Dimensionamento del fusibile adatto per il sistema fotovoltaico

Dimensionamento del fusibile adatto per l'impianto fotovoltaico

INTRO

Il corretto dimensionamento dei fusibili per gli impianti fotovoltaici (FV) è fondamentale per il funzionamento sicuro, affidabile e a lungo termine di questa fonte di energia rinnovabile. A differenza delle tipiche applicazioni di distribuzione e controllo dell'energia elettrica, i fusibili negli impianti fotovoltaici sono soggetti a condizioni particolari. L'esposizione prolungata agli agenti atmosferici può produrre temperature ambiente anomale, che a loro volta influiscono sulle prestazioni dei fusibili, sulla scelta dei conduttori e sul loro dimensionamento. Inoltre, a differenza dei circuiti tradizionali, che sono normalmente dimensionati in base a carichi continui, i moduli FV producono correnti continue, il che richiede ulteriori considerazioni per il dimensionamento dei fusibili. Tenendo conto di queste condizioni, è necessario un metodo specifico per il dimensionamento dei fusibili negli impianti fotovoltaici.

QUANDO FONDERSI, QUANDO NON FONDERSI

Il requisito di protezione degli impianti fotovoltaici dalle sovracorrenti è definito nell'Articolo 690.9(A) del NEC. I fusibili sono necessari per proteggere cavi e moduli fotovoltaici da guasti fase-fase, fase-terra e disadattamento. L'unico scopo è prevenire incendi e aprire in sicurezza un circuito guasto in caso di sovracorrente. Tuttavia, vi sono alcune situazioni in cui i fusibili non sono obbligatori e sono definiti come segue:

Stringa di serie singola (fusibile non richiesto)

Due stringhe in parallelo (fusione non richiesta)

Tre o più stringhe in parallelo (fusione richiesta)

Selezionare fusibili adatti per le parti del sistema

Normalmente, in un sistema di energia solare completo, il fusibile può essere aggiunto tra diversi componenti, ad esempio tra il pannello solare e il regolatore di carica, il regolatore-banco batterie, il banco batterie-inverter.

Per ogni parte delle unità, i requisiti dei fusibili possono variare; i valori nominali specifici dipendono da quanti amperaggi provengono da quelle unità e dai cavi.

Fusione del pannello solare

Normalmente, i pannelli solari di potenza superiore a 50 watt sono dotati di cavi di calibro 10 in grado di gestire fino a 30 ampere di corrente. Quando si hanno più di 3 pannelli collegati in parallelo, ciascuno in grado di gestire fino a 15 ampere, un cortocircuito in un pannello può assorbire tutti i 40-60 ampere verso il pannello in cortocircuito. Questo farà sì che i cavi che portano a quel pannello superino di gran lunga i 30 ampere, causando potenzialmente un incendio della coppia di cavi. Nel caso di pannelli in parallelo, è necessario un fusibile da 30 ampere per ciascun pannello. Se i pannelli sono di potenza inferiore a 50 watt e utilizzano solo cavi di calibro 12, sono necessari fusibili da 20 ampere.

Scatola di fusione parallela/combinatrice

In un sistema parallelo si utilizza una scatola combinatrice che contiene i fusibili/interruttori di ciascun pannello. Quando si dimensiona questo fusibile/interruttore "combinato", dobbiamo prima determinare la corrente peggiore che fluirà in base ai nostri pannelli specifici.

Se prendiamo come esempio il pannello da 195 watt e 12 V della sezione introduttiva e osserviamo la corrente di cortocircuito (Isc), vediamo che è valutata a 12,23 ampere.

Il National Electrical Code (NEC) richiede inoltre l'aggiunta di un fattore del 25% se il carico è continuo, quindi il numero sale a 15,28 ampere per pannello. Se ci sono 4 pannelli in questo set parallelo, la corrente combinata può teoricamente arrivare fino a 61,15 ampere.

Nel nostro esempio, un set di cavi da 8 AWG (minimo) dalla scatola di collegamento al regolatore di carica è sufficiente, poiché può gestire 60 ampere. In questo caso, è necessario utilizzare un fusibile o un interruttore da 60 ampere per proteggere questo set di cavi. Ciò è anche in linea con la capacità massima del regolatore di carica selezionato.

Regolatore di carica per fusibile/interruttore della batteria

Con un regolatore di carica a modulazione di larghezza di impulso (PWN), gli ampere peggiori che fluiscono da e verso il regolatore sono gli stessi, quindi il fusibile e le dimensioni dei cavi possono corrispondere. Ad esempio, consigliamo un fusibile/interruttore da 60 A per il regolatore di carica PWM da 60 A, da installare tra l'unità e il banco batterie.

Fusibile/interruttore della batteria all'inverter

Il cablaggio e i fusibili dalla batteria all'inverter sono fondamentali perché è qui che scorre la maggior parte della corrente. Analogamente al caso del regolatore di carica, il cavo e i fusibili consigliati sono reperibili nel manuale dell'inverter. Abbiamo già predisposto un portafusibile sul cavo positivo, in grado di supportare una corrente di 50 ampere. Un tipico inverter a onda pura da 600 watt e 12 V assorbe fino a 50 ampere in modo continuo; in tal caso, è necessario un cavo in grado di supportare 55-60 A. Un filo da 6 AWG è quello che serve.