Volba pojistkových vložek pro fotovoltaiku

Sluneční elektrárnu si můžete postavit na střeše svého rodinného domu, chaty, výrobní haly nebo na volném pozemku. Dle způsobu dodávky energie do elektrorozvodné sítě pak rozlišujeme tyto 3 základní způsoby:

• ostrovní systém (samozásobytelný systém bez připojení na elektrorozvodnou síť)
• připojení na síť samostatnou přípojkou
• připojení na síť za využití tzv. zeleného bonusu.

Každé fotovoltaické zařízení se skládá z několika částí, kterými jsou:

• Článek (PV článek )
  Seriové řazení zvyšuje napětí
  Paralelní řazení zvyšuje proud
  Kombinované seriové a paralelní řazení vytváří Modul
• Modul (PV modul)
  Stavební jednotka v seriovém řazení vytváří větev
• Větev (PV větev)
  Určuje systémové napětí
  Paralně zapojené ke generátoru
• Generator (PV)
  Zapojen do vstupních svorek frekvenčního měniče
• Frekvenční měnič-střídač (Výkonový zdroj)
  Přeměňuje dodanou energii na napájecí energetickou střídavou síť
• Generatorová-koncová skříň (Junction box)
  Skříň soustřeďující jednotlivé větve do jednoho generátoru resp. dílčích generátorů vč. odpovídajícího jištění

Mezi základní jmenovité hodnoty fotovoltaických zařízení patří:

• I_{SC MOD} - Zkratový proud modulu resp. větve při STC
• I_{SC (S-)ARRAY} - Zkratový proud generátoru resp. dílčích generátorů
• I_{MOD_REVERSE} - Max. odolnost zpětného proudu modulu
• U_{OC MOD} - Napětí naprázdno modulu při STC
• U_{OC ARRAY} - Napětí naprázdno generátoru

Napětí naprázdno a zkratový proud modulu se měří při referenčních podmínkách pro měření, kterými jsou teplota článků 25 °C, intenzita záření 1000W/m2 a světelné spektrum odpovídající hmotě vzduchu 1,5. MPP je maximální provozní výkon článku / modulu.

Současné normy, které se zabývají fotovoltaikou jsou EN 62548, EN60269-6:2011a EN 61730-2:2007.

Nutnost nadproudového jištění

Řazení jednotlivých článků ve větvích může způsobit vysoké závěrné napětí, které způsobuje drastické ztráty výkonu Pv=20Vx IL. Lokální poruchy zastínění mají za následek snížení výkonu, tzv. Hot-Spots. Zabráněním tvorby lokálních poruch zastínění se dosáhne přemostěním diodami např. pro modul. Také se tím zmenší ztrátový výkon na přibližně Pv=0,5VxIL. V případě použití jen jedné větve se nevyžaduje žádná přímá ochrana jištění.

Na fotovoltaických zařízení vznikají zpětné proudy a to pospojováním modulů, zkratovými proudy v generátorech koncových skříní, v kabeláži článků modulů a v samotných článcích modulů. Také mohou vznikat v dvojitých zemních spojeních (zařízení nemají v běžném případě žádný uzemněný pól). Z tohoto důvodu je požadováno nadproudové jištění při více jak dvou větvích.

Ochrana vůči těmto zpětným proudům se provádí pomocí diod. Zpětné diody nejsou žádné jištění vůči nadproudům a mohou být poškozeny v zařízeních s bateriovým nabíjením. Dle IEC62548 bychom se používání zpětných diod měli vyvarovat.

Na zařízení může dojít také k dvojité zemní poruše, např. dvojité zemní spojení v generátorovém vedení a ve spojení modulů. To může vést až k přetížení modulu. V každém místě poruchy tak teče větší poruchový proud ve spojení na plus nebo minus. Je proto požadováno jištění obou pólů.

Pojistky jako jistící prvek pro fotovoltaiku

Pojistky se používají na fotovoltaických zařízení k větvovému jištění a k jištění koncovému, tzv. sumární jištění.

Větvové jištění

K větvovému jištění se využívají válcové pojistky, pojistkový odpínač pro válcové pojistky a jistí se oba póly. Toto jištění se použije v propojovacích generátorových skříní. Díky tomu je zařízení chráněno proti přetížení, ochraně při dvojitém zemním spojení ve vedení generátoru a větvích a k ochraně při zpětných proudech.

Koncové jištění

Jedná se o generátorové, resp. Sumární jištění, kde se využívá NH-pojistek, NH-pojistkových spodků nebo NH-pojistkových odpínačů. Toto jištění se umisťuje v generátorových spojovacích skříní nebo v centrálním frekvenčním měniči.Jištění zabezpečuje nadproudovou ochranu generátoru, ochranu vůči zpětnému napětí frekvenčního měniče a zkratovou ochranu bateriového provozu.

Na pojistky pro fotovoltaiku jsou kladeny následující požadavky:

• Naměřené napětí 1,2 UOC - Aktuálně do DC1100 V
• Naměřené proudy - Větvové pojistky do 25 A, Sumární pojistky do 315A
• Spolehlivé vypínání malých proudů - charakteristika musí bezpodmínečně vyhovovat celému rozsahu, Nikdy nesmí být použity aR- pojistky!
• Rychlé charakteristiky - norma IEC62548 doporučuje gR , norma IEC60269-6 perspektivně zdůrazňuje gPV
• Cyklická odolnost
• Nízké ztrátové výkony
• Kompaktní rozměry

Srovnávací tabulku fotovoltaických válcových pojistek dostupných na trhu naleznete v zářijovém čísle časopisu ElektroTrh.cz - otevřít tabulku.