Jak dobrać zabezpieczenia DC między panelami PV, a inwerterem?

Dobór zabezpieczeń DC pomiędzy panelami fotowoltaicznymi a inwerterem OFF-GRID lub hybrydowym nie musi być skomplikowany. Trzeba jednak pamiętać o kilku prostych zasadach. Chodzi głównie o to, aby instalację można było bezpiecznie odłączyć, ograniczyć skutki przepięć i zabezpieczyć przewody oraz urządzenia po stronie paneli.

W praktyce najczęściej stosuje się rozłącznik DC, ogranicznik przepięć DC oraz, przy większych układach, bezpieczniki DC na stringach paneli.

Po co stosuje się zabezpieczenia DC?

Panele fotowoltaiczne pracują po stronie prądu stałego DC. Dlatego zabezpieczenia pomiędzy panelami a inwerterem muszą być dobrane właśnie do DC, a nie przypadkowo wzięte z typowej instalacji domowej 230 V AC.

Zabezpieczenia DC mają trzy główne zadania:

• umożliwić bezpieczne odłączenie paneli od inwertera,
• ograniczyć skutki przepięć, na przykład po burzy lub zakłóceniach w instalacji,
• zabezpieczyć przewody i stringi paneli w bardziej rozbudowanych układach.

Najprościej mówiąc: zabezpieczenia DC ułatwiają serwis, poprawiają bezpieczeństwo i zmniejszają ryzyko uszkodzenia inwertera.

Podstawowe zabezpieczenia między PV a inwerterem

W typowej instalacji pomiędzy panelami PV a inwerterem OFF-GRID lub hybrydowym warto przewidzieć:

• rozłącznik DC — aby można było odłączyć panele od inwertera,
• ogranicznik przepięć DC — aby ograniczyć skutki przepięć po stronie paneli,
• bezpieczniki DC — szczególnie przy kilku stringach paneli połączonych równolegle,
• obudowę DC — najlepiej z miejscem na zabezpieczenia i wygodnym dostępem serwisowym.

W przypadku rozwiązań VOLT POLSKA najważniejsze jest to, aby najpierw sprawdzić parametry wejścia PV konkretnego inwertera, a dopiero potem dobrać zabezpieczenia. Nie dobieramy ich „na oko”.

Rozłącznik DC

Rozłącznik DC służy do odłączenia paneli fotowoltaicznych od inwertera. To bardzo praktyczny element, bo pozwala bezpieczniej wykonać serwis, wymienić urządzenie albo sprawdzić instalację.

Rozłącznik DC dobieramy przede wszystkim pod:

• maksymalne napięcie po stronie paneli,
• prąd pracy stringu,
• liczbę torów, które mają być rozłączane.

Prosta zasada: rozłącznik musi mieć zapas względem napięcia i prądu instalacji. Nie dobieramy go na styk.

Ogranicznik przepięć DC

Ogranicznik przepięć DC montuje się po stronie paneli PV. Jego zadaniem jest ograniczenie skutków przepięć, które mogą pojawić się na przykład podczas burzy, przy wyładowaniach w okolicy lub przy zakłóceniach w instalacji.

Ogranicznik przepięć nie daje stuprocentowej ochrony przed każdym uszkodzeniem, ale znacząco zwiększa poziom ochrony inwertera i pozostałych elementów systemu.

Najprościej: jeżeli panele pracują po stronie DC, ogranicznik też musi być DC i musi pasować do napięcia stringu PV.

Bezpieczniki DC — kiedy są potrzebne?

Bezpieczniki DC są szczególnie ważne wtedy, gdy kilka stringów PV jest połączonych równolegle. W takiej sytuacji każdy string powinien mieć swoje zabezpieczenie.

Jeżeli instalacja ma tylko jeden string paneli podłączony do jednego wejścia PV w inwerterze, bezpieczniki stringowe często nie są najważniejszym elementem układu. W takim przypadku większe znaczenie mają rozłącznik DC i ogranicznik przepięć DC.

Bezpiecznik DC dobiera się pod prąd stringu i parametry paneli. Nie powinien być ani za mały, ani za duży. Za mały będzie niepotrzebnie rozłączał obwód, a za duży może nie zabezpieczyć instalacji prawidłowo.

Na co patrzeć przy doborze zabezpieczeń?

Przed doborem zabezpieczeń trzeba sprawdzić kilka podstawowych informacji:

• ile paneli jest połączonych w jednym stringu,
• jakie jest napięcie obwodu otwartego paneli, czyli Voc,
• jaki jest prąd pracy i prąd zwarciowy paneli,
• jakie maksymalne napięcie PV dopuszcza inwerter,
• jaki maksymalny prąd PV dopuszcza inwerter,
• czy stringi są podłączane osobno, czy równolegle.

Jeżeli instalator nie ma tych danych, nie powinien dobierać zabezpieczeń z pamięci. Najpierw trzeba sprawdzić tabliczkę znamionową paneli, kartę katalogową oraz parametry wejścia PV w inwerterze.

Przykład: typowy układ OFF-GRID z kilkoma panelami

Załóżmy prosty zestaw OFF-GRID z inwerterem VOLT POLSKA, magazynem energii 48 V i panelami PV. Przykładowo mamy 4 panele o mocy około 450 W każdy, połączone w jeden string szeregowo. Taki układ daje około 1800 W mocy z paneli.

W takim przypadku podstawowy układ może wyglądać tak:

Panele PV → rozłącznik DC → ogranicznik przepięć DC → wejście PV inwertera

Do takiego prostego układu dobrałbym:

• rozłącznik DC dobrany z zapasem do napięcia stringu, na przykład 600 V DC lub 1000 V DC, zależnie od parametrów paneli i inwertera,
• ogranicznik przepięć DC dobrany do napięcia pracy instalacji PV, na przykład 600 V DC lub 1000 V DC,
• obudowę DC z miejscem na rozłącznik, ogranicznik przepięć i wygodne podłączenie przewodów PV,
• przewody solarne o odpowiednim przekroju, najczęściej 4–6 mm², zależnie od długości trasy i prądu paneli.

Przy jednym stringu paneli bezpiecznik DC nie zawsze jest konieczny. Jeżeli jednak robimy dwa stringi równolegle, na przykład 2 × po 4 panele, wtedy warto zastosować bezpiecznik DC na każdy string, a dopiero później połączyć je do wspólnego toru PV.

Przykład dla dwóch stringów:

String PV 1 → bezpiecznik DC
String PV 2 → bezpiecznik DC
Połączenie stringów → rozłącznik DC → ogranicznik przepięć DC → wejście PV inwertera

Warto pamiętać, że dokładne wartości zabezpieczeń trzeba zawsze potwierdzić z kartą katalogową paneli i parametrami wejścia PV konkretnego inwertera.

Najczęstsze błędy przy zabezpieczeniach DC

Najczęstsze błędy w prostych instalacjach PV to:

• stosowanie zabezpieczeń AC zamiast DC,
• brak rozłącznika DC między panelami a inwerterem,
• brak ogranicznika przepięć DC,
• dobieranie zabezpieczeń bez sprawdzenia napięcia stringu,
• łączenie zbyt wielu paneli w szeregu,
• równoległe łączenie stringów bez odpowiednich zabezpieczeń,
• zbyt cienkie przewody PV,
• brak opisów przewodów i zabezpieczeń w rozdzielnicy.

Instalacja PV może działać od razu po podłączeniu, nawet jeśli jest wykonana niepoprawnie. Problemy pojawiają się zwykle dopiero przy awarii, przepięciu, serwisie albo rozbudowie systemu.

Prosta kolejność podłączenia

W uproszczeniu kolejność elementów między panelami PV a inwerterem może wyglądać tak:

Panele PV → bezpieczniki DC, jeśli są wymagane → rozłącznik DC → ogranicznik przepięć DC → wejście PV inwertera

W praktyce rozmieszczenie elementów zależy od rozdzielnicy, obudowy, liczby stringów i zaleceń producenta urządzeń. Ważne jest jednak, aby instalacja była logiczna, opisana i możliwa do bezpiecznego odłączenia.

Podsumowanie

Zabezpieczenia DC pomiędzy panelami PV a inwerterem OFF-GRID lub hybrydowym są ważnym elementem instalacji. Nie trzeba przesadnie komplikować układu, ale nie warto ich pomijać.

W najprostszym zestawie warto zastosować rozłącznik DC i ogranicznik przepięć DC. Przy kilku stringach paneli połączonych równolegle należy dodać także bezpieczniki DC na każdy string.

Najważniejsze jest to, żeby wszystkie zabezpieczenia były przeznaczone do pracy po stronie DC i dobrane do napięcia oraz prądu konkretnej instalacji.

Prosta zasada: panele PV → zabezpieczenia DC → inwerter. Wszystko dobrane pod napięcie, prąd i parametry konkretnego urządzenia.