تابلو برق AC /DC سیستم خورشیدی آنگرید و هیبرید
تابلو AC و DC خورشیدی به همراه چنجاور؛ طراحی، تجهیزات و نکات فنی:
در یک سامانه خورشیدی استاندارد، تابلوهای DC و AC فقط محل قرارگیری چند فیوز و کلید نیستند؛ بلکه بخش مهمی از زنجیره حفاظت، ایزولاسیون، توزیع انرژی و افزایش ایمنی نیروگاه محسوب میشوند. در سمت DC، انرژی تولیدشده توسط پنلهای فتوولتائیک قبل از ورود به اینورتر از طریق تجهیزات حفاظتی و قطع و وصل کنترل میشود. انتخاب صحیح فیوزهای DC، کلید قطع زیر بار، ترمینالهای مناسب ولتاژ DC، تجهیزات حفاظت در برابر اضافهولتاژ یا SPD، شینههای مسی، کابلهای فتوولتائیک و سیستم ارت باید بر اساس ولتاژ مدار باز استرینگ، جریان اتصال کوتاه پنل، تعداد استرینگها، تعداد MPPTهای اینورتر، طول مسیر کابل و شرایط نصب انجام شود. در سیستمهایی که چند استرینگ به یک یا چند MPPT متصل میشوند، تابلو DC میتواند وظیفه تجمیع استرینگها و حفاظت هر رشته را نیز بر عهده داشته باشد. البته در برخی اینورترهای جدید، بخشی از این تجهیزات مانند DC Switch و SPD در داخل خود اینورتر تعبیه شده است و در این شرایط، طراحی تابلو DC باید بر اساس مشخصات سازنده اینورتر و الزامات پروژه انجام شود؛ به همین دلیل اضافهکردن تجهیزات تکراری بدون بررسی مدار داخلی اینورتر، نهتنها لزوماً مزیت ندارد، بلکه میتواند باعث افزایش هزینه و افت کیفیت طراحی شود. در طراحی حرفهای تابلو DC باید علاوه بر انتخاب صحیح تجهیزات، فاصلههای عایقی و خزشی، مسیر عبور کابلها، حفاظت مکانیکی کابل، اتصال صحیح PE و نحوه دسترسی ایمن برای تعمیرات نیز در نظر گرفته شود.
در سمت AC، وظیفه تابلو تنها انتقال خروجی اینورتر به شبکه یا بار نیست، بلکه باید حفاظت الکتریکی و امکان جداسازی ایمن تجهیزات را فراهم کند. بر اساس توان اینورتر و ولتاژ شبکه، جریان نامی مدار محاسبه شده و کلید حفاظتی مناسب مانند MCB یا MCCB انتخاب میشود. در سیستمهای سهفاز، علاوه بر فازها، وضعیت نول و سیستم اتصال زمین نیز باید در طراحی لحاظ شود. انتخاب سطح مقطع کابل AC باید با توجه به جریان بار، طول مسیر، روش نصب، دمای محیط، تجمع کابلها، افت ولتاژ مجاز و ظرفیت اتصال کوتاه انجام شود. در صورت نیاز، SPD سمت AC نیز برای حفاظت در برابر اضافهولتاژهای گذرا در نظر گرفته میشود. نکته مهم این است که وجود SPD داخلی در اینورتر به معنی حذف خودکار تمام SPDهای خارجی نیست و محل نصب اینورتر، طول کابل، وجود یا عدم وجود سیستم حفاظت در برابر صاعقه و الزامات پروژه باید بررسی شود. در تابلو AC همچنین میتوان تجهیزات اندازهگیری، ترمینالهای ورودی و خروجی، شینههای فاز و نول، شینه PE و تجهیزات کنترل و مانیتورینگ را پیشبینی کرد. یک تابلو استاندارد باید از نظر درجه حفاظت بدنه، تهویه، فضای آزاد اطراف تجهیزات، شعاع خمش کابلها و قابلیت سرویس و تعمیر نیز متناسب با محیط نصب طراحی شود.
چنجاور یا ATS در سیستمهای خورشیدی
چنجاور (Changeover) یا ATS وظیفه انتقال بار از یک منبع تغذیه به منبع دیگر را بر عهده دارد. این منبع دوم میتواند شبکه برق، خروجی EPS اینورتر هیبرید، دیزل ژنراتور یا یک منبع مستقل دیگر باشد. نکته اساسی در طراحی چنجاور این است که دو منبع نباید بهصورت مستقیم و همزمان به یکدیگر متصل شوند؛ بنابراین وجود اینترلاک مکانیکی و الکتریکی در طراحیهای حرفهای اهمیت زیادی دارد. در یک سیستم خورشیدی هیبرید، برای مثال، شبکه برق میتواند به ورودی اول ATS و خروجی EPS اینورتر به ورودی دوم متصل شود و خروجی ATS نیز به تابلو بارهای ضروری متصل گردد. در زمان وجود شبکه، بار میتواند از شبکه تغذیه شود و در زمان قطع شبکه، پس از تشخیص صحیح وضعیت منبع و طی زمان تأخیر موردنیاز، ATS منبع EPS را وارد مدار کند. پس از بازگشت و پایدارشدن شبکه نیز ابتدا منبع EPS از مدار خارج شده و سپس شبکه به بار متصل میشود. این ترتیب برای جلوگیری از اتصال ناخواسته دو منبع و ایجاد خطا یا آسیب به تجهیزات ضروری است.
در تابلوهای ATS میتوان از کنتاکتورهای قدرت، کلیدهای اتوماتیک موتوردار یا تجهیزات اختصاصی ATS استفاده کرد. انتخاب روش مناسب به توان سیستم، جریان نامی، قدرت اتصال کوتاه، نوع بار، تعداد دفعات قطع و وصل و الزامات حفاظتی بستگی دارد. در توانهای بالاتر و پروژههای صنعتی، استفاده از MCCBهای موتوردار به همراه اینترلاک مکانیکی و مدار فرمان مناسب میتواند راهکار مناسبی باشد. مدار کنترل ATS نیز باید وضعیت ولتاژ و فاز منابع، تأخیر انتقال، تأخیر برگشت، وضعیت کلیدها و خطاهای احتمالی را کنترل کند.
این کنترل میتواند توسط یک ATS Controller انجام شود یا در برخی پروژهها با استفاده از رلههای کنترل فاز و ولتاژ، تایمرها، رلههای کمکی و مدار اینترلاک طراحی شود. در هر دو روش، اصل اساسی این است که فرمان وصل منبع دوم تنها زمانی صادر شود که قطع کامل منبع اول توسط فیدبک کنتاکت کمکی تأیید شده باشد. در سیستمهای سهفاز هیبرید نیز نحوه مدیریت نول و اتصال نول به زمین باید مطابق ساختار اینورتر، سیستم ارتینگ و دستورالعمل سازنده تعیین شود؛ در حالی که هادی حفاظتی PE نباید توسط چنجاور قطع و وصل شود.
چرا طراحی صحیح تابلو AC، DC و چنجاور اهمیت دارد؟
یک تابلو خورشیدی حرفهای باید متناسب با توان نیروگاه، نوع اینورتر، تعداد استرینگها، نوع شبکه، نوع بار و شرایط محل نصب طراحی شود. استفاده از یک تابلو آماده با تجهیزات نامتناسب، انتخاب فیوز صرفاً بر اساس جریان نامی پنل، استفاده از کلید AC در مدار DC، حذف اینترلاک در ATS یا انتخاب سطح مقطع کابل بدون محاسبه افت ولتاژ، از خطاهای رایج در اجرای سیستمهای خورشیدی هستند. در طراحی مهندسی، ابتدا جریانها و ولتاژهای واقعی مدار مشخص میشوند، سپس تجهیزات حفاظتی بر اساس دیتاشیت پنل و اینورتر، استانداردهای مربوطه و شرایط پروژه انتخاب میشوند. در نهایت نیز هماهنگی حفاظتی، اتصال زمین، مسیر کابلها، درجه حفاظت تابلو و قابلیت سرویس و نگهداری بررسی میشود. نتیجه این فرآیند، تابلویی است که علاوه بر عملکرد صحیح در شرایط عادی، در برابر خطاهای الکتریکی، اضافهجریان، اتصال کوتاه و اضافهولتاژ نیز سطح حفاظت مناسبی ایجاد میکند.
نیکا انرژی در زمینه طراحی و اجرای تابلوهای AC و DC نیروگاههای خورشیدی، تابلوهای چنجاور و ATS، سیستمهای برق اضطراری، حفاظت و کنترل و تجهیزات نیروگاههای On-Grid و Hybrid فعالیت میکند. طراحی تابلو بر اساس توان سیستم، مشخصات پنل و اینورتر، شرایط شبکه و نیاز بار انجام میشود و تجهیزات حفاظتی، کلیدها، SPD، شینهها، کابلها، ترمینالها و مدار کنترل متناسب با مشخصات پروژه انتخاب میشوند. برای پروژههای خورشیدی، صرفاً انتخاب یک تابلو آماده کافی نیست؛ طراحی صحیح و هماهنگی میان پنل، اینورتر، تابلو DC، تابلو AC، شبکه، سیستم ارت و چنجاور است که عملکرد ایمن و قابل اتکای کل سیستم را تعیین میکند.