由杰克•史密斯
周日下午晚些时候克恩县消防部门回应一个电话在商店在贝克斯菲尔德的珀丽高速公路,加利福尼亚。工作人员发现一排屋顶上的太阳能电池板已经着火了。的一些板仍住船员到达时,所以消防人员必须采取额外的预防措施,直到可以断开电源。
在非常基本的形式,光伏太阳能发电系统安装始于收集>阳光。光伏阵列提供直流电压逆变器,将直流转换为交流。一些安装电池,自动转换开关单元,监视和测量设备,设备允许backfed电力网格。
幸运的是,工作人员很快就扑灭了火,没有穿透屋顶的金属装饰。官员扫清了商店,重新约4小时后调用。从这个例子中得到的教训不是太阳能是不安全或危险;它是提高安全意识在处理光伏(PV)数组和系统。当消防员和急救人员需要知道如何安全断开电力为紧急救援人员安全保障和允许出口,设备维修技术人员需要知道如何安全可靠地保持电流。
典型的光伏系统配置
一个典型的商业光伏电池表面面积160 cm2(25平方英寸)产生峰值阳光条件下2瓦的功率。如果阳光强度峰值的40%,细胞产生约0.8瓦特。成为有用的作为电力能源,光伏电池必须连接串联和并联电路配置产生较高的电压和电流。连接模块串联生产“弦”增加电压;连接字符串在平行增加电流。30-module数组可以产生4千瓦。
制造商在密封结合光伏电池电路、环境保护层压板构建PV模块——光伏发电系统的基本构建块。光伏板包括多个光伏模块组装和field-installable设定。光伏阵列是一个完整的发电机组,可以包含任意数量的光伏模块和面板。
光伏系统可以为家庭提供补充力量,企业、城市、军事设施,或任何愿意做出的承诺和投资。光伏可以远程系统的主要电源;例如,在加工工业以及在临时:研发管道内有运作情况。虽然大多数本文中的信息适用于住宅和商业光伏安装,主要关注的是商业。通常,住宅系统只有在大小不同。工作原理和配置非常相似。商业系统往往更为复杂,但这并非总是如此。
光伏阵列的屋顶可以放在商店的基金会Bakersfield-or陆地相邻的设施。通常情况下,太阳能电池阵列需要大约三到五英亩每兆瓦。屋顶和building-mounted数组最大化可用的总sunlight-collection足迹。然而,潜在的屋顶渗透和屋顶荷载以及他们应该考虑后果。
几乎每一个有用的概念基础的太阳能光伏电池板收集太阳光开始安装。光伏阵列提供直流电压逆变器,它将直流转换为60 Hz交流。交流逆变器供给的能源设施或回家。
很明显,有一些重要元素缺失使这个例子系统有用的和安全的。根据功能需求,系统还可以包括任意数量的直流开关和保护设备,如直流组合器盒,断开开关,接触器,断路器。在许多配置和权力范围逆变器是可用的。(一个组合器盒是一个接线盒作为两个或多个电路的并联点)。一些大型装置采用几种逆变器。“真实世界”系统还包括ac开关和保护设备(如ac配电盘和配电盘,断开开关,断路器,低收入和中压开关设备,低收入和中压变压器。有些安装也有电池,自动转换开关单元,监视和测量设备,设备允许back-fed电力网格。功能和操作需求、组件配置,和其他设备如何连接到电源和电子负载确定光伏电力系统分类。这两个主要分类有短时间(或utility-interactive)系统和独立的系统。
发电系统运行而与公用电网互联。除了光伏阵列本身的主要组件的发电系统的逆变器。特别是逆变器,光伏系统与电力网络的双向接口,通常在一个现场配电盘或服务入口。
独立光伏系统独立运作的公用电网。设施使用一个独立的光伏系统通常使用电池能量储存。电池储存能量从白天光伏阵列和电子负载提供能量在夜间或阴天。电池也帮助稳定系统电压和供应冲击电流电负荷,如果必要的。通常情况下,蓄电池充电控制器保护电池过度充电和荷。
光伏系统是如何不同呢
光伏电力系统和电力的功用的明显区别是,光伏阵列产生直流。发电不成为交流直到它由逆变器处理。一些一定直流光伏安装的,这就需要从ac安装不同类型的组件。组件在光伏系统中没有交流系统包括组合器盒和dc-disconnect开关。
太阳能组合器箱总光伏阵列的直流电源,并提供过载保护根据国家电气规范(NEC)的要求。单个输入连接保险丝持有人。负载的保险丝持有人连接在一起形成一个共同的公共汽车,连接到输出凸耳。组合器箱源组合器或数组组合器。源组合器位于靠近光伏电池板。数组combiners-or re-combiners-aggregate输出从几个来源组合器成一个单一的电路和在大型装置。数组组合器有较高的输入保险丝持有人和更高的输出电流。
通常情况下,光伏系统产生电压在400 V直流600 V直流范围,电压远高于大多数建筑系统中找到。结合这个更高的电压和缺乏一个正弦波电流和零交叉创建几个系统设计、组件,和布线的挑战——尤其是当切换这些直流回路。相比与当前零交点正弦波交流系统,打断高电压直流回路需要增加气隙快速安全的中断和打破弧。布线多极单个开关串联创建增加气隙安全电弧中断。
自dc电路由两个一个积极的和消极的地面必须作为大多数光伏系统,喜欢中性的交流系统。太阳能电池板制造商指定这两种导线接地。消极的接地是更常见的配置。这个键通常是由逆变器。根据NEC,只载流接地导体应交换。
潜在的光伏问题
大多数光伏系统由合格的和有信誉的专业人士安装安全、可靠地完成。然而,有一个光伏电力系统安装未经训练的人可能会导致麻烦。与设计相关的一些常见问题,安装,和光伏系统的操作包括:
- 广泛的光伏阵列的阴影
- 不安全的结构对屋顶和其他结构
- 天气密封不足对屋顶和其他缝隙
- 不安全的连接
- 不安全的电池安装或电池保养或使用不当
- 导体载流容量不足和/或绝缘类型
- 使用未上市的设备
- 不当应用上市或非上市设备
- 不当的过电流保护和断开设备
- 系统接地不当
- 标签主要系统组件和断开设备不足
- 不足的文档在系统设计和操作和维护要求
- 对于某些系统组件环境保护不足
测试和故障排除
任何光伏系统设计方案必须包括支持文档、、最低——包括制度规范,电气图纸,机械图纸、零件清单,材料清单,和源列表。文档还应该包括安装和检验程序,用户和操作员培训、维护要求,故障排除指南,并指定所需的工具和设备来执行这些任务。
光伏安装维护要求取决于系统设计和设备的类型。一些设施需要很少的关注,或许只是年度检查。尤其是那些电池组可能需要维修间隔的四到六个月,甚至组件(通常是电池)替换在系统的生命周期。典型的光伏安装维护项可能需要包括:
- 检查线路连接和终端松动和腐蚀
- 检查线束确保他们整齐的捆绑和保护
- 检查清洁的光伏阵列,没有损伤,和结构的完整性
- 检查屋顶渗透和天气密封
- 保持电池,其中可能包括清洗、添加电解质、均衡充电,如果需要和替换
使用适当的工具的任务
不管你是否安装或维护一个光伏系统,使用适当的工具的任务。通常,您可以执行大部分的任务涉及到光伏模块和它们相关的直流回路高质量的数字多用表(DMM)amp夹或夹计与电压测量功能。
使用数字万用表的amp夹或夹计测试模块时,收到后再安装。使用这两种工具检查数组输出电压和电流。在安装过程中,确保适当的单位连接在系列提供适当的电压。确保系列并行数组部分连接提供适当的电流。
使用数字万用表,钳表,以确保适当的连接逆变器,逆变器输入和输出电压和电流。这些工具还可以帮助解决其余的安装,就像其他任何交流电源系统。
逆变器一些问题需要使用示波器或scope-meter组合。例如,用一个示波器去检测和控制电路线圈识别噪声问题,或检查适当的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)操作通过观察波形。可以检测到空整个晶体管晶体管通过测量范围。好的晶体管有波形很好地形成方波锐利的边缘,而一个坏晶体管有圆形的波形峰值的前缘。同时,确保逆变器输出的波形接近正弦波。
因为几乎所有的光伏安装使用逆变器将直流光伏阵列的交流,可能会有一些谐波内容出现在交流来自光伏系统。变频驱动器(vfd)采取的大部分产生谐波的原因。逆变器使用的电路将直流转换为交流变频调速技术是出了名的类似于节能电路负责产生谐波电流。通常情况下,光伏系统设计应尽量减少谐波。然而,如果你怀疑谐波问题在你的设施,您可以使用一个电能质量分析仪故障诊断系统。
意识到潜在的问题和测试和故障排除工具适用于手头的任务,将帮助你获得,并保持,光伏系统运行安全、可靠。