayacağı, ancak elektrik yönetmeliğine göre sigortaların zorunlu olduğu bir kurulum örneği.

Bu senaryoda, panellerin 15A'lik maksimum seri sigorta değerinden daha yüksek olan 20,4V'luk kısa devre akımı nedeniyle, bu dizide sigorta kullanılması kesinlikle gereklidir.

2 numaralı panelde dahili bir arıza olması durumunda, 1 numaralı panelde üretilen güç en az dirençli yolu izleyerek 2 numaralı panele akacaktır. Bu, arızanın yaşandığı panel bölgesine potansiyel olarak 20,2 amper akım akacağı anlamına gelir.

Her ne kadar 15A'lik sigortalar uygun yerlerde olsa da, 1 numaralı panelden 2 numaralı panele giden akım bu sigortaların hiçbirini attıracak kadar yüksek olmaz.

İdeal olmasa da, iki panel veya paralel bağlanmış iki seri hat kullanıldığında bundan kaçınmak neredeyse imkansızdır ve bu kurulum Ulusal Elektrik Kodunda yasaklanmamıştır, bu yüzden sadece arkanıza yaslanıp "Sorun değil" demeniz gereken şeylerden biridir. Eğer sorun olsaydı... bununla ilgili bir elektrik kodu veya standardı olurdu.

Kamp Aracı Güneş Paneli Sisteminin Entegrasyonu – Son Düşünceler

Güneş panellerinde arızalar oldukça nadirdir. Çoğu güneş panelinde, yukarıdaki senaryoların çoğunun gerçekleşmesine izin vermeyen diyotlar bulunur. Diyotlardan birinin arızalanması veya panelde başka bir sorun oluşması durumunda yedekleme için sigortalama gereklidir. Bir güneş panelinin yapısı oldukça basittir. Temelde, bazı lamine camlar arasına kaynaştırılmış bir sürü silikon hücreden ve bunlara bağlı diyotlar ve tellerden oluşur. Bir hücre yansa bile, panel genellikle çalışmaya devam eder. Ancak… Ulusal Elektrik Kodu, bir panel dizisinin sigortalanması konusuna özel olarak değindiğinden, yüksek kaliteli bir karavan elektrik sistemi tasarlama ve inşa etme girişimimizde buna uymamız gerçekten gerekir.