A Enchufe de conexión de 1000 V CC recoge los circuitos fotovoltaicos en cadena antes de que llegue un inversor o un alimentador de DC. En esta clase de tensión, la coordinación de las aislaciones, la interrupción de los arcos en DC, el espacio entre los conductores, la separación entre los conductores, la polaridad y la protección contra sobretensiones requieren una verificación cuidadosa. Esta guía explica la arquitectura, el dimensionamiento, la protección, el enchufe, las pruebas y los controles de adquisición para un combinador de 1000 V DC.
Selección de combinadores de corriente continua de 1000 V en resumen
- Calcule la tensión de circuito abierto en caso de fallo más grave y la corriente corregida de la cadena antes de seleccionar los fusibles, los desconectadores y las barras de distribución.
- Utilice componentes con una calificación fotovoltaica DC documentada; una calificación AC por sí sola no es prueba de una interrupción segura de la corriente continua.
- Coordenar el tipo de SPD, la disposición de puesta a tierra, la protección contra la entrada de agua en el recinto y la separación de mantenimiento en el diagrama de una línea del sistema fotovoltaico.
¿Qué es una caja combinadora en un sistema solar?
Los arreglos a escala comercial y de servicios públicos contienen muchas cadenas en paralelo. Conectar cada cadena directamente a un inversor central puede generar un cableado excesivo. Una caja combinadora de CC termina varios pares de cadenas, proporciona protección y los combina en una salida común positiva y negativa. La salida luego alimenta un inversor o una etapa de recolección de CC.
Un combinador no aumenta la producción de energía y no debe agregarse sin un propósito. Los sistemas residenciales pequeños con pocas cadenas y un inversor que contenga protección integrada pueden no necesitar una caja separada. La arquitectura de la matriz y el código aplicable determinan el requisito.
Caja Combinadora de CC vs Caja Combinadora de CA
combinador fotovoltaico de CC
Un combinador de CC maneja la corriente continua fotovoltaica antes del inversor. Los componentes deben estar dimensionados para la tensión fotovoltaica máxima, la corriente continua, la corriente inversa, la polaridad y la interrupción de arcos de CC. La conmutación de CC es más exigente que la conmutación de CA equivalente porque la corriente no tiene un cruce por cero natural.
combinador de CA
Un combinador de CA une las salidas de los inversores de cadena u otras fuentes de CA. Utiliza interruptores automáticos de CA o interruptores con fusibles, barras colectoras, medición y protección contra sobretensiones adaptadas a la tensión, la frecuencia y el nivel de falla. No se debe asumir que un dispositivo con clasificación de CA es adecuado para el lado de CC.
LBAJI ofrece caja de bus CC fotovoltaica LHLX-PV24/Z/D para la colección de CC y el Caja de bus CA fotovoltaica LHLX-AC para la agregación de AC.
Tabla de comparación rápida y selección
Utilice esta tabla como un repaso rápido de las principales decisiones de ingeniería y adquisiciones explicadas en el artículo.
| Área de decisión | Significado práctico | Qué verificar |
|---|---|---|
| ¿Qué es una caja combinadora en un sistema solar? | Los arreglos a escala de servicios públicos y comerciales contienen muchas cadenas en paralelo. | Conectar cada serie directamente a un inversor central puede crear un cableado excesivo. |
| Caja Combinadora de CC vs Caja Combinadora de CA | Un combinador de corriente continua (DC) gestiona la corriente continua fotovoltaica antes del inversor. | Los componentes deben estar clasificados para la tensión fotovoltaica máxima, la corriente continua, la corriente inversa, la polaridad y la interrupción de arcos de CC. |
| Componentes principales del combinador fotovoltaico de corriente continua | Los fusibles de ramal protegen los módulos y conductores contra corrientes inversas de ramales en paralelo. | Su tensión nominal, corriente nominal, capacidad de interrupción de CC y clase de fusible fotovoltaico deben coincidir con el sistema. |
| Combinador de CC de 16 cadenas | Suponga 16 cadenas en paralelo, cada una con una corriente de cortocircuito de 14 A. | Antes de aplicar los factores de corrección específicos del proyecto, la corriente de cortocircuito total es de 224 A. |
| Requisitos ambientales y de cerramiento | Las cajas combinadoras para exteriores se enfrentan al calor solar, los rayos UV, la lluvia, el polvo, la condensación, la sal y grandes oscilaciones de temperatura. | Especifique una clasificación IP o NEMA adecuada, materiales resistentes a los rayos UV, clase de corrosión, sistema de juntas y un drenaje transpirable o método anticondensación cuando sea necesario. |
Componentes principales del combinador fotovoltaico de corriente continua
Fusibles de cadena
Los fusibles de ramal protegen los módulos y conductores contra la corriente inversa de ramales en paralelo. Su tensión nominal, corriente nominal, capacidad de interrupción de CC y clase de fusible fotovoltaico deben coincidir con el sistema. El dimensionamiento de los fusibles considera la corriente máxima nominal del fusible en serie del módulo, la corriente de cortocircuito del ramal, los factores de corrección y las normas locales.
Dispositivo de protección contra sobretensiones de CC
Los SPDs limitan las sobretensiones transitorias debidas a rayos y conmutaciones. Seleccione el Tipo 1, Tipo 2 o protección combinada según el diseño de protección contra rayos y el lugar de instalación. La tensión máxima de funcionamiento continuo debe superar la tensión de circuito abierto en el peor de los casos de la matriz, incluida la corrección por baja temperatura.
Interruptor de desconexión de CC
Un seccionador bajo carga proporciona aislamiento para el mantenimiento. Debe tener clasificación de CC para la tensión, la corriente, los polos y la categoría de utilización del sistema. El enclavamiento de la maneta y la indicación de posición visible ayudan a establecer un estado operativo claro.
Monitoreo
Los sensores de corriente de ramal, la medición de voltaje, el estado del SPD, la posición del interruptor, la temperatura y las comunicaciones pueden identificar ramales con bajo rendimiento o protección fallida. La supervisión mejora el diagnóstico pero no reemplaza la protección eléctrica.
Cómo dimensionar una caja combinadora solar
- Confirme el número máximo de strings en paralelo y los datos eléctricos del módulo.
- Calcule la tensión máxima del sistema utilizando la tensión de circuito abierto del módulo y la temperatura mínima del lugar.
- Calcular la corriente de ramal y la corriente combinada utilizando la corriente de cortocircuito y los factores de corrección necesarios.
- Compruebe la corriente inversa máxima y la clasificación del fusible en serie del módulo.
- Seleccione fusible para cordón, portafusibles y desconectador con clasificaciones de CC verificadas.
- Dimensionar barras colectoras y cables de salida para corriente continua y aumento de temperatura.
- Verificar la corriente de falla de CC disponible y la capacidad de interrupción de los componentes.
- Definir canales de monitoreo, comunicaciones y energía auxiliar.
Combinador de CC de 16 cadenas
Suponga 16 cadenas en paralelo, cada una con una corriente de cortocircuito de 14 A. Antes de aplicar los factores de corrección específicos del proyecto, la corriente total de cortocircuito es de 224 A. La corriente de diseño continuo, la clasificación del fusible, el interruptor de salida y el cable no se pueden seleccionar basándose únicamente en 224 A; aplique las normas fotovoltaicas aplicables, la reducción de capacidad por temperatura, el agrupamiento de conductores y los límites de los componentes. La tensión de CC máxima debe calcularse a la temperatura esperada más baja del módulo.
Requisitos ambientales y de cerramiento
Las cajas combinadoras para exteriores se enfrentan al calor solar, los rayos UV, la lluvia, el polvo, la condensación, la sal y grandes oscilaciones de temperatura. Especifique una clasificación IP o NEMA adecuada, materiales resistentes a los rayos UV, clase de corrosión, sistema de juntas y un drenaje transpirable o un enfoque anticondensación cuando sea necesario. Un número IP alto no compensa unos prensaestopas mal diseñados o una puerta abierta durante la lluvia.
El diseño térmico importa porque los fusibles, los terminales y los SPD generan calor, mientras que la radiación solar eleva la temperatura del gabinete. Los componentes deben estar espaciados para la disipación del calor y calificados para la temperatura interna. El acero inoxidable, el acero recubierto y el polímero de ingeniería tienen diferentes propiedades de corrosión, calor y mecánicas.
Cableado, polaridad y puesta a tierra
Utilice cable, conectores y prensaestopas con clasificación fotovoltaica (PV) que tengan los requisitos de voltaje, temperatura y resistencia a los rayos UV. Mantenga la polaridad desde la serie ("string") hasta la salida y separe los conductores positivo y negativo. Apriete los terminales con herramientas calibradas y proporcione alivio de tensión. La conexión equipotencial de protección de las envolventes metálicas y las trayectorias de puesta a tierra de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) debe ser corta y directa. La puesta a tierra de los conductores del sistema depende de la topología del inversor y de los requisitos locales.
Diseño de combinador de CA
Un combinador solar de CA recibe varios circuitos de inversores y alimenta un transformador o tablero principal de distribución. Su corriente de barras sigue la salida de los inversores y la diversidad, mientras que el nivel de falla incluye las contribuciones de la red y otras fuentes. Seleccione interruptores automáticos, barras colectoras, transformadores de corriente (TC), protectores contra sobretensiones (SPD) y gabinetes para servicio de CA, y coordínelos con la protección del inversor y la aparamenta de corriente arriba.
A escala de servicios públicos, la salida de CA recolectada puede alimentar un subestación tipo caja para nuevas energías de 35 kV para la transformación de tensión y la conexión a la red. Las capacidades del combinador, inversor, transformador y aparamenta de media tensión deben determinarse a partir de un único estudio de sistema.
Pruebas en fábrica y en obra
- Inspección visual y de cableado según los planos aprobados.
- Comprobaciones de par de apriete en terminales y tracción de conductores.
- Pruebas de resistencia de aislamiento y dieléctricas según corresponda.
- Verificación de polaridad y continuidad.
- Comprobaciones funcionales de fusibles, SPD, interruptores y monitorización.
- Mapeo de comunicación y simulación de alarmas.
- Inspección de gabinetes y juntas.
- Inspección térmica tras la operación con carga representativa.
Errores comunes de selección
- Utilizar disyuntores o interruptores de CA en un circuito de CC sin una clasificación de CC verificada.
- Ignorando el aumento por baja temperatura en el voltaje de circuito abierto del módulo.
- Seleccionar fusibles únicamente a partir de la corriente de funcionamiento normal.
- Utilizar una clasificación de envolvente que no refleje los prensaestopas y la instalación.
- Creación de conductores de tierra SPD largos e inductivos.
- Mezclar marcas o tipos de conectores sin aprobación de compatibilidad.
- Omitir cables de repuesto, canales de monitoreo o capacidad futura del diseño.
Cajas combinadoras de salidas múltiples y monitoreadas
Los arreglos grandes pueden utilizar varias salidas combinadas o monitorización de corriente en cadena para localizar cadenas con bajo rendimiento y con fallas. Los canales de monitorización, las comunicaciones y la fuente de alimentación auxiliar deben tolerar el mismo entorno exterior y de sobretensiones que el circuito de potencia. El recuento de entradas por sí solo no define la capacidad utilizable.
Información necesaria para seleccionar un combinador fotovoltaico
Proporcione el Voc, el Isc y los coeficientes de temperatura del módulo, las cadenas en paralelo, la temperatura mínima del sitio, la tensión máxima del sistema, las entradas del inversor, los calibres de los conductores, la disposición de puesta a tierra y el entorno del gabinete. Estas entradas determinan las clasificaciones de los fusibles de CC, el seccionador, el SPD, la barra colectora, los prensaestopas y los terminales de salida.
Referencias técnicas y lecturas adicionales
Las siguientes fuentes independientes respaldan las normas, la terminología, los cálculos y el contexto de seguridad analizados en esta guía:
- Recursos solares fotovoltaicos del Departamento de Energía de EE. UU. — Descripción general gubernamental de la tecnología fotovoltaica y cómo los sistemas fotovoltaicos convierten la energía solar en energía eléctrica.
- Requisitos de diseño de generadores fotovoltaicos IEC 62548-1 — Requisitos de diseño para el cableado, conmutación, puesta a tierra, protección eléctrica, aislamiento y seguridad de la matriz fotovoltaica.
- Requisitos de seguridad eléctrica de OSHA — Contexto de seguridad para la construcción eléctrica y los equipos de distribución asociados con los sistemas de energía.
Vídeo técnico neutral
Este vídeo educativo neutro proporciona información básica sobre la protección de los sistemas fotovoltaicos. Confirme el diseño final de 1000 V CC con el código aplicable, los certificados de los componentes y el personal eléctrico cualificado.
