Cách nối dây các tấm pin mặt trời nối tiếp: Các bước, sơ đồ và tính toán an toàn

Khi bạn nối dây các tấm pin mặt trời nối tiếp, bạn kết nối tích cực ( ) của một bảng điều khiển đến âm (-) của tiếp theo. Trong một chuỗi chuỗi, thêm điện áp trong khi hiện tại vẫn (gần như) giống nhau như một bảng điều khiển duy nhất. Đây là phương pháp phổ biến nhất khi bạn cần điện áp cao hơn để giảm tổn thất dây hoặc đáp ứng các yêu cầu đầu vào của bộ điều khiển sạc MPPT hoặc biến tần nối lưới.

Hệ thống dây điện nối tiếp thường là lựa chọn phù hợp khi bạn muốn:

• Tăng điện áp mảng để hệ thống có thể sử dụng dây đo nhỏ hơn trên khoảng cách xa hơn với tổn thất ít hơn.
• Đáp ứng yêu cầu về bộ điều khiển/biến tần như điện áp MPPT tối thiểu (đặc biệt là trong thời tiết lạnh).
• Xây dựng chuỗi cho một biến tần yêu cầu đầu vào DC cao hơn (thường hàng trăm volt DC trong các thiết kế gắn lưới).

Sự cân bằng chính: trong một chuỗi chuỗi, việc tạo bóng hoặc bảng điều khiển yếu có thể làm giảm đầu ra của toàn bộ chuỗi. Điốt vòng có thể giúp ích, nhưng bố cục tốt và tránh tạo bóng một phần vẫn quan trọng.

Quy tắc nối dây nối tiếp: toán điện áp bạn phải kiểm tra trước

Trước khi kết nối bất cứ thứ gì, hãy xác nhận rằng điện áp dây sẽ nằm trong giới hạn an toàn của thiết bị của bạn trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Hai thông số kỹ thuật của bảng điều khiển chính là: Voc (điện áp mạch hở) và vmp (điện áp ở công suất tối đa). Bạn phải đảm bảo chuỗi trời lạnh Vóc không vượt quá điện áp đầu vào tối đa của bộ điều khiển/biến tần.

Tính toán nhanh cho chuỗi chuỗi

Đối với nối dây nối tiếp: Chuỗi Voc ≈ tổng Voc của mỗi bảng và Chuỗi Vmp ≈ tổng Vmp của mỗi bảng . Dòng điện luôn gần với dòng điện của một bảng điều khiển (Imp/Isc), do đó, dòng điện ảnh hưởng đến điện áp nhiều hơn so với ampe.

Ví dụ với số thực

Giả sử mỗi nhãn bảng hiển thị Voc = 38.0V và vmp = 31.5V . Với 3 tấm nối tiếp : Chuỗi Voc ≈ 114.0V và Chuỗi Vmp ≈ 94,5V .

Nếu đầu vào tối đa của bộ điều khiển MPPT của bạn là 150V , 114V có vẻ an toàn ở nhiệt độ phòng, nhưng lạnh có thể làm tăng Voc. Nhiều bảng dữ liệu bảng bao gồm hệ số nhiệt độ Voc (thường khoảng −0,28% đến −0,35%/°C ). Nếu bạn không có sẵn hệ số, hãy coi Voc thời tiết lạnh có thể Cao hơn 10–20% hơn giá trị nhãn và xác nhận với biểu dữ liệu trước khi hoàn thiện độ dài chuỗi của bạn.

Bài học rút ra: thiết kế chuỗi chuỗi từ bộ điều khiển/biến tần về phía sau. Điện áp đầu vào tối đa là một giới hạn cứng ; vượt quá nó có thể làm hỏng thiết bị vĩnh viễn.

Các công cụ và thành phần bạn cần để có kết nối nối tiếp rõ ràng, đáng tin cậy

Việc xây dựng dòng sản phẩm chính xác chủ yếu là sử dụng các đầu nối và lớp bảo vệ phù hợp. Tránh tùy tiện với các bộ phận nối dây trong gia đình; Dây PV có thể mang điện áp DC nguy hiểm và yêu cầu các bộ phận được xếp hạng để sử dụng DC.

Mục cốt lõi

• Đầu nối định mức PV (thường là loại MC4) phù hợp với những người dẫn đầu bảng điều khiển của bạn và are from compatible families.
• Dây PV (thường là 10 AWG hoặc 12 AWG, định mức ánh sáng mặt trời/UV) phù hợp với dòng điện và khoảng cách của bạn.
• Đồng hồ vạn năng định mức DC có đầu dò ở tình trạng tốt.
• Ngắt kết nối hoặc cầu dao DC (thường ở gần bộ điều khiển/biến tần) để bảo trì an toàn.

Bảo vệ và kết hợp (khi cần thiết)

• Cầu chì hoặc cầu dao ngắt dây nếu bạn có hai hoặc nhiều chuỗi song song (chuỗi đơn chỉ dành cho sê-ri thường không yêu cầu cầu chì chuỗi mà tuân theo hướng dẫn về thiết bị và mã địa phương).
• Hộp kết hợp nếu nhiều chuỗi đang được hợp nhất.
• Bảo vệ đột biến (SPD) khi được yêu cầu hoặc được khuyến nghị, đặc biệt đối với các mảng hở.

Lưu ý về khả năng tương thích: nhiều trình cài đặt tránh trộn lẫn các nhãn hiệu đầu nối vì “MC4” thường được sử dụng làm thuật ngữ chung. Để có độ tin cậy và an toàn tốt nhất, hãy sử dụng các loại đầu nối phù hợp hoặc tương đương được nhà sản xuất phê duyệt.

Từng bước: cách nối dây các tấm pin mặt trời nối tiếp (quy trình thực tế)

Quy trình này giả định các bảng giống hệt nhau và các đầu nối PV điển hình. Làm việc có phương pháp và coi mảng như đang hoạt động bất cứ khi nào tiếp xúc với ánh sáng. Nếu bạn không thoải mái khi làm việc với nguồn DC, hãy thuê một người lắp đặt đủ năng lực.

1) Xác định các đầu mối tích cực và tiêu cực của mỗi bảng

Xác nhận cực tính trên nhãn bảng và dấu chì. Nếu có điều gì không rõ ràng, hãy xác minh bằng đồng hồ vạn năng dưới ánh sáng ban ngày. Việc nhận dạng chính xác sẽ ngăn chặn sự phân cực ngược có thể làm ngắt thiết bị bảo vệ hoặc làm hỏng thiết bị.

2) Kết nối Bảng 1 ( ) với Bảng 2 (-)

Cắm chặt các đầu nối cho đến khi chúng khớp/khóa. Điều này tạo ra liên kết loạt đầu tiên của bạn. Tiếp tục mô hình tương tự xuống dòng.

3) Lặp lại cho đến khi hết chuỗi

Đối với ba bảng: Bảng 1 ( ) đến Bảng 2 (-), sau đó Bảng 2 ( ) đến Bảng 3 (-). Các đầu còn lại trở thành đầu ra chuỗi của bạn: Chuỗi âm là Bảng 1 (-) và Chuỗi tích cực là Bảng 3 ( ).

4) Đo điện áp dây trước khi kết nối với thiết bị điện tử

Khi dây đã được ngắt khỏi bộ điều khiển/biến tần, hãy đo điện áp trên các đầu dương và âm cuối cùng. Mong đợi một kết quả gần với tính toán Chuỗi Voc dưới ánh nắng chói chang. Nếu giá trị đo được quá khác biệt, hãy dừng lại và kiểm tra lại mọi kết nối và cực tính.

5) Kết nối chuỗi với ngắt kết nối DC, sau đó với bộ điều khiển/biến tần

Sử dụng bộ ngắt kết nối/ngắt định mức DC để bạn có thể cách ly mảng. Thực hiện theo thứ tự nối dây của nhà sản xuất; nhiều bộ điều khiển sạc chỉ định kết nối pin trước để bộ điều khiển có thể bật nguồn và định cấu hình an toàn trước khi áp dụng đầu vào PV. Kết quả chính là như nhau: không cắm nóng ngoài dự đoán —sử dụng ngắt kết nối và làm theo hướng dẫn.

• Giữ dây nối dây gọn gàng, chắc chắn và không có cạnh sắc.
• Duy trì cực tính chính xác từ chuỗi đến tận các cực PV và PV−.
• Dán nhãn điện áp chuỗi và vị trí ngắt kết nối để bảo trì trong tương lai.

Chuỗi so với song song: điều gì thay đổi về mặt điện và tại sao nó quan trọng

Nhiều hệ thống sử dụng chuỗi nối tiếp vì điện áp cao hơn làm giảm dòng điện đối với cùng một công suất. Điều này thường làm giảm tổn hao dây và có thể giảm kích thước cũng như chi phí dây dẫn (trong giới hạn về mã).

Một minh họa thực tế về tổn thất điện năng

Giả sử bạn muốn truyền 600W từ một mảng đến bộ điều khiển. Tại 60V , hiện tại là khoảng 10A (600W 60V). Tại 120V , hiện tại là khoảng 5A . Bởi vì tổn hao dây điện trở có quy mô như I2R , việc cắt giảm khoảng một nửa dòng điện có thể làm giảm đáng kể hiện tượng sụt áp và nóng lên trong thời gian dài.

Trong thực tế, nhiều mảng sử dụng chuỗi chuỗi để đạt được điện áp mục tiêu, sau đó kết nối nhiều chuỗi trong song song để tăng tổng dòng điện và công suất. Mục tiêu thiết kế là hạ cánh trong cửa sổ điện áp của thiết bị đồng thời cân bằng rủi ro về bóng, chi phí nối dây và độ an toàn.

Các yếu tố cần thiết về an toàn và mã liền kề cho chuỗi chuỗi

Hệ thống dây điện nối tiếp có thể tạo ra điện áp DC nguy hiểm một cách nhanh chóng. Ngay cả các mảng tương đối nhỏ cũng có thể vượt quá 100V DC , làm tăng nguy cơ sốc và khả năng hồ quang. Sử dụng phần cứng được xếp hạng dành cho dịch vụ PV DC và tuân theo các mã điện tại địa phương cũng như hướng dẫn của nhà sản xuất.

Thực hành an toàn tối thiểu

• Ngắt điện nếu có thể: che các mô-đun hoặc làm việc vào lúc bình minh/chạng vạng và sử dụng ngắt kết nối DC .
• Không bao giờ rút phích cắm các đầu nối khi đang tải. Các cung DC rất dai dẳng; mở ngắt kết nối đầu tiên.
• Xác minh cực tính bằng đồng hồ đo trước khi nối dây dẫn trên các cực PV / PV−.
• Sử dụng hệ thống quản lý cáp được xếp hạng PV, giảm sức căng và chống chịu thời tiết để ngăn chặn hư hỏng lớp cách điện và sự xâm nhập của nước.

Bảo vệ quá dòng: khi cầu chì có vấn đề

Trong một chuỗi chuỗi đơn cung cấp một đầu vào bộ điều khiển, dòng điện của mỗi mô-đun bị giới hạn bởi dòng điện chuỗi, do đó, việc kết hợp chuỗi có thể không cần thiết. Tuy nhiên, khi bạn có nhiều chuỗi song song , một chuỗi có thể cấp ngược dòng điện sự cố sang một chuỗi khác, vì vậy cầu chì/cầu dao dây được sử dụng phổ biến. Luôn tuân theo hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển/biến tần và mã điện hiện hành tại khu vực pháp lý của bạn.

Xử lý sự cố: các lỗi nối dây phổ biến và kiểm tra nhanh

Nếu hệ thống hoạt động kém sau khi nối nối tiếp các tấm pin mặt trời, nguyên nhân thường là do kết nối đơn giản, cực tính hoặc kỳ vọng không khớp. Hãy sử dụng những biện pháp kiểm tra này để nhanh chóng xác định vấn đề.

Danh sách kiểm tra dựa trên triệu chứng

• Điện áp dây đo được gần bằng 0: có thể là kết nối bị đảo ngược tạo ra vòng lặp hủy, đầu nối không được cắm hoàn toàn hoặc dây dẫn bị đứt.
• Điện áp đúng nhưng nguồn điện thấp: kiểm tra độ bóng một phần, vết bẩn hoặc bảng điều khiển có điốt rẽ nhánh bị lỗi; xác nhận tất cả các bảng đều có cùng model/thông số kỹ thuật.
• Bộ điều khiển hiển thị quá điện áp PV: chuỗi có quá nhiều tấm nối tiếp nhau trong điều kiện nhiệt độ; giảm số lượng chuỗi hoặc sử dụng thiết bị có xếp hạng đầu vào cao hơn.
• Lỗi liên tục: nghi ngờ đầu nối bị lỏng, bị nước xâm nhập hoặc dây cáp bị căng tại các hộp nối mô-đun.

Một thủ tục xác nhận đơn giản

1. Đo Voc của từng bảng riêng lẻ trong điều kiện ánh sáng mặt trời tương tự; lưu ý bất kỳ bảng nào bị tắt đáng kể.
2. Kết nối chuỗi chuỗi và đo tổng Voc; xác nhận nó khớp với số tiền dự kiến ​​trong một mức hợp lý.
3. Nếu có, hãy sử dụng màn hình/ứng dụng bộ điều khiển để xác nhận điện áp hoạt động nằm gần mức điện áp được tính toán. Chuỗi Vmp khi trời nắng đẹp.

Nếu số đọc của bạn không khớp với phép toán chuỗi cơ bản, hãy dừng và sửa lại hệ thống dây điện trước khi kết nối với các thiết bị điện tử đắt tiền. Hầu hết các lỗi đều có thể ngăn ngừa được bằng cách kiểm tra điện áp trước khi kết nối.

Mẹo thiết kế thực tế để có hiệu suất tốt hơn với chuỗi chuỗi

Hiệu suất chuỗi chuỗi tốt phụ thuộc nhiều vào bố cục cũng như hệ thống dây điện. Những bước thực tế này giúp giảm tổn thất và tránh được mức giảm giá có thể tránh được.

Giữ các mô-đun trong cùng điều kiện ánh nắng mặt trời

Trong một chuỗi chuỗi, một bảng tô bóng có thể kéo chuỗi xuống. Đặt các tấm trong cùng một mặt phẳng và tránh trộn lẫn các mô-đun tiếp xúc với các kiểu bóng râm khác nhau (ống khói, cây cối, phòng tập thể) trong cùng một chuỗi.

Giảm thiểu sụt áp khi chạy tại nhà

Điện áp nối tiếp cao hơn sẽ giúp ích, nhưng bạn vẫn nên nhắm tới mức giảm điện áp thấp. Theo nguyên tắc chung, nhiều nhà thiết kế nhắm tới 3% sụt áp để nối dây mảng. Để đạt được điều đó có thể yêu cầu thời gian chạy ngắn hơn, dây lớn hơn hoặc chuỗi điện áp cao hơn trong giới hạn thiết bị.

Sử dụng các bảng phù hợp trong mỗi chuỗi

Để có kết quả có thể dự đoán được, hãy xây dựng từng chuỗi chuỗi từ cùng một mô hình và độ tuổi tương tự. Việc trộn các bảng có xếp hạng hiện tại khác nhau có thể buộc toàn bộ chuỗi hoạt động gần hơn với khả năng của bảng yếu nhất.

Điểm mấu chốt: nếu bạn muốn ít bất ngờ hơn, hãy ưu tiên thiết kế điện áp chính xác , bức xạ nhất quán trên mỗi chuỗi và đo lường xác minh trước khi cấp điện cho bộ điều khiển hoặc biến tần.