بررسی ساختار سیستم خورشیدی و نقشه سیم کشی برق خورشیدی

• مصرف کننده های پنل خورشیدی

در صورتی که مصرف کننده ها به ولتاژ برق شهر نیاز داشته باشند، آن ها را باید به اینورتر وصل کرد، ولی در صورتی که با ولتاژهای DC پایین عمل می کنند، باید به کنترل کننده مرتبط گردند.

• نصب پنل خورشیدی متصل به شبکه

خرید پمپ سولار: در طراحی و سیم کشی سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه در قیاس با سیستم های مستقل از شبکه و یا متصل و متکی به شبکه، تفاوت های جزئی وجود دارد که به شرح زیر می باشند:

در سیستم های متصل به شبکه، نه باتری دیده می شود و نه کنترل کنندۀ خورشیدی. در این صورت خروجی پنل های خورشیدی به ورودی یک اینورتر ویژۀ متصل به شبکه مربوط شده و خروجی آن به سیم کشی داخلی ساختمان اتصال می یابد.

معمولاً برای کسب ولتاژهای DC بالاتر، چند پنل خورشیدی را به صورت سری به هم وصل می کنند. برای مثال در دیاگرام زیر، شانزده پنل خورشیدی به صورت سری به هم وصل شده و باعث ایجاد یک ولتاژ نامی ۱۹۲ ولتی و به تبع آن، یک ولتاژ پیک ۴۰۰ ولتی می گردند.

به دلیل ولتاژ DC بالای موجود در این سیستم ها، رعایت اقدامات حفاظتی اضافی الزامی است. برای مثال، سلول خورشیدی را حتما باید به سیستم ارت (زمین) متصل نموده، بین سلول خورشیدی و اینورتر حتما باید از یک کلید DC (که کلید جداساز هم نامیده می شود) بهره گرفت، و یقیناً از یک محافظ جان یا RCD و یا GFI استفاده کرد تا در صورت بروز اتصال کوتاه، بلافاصله ارتباط سلول خورشیدی، با بقیۀ سیستم قطع گردد.

در دیاگرام بالا از چندین کلید DC در حد فاصل سلول های مختلف استفاده شده تا با قطع کردن آن ها بتوان ارتباط قسمت های مختلف را گسسته و ولتاژ تولیدی هر مجموعه را کاهش داد. با نصب کلیدهای فوق الذکر، انجام عملیات تعمیر و نگهداری ساده تر و ایمن تر گردیده و در مواقع اضطراری، خطر برق گرفتگی یا آتش سوزی کاهش می یابد.

• در این سیستم به دو کلید جداساز AC نیاز خواهید داشت، یکی بین اینورتر و تابلوی توزیع که قادر به قطع و وصل کامل برق خورشیدی به سیم کشی داخلی منزل بوده و دیگری، کلیدی که توانایی جداسازی سیم کشی داخلی از برق شبکه را داشته باشد.

• در صورت نصب این مدل سیستم های برق خورشیدی حتماً باید با شرکت برق منطقه ای خود تماس حاصل کنید تا نسبت به تعویض کنتور موجود با یک نمونۀ دو طرفه یا هر جور کنتور قابل قبول و مناسب دیگر اقدام نماید.

• قبل از نصب تجهیزات مختلف خورشیدی، اطمینان حاصل کنید که نمونه های خریداری شده برای یک سیستم متصل به شبکه، با استانداردهای محلی مطابقت داشته و مورد تأیید سازمان های ذیربط هستند و همچنین در صورتی که هدف تان فروش برق به شبکه ی سراسری است، قبل از نصب نهایی اطمینان حاصل کنید که عملیات انجام شده، مورد پذیرش و تأیید شرکت برق منطقه ای محل نصب، می باشند
• ویژگی های نصب و سیم کشی سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه

از جهت پنل های خورشیدی و کنترل کننده و باتری ها، طراحی یک سیستم متصل و متکی به شبکه، شباهت های زیادی به سیستم های مستقل از شبکه داشته و تنها تفاوت موجود در چیدمانی است که پس از باتری ملاحظه می شود.

مهمترین مزیت این گونه سیستم ها در این است که آن ها را به سه روش می توان مورد استفاده قرار داد؛ از برق تولیدی برای تأمین نیازهای الکتریکی کل ساختمان بهره گرفت، خروجی آن ها را در مدارهای خاصی از ساختمان به جریان انداخت و یا با بهره گیری از آن، فقط مدار خاصی از ساختمان را تغذیه نمود.

در کلیۀ سیستم های معرفی شده، حفاظت از مدار نقش بسیار مهمی را ایفا می کند تا کاربر اطمینان یابد که در صورت بروز اتصال کوتاه در قسمتی از سیستم، مدارات مربوطه به صورت ایمنی قطع می گردند. رعایت این شرط در همه سیستم های با ولتاژهای پایین یا بالا، الزامی می باشد.

مهمترین مشکلی که سیستم های با ولتاژ پایین، مثل نمونه هایی که با یک باتری ۱۲ ولتی عمل می کنند، با آن مواجهند، بالا بودن جریان مدار می باشد. در این صورت عبور یک جریان ۱۰۰ آمپری، ولو در یک زمان بسیار کوتاه، به راحتی قادر به ایجاد یک شوک الکتریکی قابل ملاحظه می باشد که می تواند منجر به مرگ یا آسیب دیدگی کاربر گردد.

در صورتی که مدار به شکل مناسبی محافظت نشده باشد، به مجرد بروز اتصال کوتاه، سیم کشی به سرعت گرم شده و آتش میگیرد و ظرف چند ثانیه، ذوب می گردد. شرایطی که به سادگی می توانند موجبات سوختگی کاربر را فراهم آورده و یا باعث ایجاد آتش سوزی شوند و به این لحاظ «علاج واقعه را باید پیش از وقوع کرده و با در نظر گرفتن تمهیدات حفاظتی ضروری، ترتیبی اتخاذ نمود که در اثر بروز حالت اتصال کوتاه، کل سیستم با آسیب ها و خسارات سنگین مواجه نشود.

در سیم کشی سیستم برق خورشیدی در هر نوع، لازم است ترمینال یا قطب منفی باتری، به طریق مناسبی به ارت یا خط زمین اتصال یابد. اگر در محل مورد نظر یک خط زمین مناسب پیش بینی نشده، باید یک میل زمین را در نزدکی محل نصب سیستم برق خورشیدی تعبیه کرده و از آن استفاده نمود.

 حفاظت از مدار DC در سیستم برق خورشیدی

در سیستم های خیلی کوچک با توان های زیر ۱۰۰ وات، فیوز نصب شده در کنترل کننده، به تنهایی قادر به حفاظت از مدار می باشد. در سیستم های بزرگتر که برای تغذیۀ برخی از دستگاه هایی که با برق DC عمل می کنند، طراحی گردیده اند و در هیچ قسمتی از مدار اثری از کنترل کننده به چشم نمی خورد، حتماً باید در قسمتی از خط متصل به قطب مثبت باتری، از یک فیوز مناسب استفاده نمود. محل قرار گرفتن فیوز در مدار باید جایی باشد که تمام جریان کشیده شده از باتری، از آن عبور نماید.

در سیستم های DC که شامل چند مدار مجزا می باشند، بهتر است هر کدام از آن ها را به یک فیوز مستقل، مجهز نمود. اگر از یک سیستم ۱۲ یا ۲۴ ولتی استفاده می کنید می توانید از همان کلیدها و فیوزهای سیم کشی داخلی متصل به برق شبکه نیز بهره بگیرید. هر چند که در سیستم های DC با ولتاژهای بالاتر، استفاده از فیوزهای خاص جریانات DC الزامی می باشد.

از آن جایی که خط منفی متصل به قطب منفی باتری، در نزدیکی باتری به زمین متصل می گردد، در موقع اتصال دستگاه های مختلف به مدارات DC، نیازی به استفاده ی جداگانه از خط زمین یا ارت برای هر وسیله احساس نمی شود.

برای حفاظت مدارات DC بهتر است از یک کلید جداساز DC بین سلول خورشیدی و اینورتر یا کنترل کننده سود جست. استفاده از یک کلید مجزای دیگر بین باتری و کنترل کننده یا اینورتر نیز باعث اطمینان خاطر بیشتری می گردد. اگر کنترل کننده یا اینورتر خریداری شده، فاقد یک سیستم RCD یا GFI داخلی می باشند، بهتر است یک RCD یا GFI مجزا تهیه کرده و آن را در حد فاصل سلول خورشیدی تا اینورتر با کنترل کننده قرار داد.

 

یکی از مهمترین محاسن استفاده از کلیدها و فیوزهای متعدد در نقاط مختلف و حساس مدار این است که در صورت بروز اشکال در یکی از قسمت های سیستم، فیوز واقع در نزدیکی مدار مشکل دار مرتبا پریده و یا می سوزد که این، خود، به مشخص نمودن محل خطا کمک می نماید. در این گونه موارد اگر ابتدا کلید مجاور را قطع کرده و سپس فیوز را وصل کنید، با فعال و روشن کردن کلید، ضمن پریدن مجدد فیوز، از سمت کلید، صدای ایجاد یک جرقه و احیاناً بوی سوختگی هم به مشام می رسد که ناشی از وجود یک اتصالی یا مشکل در مدارات مجاور می باشند. اگر عیب یابی در هوای تاریک انجام شود، با تکرار این عمل و زیر نظر گرفتن محدودۀ مشکل دار، شاید حتی بتوان درخشش جرقه از ناحیه ی معیوب را نیز مشاهده نمود که کمک شایانی به یافتن قطعه ی مشکل دار تلقی می شود.

• • حفاظت از مدار AC در سیستم برق خورشیدی

برق مورد نیاز مدارات AC الزاماً باید از تابلوی توزیع اصلی تأمین گردد. تابلوی توزیع حتما باید از سیستم زمین یا ارت سود جسته و علاوه بر RCD یا GFI، به یک سیستم قطع کنندۀ جریان نشتی زمین هم مجهز باشد. در این جا هم به همان صورتی که مدارات DC را به خط زمین یا ارت اتصال دادید، از یک خط زمین مجزا استفاده کرده و مدارات AC را هم به آن متصل سازید.

علاوه بر همۀ این ها، بهره گیری از یک کلید جداساز (قطع و وصل کننده) AC بین اینورتر و تابلوی توزیع ضروری می باشد. انجام این کار یک عمل ایمنی و حفاظتی مناسب به حساب می آید، هرچند که رعایت آن در مورد سیستم های متصل به شبکه، یک دستورالعمل اجباری و الزامی تلقی می گردد.

کلیدهای جداساز DC تنها شامل دو ترمینال بوده و معمولاً در مسیر خط مثبت قرار می گیرند و با قطع یکی از خطوط، سیستم را کاملاً ایمن می سازند در حالی که در مدارات AC که از ولتاژ بالایی (۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت) برخوردار بوده و شامل خطوط فاز و نول می گردند، اگر در هنگام نصب اشتباهی رخ داده و کلید، فقط مسیر خط نول را قطع نماید، در این صورت، فاز مدار قطع نشده و در پاره ای از شرایط حاد، مثل برهنه بودن پای کاربر، بالا بودن رطوبت یا خیس بودن زمین و …، خطر برق گرفتگی شخص به طور کامل منتفی نمی گردد و به این لحاظ کلیدهای جداساز AC را با چهار ترمینال (دو ترمینال ورودی و دو ترمینال خروجی) طراحی می کنند تا با فعال شدن آنها، هر دو خط فاز و نول، به طور همزمان و کامل قطع گردند.

سیم کشی های داخلی ساختمان مثل سیم کشی های معمولی و استاندارد می باشند ولی برای نصب و راه اندازی قسمت هایی که با ولتاژ برق شهر عمل می کنند، حتماً باید از وجود یک برقکار مجرب و صلاحیت دار استفاده نمایید.

• • انتخاب کابل در سیستم برق خورشیدی

پس از مشخص شدن نقشۀ سیم کشی سیستم برق خورشیدی، بهتر است طول کابل های قسمت های مختلف نقشه را معلوم کرده و قطر کابل مناسب برای هر قسمت از آن را تعیین نمود.

انتخاب نادرست قطر کابل، یکی از بزرگترین اشتباهاتی است که کاربران معمولاً در هنگام طراحی سیستم های برق خورشیدی مرتکب می شوند.

همانطوری که می دانید، توان قابل توجه از سیستم های با ولتاژهای پایین، در طول کابل ها، به هدر می رود. علت این است که در این سیستم ها، شدت جریان جاری در مدار بسیار بالا بوده و تلفات توان هم که با مجذور شدت جریان متناسب می باشد، از میزان بالایی برخوردار خواهد گردید.

به سخن دیگر، با زیاد شدن شدت جریان، مقاومت کابل یا سیم هم افزایش می یابد و برای غلبه بر این مقاومت، ناچاریم از کابل های قطوری استفاده کنیم.

وقتی برای انتقال ولتاژهای پایین تر (برای مثال از سلول خورشیدی به کنترل کننده و همچنین تأمین برق DC دستگاه های با ولتاژهای پایین) از کابل های ضعیف تری استفاده می کنید، باید مطمئن باشید که قطر کابل به کار رفته با شرایط موجود تناسب دارد.

اگر کابل انتخابی خیلی ضعیف باشد، افت ولتاژ قابل ملاحظه ای ایجاد شده و ممکن است عملکرد عادی سیستم را با مشکل روبرو سازد.

در هیچ شرایطی از کابل های ضعیف تر استفاده نکنید چون در این صورت با افت ولتاژهای بالاتری روبرو گردیده و ممکن است عملکرد عادی برخی از دستگاه ها و مصرف کننده ها، با مشکل روبرو شود.

اگر هدفتان این است که مصرف کننده های متعددی را در فواصل قابل ملاحظه ای از هم تغذیه کنید، بجای این که برق همۀ آن ها را از یک خط واحد بگیرید، برای کاهش طول کابل هر شاخه از مدار، بهتر است از مسیرهای موازی گوناگونی استفاده نمایید. انجام این کار دو مزیت دارد؛ اول اینکه طول کلی هر کابل کاهش می یابد و دوم، بار مصرفی را به مدارات متعددی تقسیم و سرشکن می کنید. با این روش، قطر هر کدام از کابل های مورد نیاز کاهش می یابد؛ عاملی که نصب و شکل دهی آن ها را ساده تر می سازد