ГОСТ Р 56978-2016 (IEC/TS 62548:2013) Батареи фотоэлектрические. Технические условия.
ГОСТ Р 56978-2016
(IEC/TS 62548:2013)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БАТАРЕИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Технические условия
Photovoltaic arrays. Specifications
ОКС 27.160
Дата введения 2017-03-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Государственным научным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ВИЭСХ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 039 "Энергосбережение, энергетическая эффективность, энергоменеджмент"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июня 2016 г. N 695-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу IEC/TS 62548:2013* "Батареи фотоэлектрические. Требования к конструкции" (IEC/TS 62548:2013 "Photovoltaic (PV) arrays - Design requirements", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом.
Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей объекта стандартизации, характерных для Российской Федерации.
Введено приложение ДА, содержащее сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на фотоэлектрические батареи, предназначенные для применения в наземных фотоэлектрических системах и являющиеся основной частью фотоэлектрических систем, преобразующей энергию солнечного излучения в электрическую энергию постоянного тока.
Настоящий стандарт устанавливает минимальные требования к конструкции, безопасности, приемке и эксплуатации фотоэлектрических батарей (ФБ), обеспечивающие их эффективное и надежное функционирование.
Настоящий стандарт не распространяется на ФБ мощностью менее 100 Вт и напряжением холостого хода менее 35 В при стандартных условиях испытаний (СУИ).
Настоящий стандарт устанавливает требования к ФБ, исходя из того, что они являются частью фотоэлектрических систем, и учитывает влияние и взаимодействие ФБ с остальными компонентами фотоэлектрических систем.
Настоящий стандарт устанавливает специальные требования к безопасности ФБ, обусловленные свойствами фотоэлектрических систем. Системы питания постоянного тока, и в особенности фотоэлектрические, представляют большую опасность, чем обычные системы питания переменного тока. В частности, в системах постоянного тока может возникнуть и поддерживаться электрическая дуга с токами, значения которых не больше, чем значения обычных рабочих токов. При этом ФБ являются особо опасными устройствами, особенно если фотоэлектрические модули (ФМ) недоступны в любой момент, например, расположены на крыше или имеют большую общую площадь. ФБ нельзя отключить по желанию, в отличие от традиционного электрооборудования, - даже при незначительном освещении они всегда находятся под напряжением.
При использовании ФБ в фотоэлектрических системах, подключаемых к сети, изложенные в настоящем стандарте требования безопасности в значительной степени зависят от устройств преобразования энергии (УПЭ), соединенных с ФБ. ФБ следует подключать только к УПЭ, отвечающим требованиям МЭК 62109-1 [1] и МЭК 62109-2 [2].
ФБ в таких фотоэлектрических системах, как, например, системы с концентраторами, системы со слежением или интегрируемые в здания, возможно, должны отвечать дополнительным требованиям.
В части, не противоречащей требованиям настоящего стандарта, конструкция, монтаж и проверка ФБ должны соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок [3], комплекса стандартов ГОСТ Р 50571 [4], включая ГОСТ Р 50571.7.712-2013, и серии стандартов МЭК 60364 [5]. Стандарт ГОСТ Р 50571.7.712-2013 содержит требования, которые дополняют, изменяют или отменяют общие положения комплекса стандартов [4].
Примечание - В ГОСТ Р 50571.7.712 отсутствие указания на исключение части, раздела или пункта общих положений комплекса стандартов [4] означает, что соответствующие пункты общих положений должны быть выполнены.
Также ФБ должны отвечать требованиям стандартов и иных нормативных документов, относящихся к области применения ФБ (например, строительной нормативной документации при установке ФМ на зданиях или интеграции в здания), в части, не противоречащей требованиям настоящего стандарта.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты.
ГОСТ 14254 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)
ГОСТ 22483-2012 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров
ГОСТ IEC 60269-6 Предохранители плавкие низковольтные. Часть 6. Дополнительные требования к плавким вставкам для защиты фотоэлектрических систем
ГОСТ IEC 60332-1-2 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 1-2. Испытание на нераспространение горения одиночного вертикально расположенного изолированного провода или кабеля. Проведение испытания при воздействии пламенем газовой горелки мощностью 1 кВт с предварительным смешением газов
ГОСТ IEC 60898-2 Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков электроустановок бытового и аналогичного назначения. Часть 2. Выключатели автоматические для переменного и постоянного тока
ГОСТ IEC 60947-1 Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие правила
ГОСТ IEC 61009-1 Выключатели автоматические, срабатывающие от остаточного тока, со встроенной защитой от тока перегрузки, бытовые и аналогичного назначения. Часть 1. Общие правила
ГОСТ IEC 61140 Защита от поражения электрическим током. Общие положения безопасности установок и оборудования
ГОСТ Р 12.4.026-2001 Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний
ГОСТ Р 50030.2 (МЭК 60947-2:2006) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели
ГОСТ Р 50030.3 (МЭК 60947-3:2008) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 3. Выключатели, разъединители, выключатели-разъединители и комбинации их с предохранителями
ГОСТ Р 50571.3 (МЭК 60364-4-41:2005) Электроустановки низковольтные. Часть 4-41. Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током
ГОСТ Р 50571.4.43/МЭК 60364-4-43:2008 Электроустановки низковольтные. Часть 4-43. Требования по обеспечению безопасности. Защита от сверхтока
ГОСТ Р 50571-4-44 (МЭК 60364-4-44:2007) Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех
ГОСТ Р 50571.5.51/МЭК 60364-5-51:2005 Электроустановки низковольтные. Часть 5-51. Выбор и монтаж электрооборудования. Общие требования
ГОСТ Р 50571.5.52/МЭК 60364-5-52:2009 Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки
ГОСТ Р 50571.5.53/МЭК 60364-5-53:2002 Электроустановки низковольтные. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Отделение, коммутация и управление
ГОСТ Р 50571.5.54/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов
ГОСТ Р 50571.7.712/МЭК 60364-7-712:2002 Электроустановки низковольтные. Часть 7-712. Требования к специальным электроустановкам или местам их расположения. Системы питания с использованием фотоэлектрических солнечных батарей
ГОСТ Р 50571.29 (МЭК 60364-5-55:2008) Электрические установки зданий. Часть 5-55. Выбор и монтаж электрооборудования. Прочее оборудование
ГОСТ Р 51326.1 (МЭК 61008-1-96) Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний
ГОСТ Р 51597 Нетрадиционная энергетика. Модули солнечные фотоэлектрические. Типы и основные параметры
ГОСТ Р 56983-2016 (МЭК 62108:2007) Устройства и системы фотоэлектрические с концентраторами. Методы испытаний
ГОСТ Р 56980-2016 (МЭК 61215:2005) Модули фотоэлектрические из кристаллического кремния наземные. Методы испытаний
ГОСТ Р 56981-2016 (МЭК 62790:2014) Модули фотоэлектрические. Коммутационные коробки. Требования безопасности и испытания
ГОСТ Р МЭК 60287-3-2 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 3-2. Разделы, касающиеся условий эксплуатации. Экономическая оптимизация размера силовых кабелей
ГОСТ Р МЭК 60755 Общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током
ГОСТ Р МЭК 60904-3 Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы фотоэлектрические. Часть 3. Принципы измерения характеристик фотоэлектрических приборов с учетом стандартной спектральной плотности энергетической освещенности наземного солнечного излучения
ГОСТ Р МЭК 61643-12 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения
ГОСТ Р МЭК 61646-2013 Модули фотоэлектрические тонкопленочные наземные. Порядок проведения испытаний для подтверждения соответствия функциональным характеристикам
ГОСТ Р МЭК 61730-1 Модули фотоэлектрические. Оценка безопасности. Часть 1. Требования к конструкции
ГОСТ Р МЭК 61730-2 Модули фотоэлектрические. Оценка безопасности. Часть 2. Методы испытаний
ГОСТ Р МЭК 61829 Батареи фотоэлектрические из кристаллического кремния. Измерение вольтамперных характеристик в натурных условиях
ГОСТ Р МЭК 61853-1 Модули фотоэлектрические. Определение рабочих характеристик и энергетическая оценка. Часть 1. Измерение рабочих характеристик в зависимости от температуры и энергетической освещенности. Номинальная мощность
ГОСТ Р МЭК 62124 Системы фотоэлектрические автономные. Проверка работоспособности
ГОСТ Р МЭК 62305-1 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы
ГОСТ Р МЭК 62305-2 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 Фотоэлектрическая батарея и ее компоненты
3.1.1 фотоэлектрическая батарея; ФБ (photovoltaic array, PV array): Устройство, состоящее из электрически соединенных фотоэлектрических модулей, фотоэлектрических цепочек или фотоэлектрических групп, генерирующее постоянный электрический ток под воздействием электромагнитного излучения и включающее также все компоненты, обеспечивающие электрические и механические соединения внутри батареи и с внешними устройствами, конструкциями.
Примечание 1 - В настоящем стандарте под ФБ понимаются все ее составляющие до входных зажимов постоянного тока преобразователя энергии, накопителя энергии или нагрузки постоянного тока. Границей ФБ считается выходная сторона отключающего устройства ФБ.
В настоящем стандарте не рассматриваются основание ФБ, аппаратура слежения, теплового контроля и прочие подобные компоненты.
Примечание 2 - ФБ может состоять из единственного фотоэлектрического модуля, отдельной фотоэлектрической цепочки, или нескольких параллельно соединенных фотоэлектрических цепочек, или нескольких параллельно соединенных фотоэлектрических групп и их соответствующих компонентов.
3.1.2 фотоэлектрический элемент (photovoltaic cell, PV cell): Наименьший неделимый преобразователь энергии солнечного излучения в электрическую энергию на основе фотоэффекта.
Примечание 1 - фотоэлектрический элемент может также преобразовывать иное электромагнитное излучение.
Примечание 2 - Также могут использоваться термины "солнечный фотоэлектрический элемент" или "солнечный элемент".
3.1.3 фотоэлектрический модуль; ФМ (photovoltaic module, PV module): Устройство, конструктивно объединяющее электрически соединенные между собой фотоэлектрические элементы, защищенное от окружающей среды и допускающее испытания и эксплуатацию в качестве независимой конструкционной единицы.
Примечание - Также может использоваться термин "фотоэлектрические солнечные модули; ФСМ" в соответствии с ГОСТ Р 51597.
3.1.4 фотоэлектрическая цепочка (photovoltaic string, PV string): Последовательное электрическое соединение двух или более фотоэлектрических компонентов (фотоэлектрических модулей, фотоэлектрических групп одного уровня) в фотоэлектрической батарее.
Если используется термин "фотоэлектрическая цепочка" без указания названия фотоэлектрического компонента, имеется в виду фотоэлектрическая цепочка из последовательно соединенных фотоэлектрических модулей.
Примечание - Как правило, в фотоэлектрических батареях присутствуют только фотоэлектрические цепочки из последовательно соединенных фотоэлектрических модулей.
Фотоэлектрическая цепочка также включает кабель фотоэлектрической цепочки, соединительные и, если необходимо, защитные элементы соединенных последовательно фотоэлектрических компонентов и всей цепочки.
3.1.5 фотоэлектрическая группа (photovoltaic sub-array, PV sub-array): Часть фотоэлектрической батареи, состоящая из электрически параллельно соединенных фотоэлектрических компонентов (фотоэлектрических цепочек или фотоэлектрических групп предыдущих уровней, более удаленных от выхода ФБ).
Если используется термин "фотоэлектрическая группа" без указания уровня группы, имеется в виду, что в ФБ только один уровень фотоэлектрических групп - фотоэлектрические группы, состоящие из параллельно соединенных фотоэлектрических цепочек.
Фотоэлектрическая группа также включает соединительную коробку цепочек (или фотоэлектрических групп предыдущих уровней), кабель фотоэлектрической группы, разъединители и, если необходимо, соединительные и защитные элементы.
3.1.6 фотоэлектрический компонент ФБ: Фотоэлектрический модуль, или фотоэлектрическая цепочка, или фотоэлектрическая группа фотоэлектрической батареи.
3.1.7 функционально заземленная фотоэлектрическая батарея (functionally earthed PV array): Фотоэлектрическая батарея, один из проводников выходного кабеля которой соединен с землей в целях, отличных от обеспечения безопасности, и выполненный средствами, не отвечающими требованиям защитного уравнивания потенциалов.
Примечание 1 - Такая ФБ не считается заземленной ФБ.
Примечание 2 - К такому заземлению ФБ относятся, например, заземление одного проводника выходного кабеля ФБ через сопротивление или временное заземление выходного кабеля ФБ в целях обеспечения нормальной работы или требуемых значений рабочих характеристик ФБ.
Примечание 3 - Если не выполнено рабочее (функциональное) заземление проводника выходного кабеля ФБ, но ФБ подключена к инвертору, резистивный измерительный контур которого используется для определения сопротивления ФБ относительно земли, такой измерительный контур не может рассматриваться как функциональное заземление проводника кабеля ФБ.
3.1.8 шунтирующий диод (bypass diode): Диод, установленный по направлению тока параллельно одному или нескольким последовательно соединенным фотоэлектрическим элементам в фотоэлектрическом модуле или фотоэлектрическим модулям в фотоэлектрической цепочке и обеспечивающий обход током разрыва цепи, поврежденных и затененных фотоэлектрических элементов или фотоэлектрических модулей.
3.1.9 блокирующий диод (blocking diode): Диод, установленный последовательно с фотоэлектрическим модулем, фотоэлектрической цепочкой, фотоэлектрической группой, ФБ для предотвращения обратного тока в указанном фотоэлектрическом модуле, фотоэлектрической цепочке, фотоэлектрической группе, ФБ и защиты при повреждении изоляции.
3.1.10 кабель (cable): Один или несколько изолированных проводников (токопроводящих жил) или оптических волокон, заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку с возможным добавлением заполнителя, изолирующих или защитных материалов. Сверху оболочки, в зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабеля, может находиться соответствующий защитный покров, пригодный, в частности, для прокладки в земле и под водой, в который может входить броня.
3.1.11 провод (wire): Гибкий цилиндрический проводник с изолирующим покрытием или без него, длина которого больше размеров его поперечного сечения.
Примечание - Поперечное сечение провода может иметь любую форму, но термин "провод" обычно не применяют для лент или узких полос.
3.1.12 выходной кабель фотоэлектрической батареи (PV array cable): Кабель фотоэлектрической батареи, по которому протекает выходной ток от фотоэлектрической батареи.
3.1.13 кабель фотоэлектрической группы (PV sub-array cable): Выходной кабель от фотоэлектрической группы, по которому протекает выходной ток соответствующей группы фотоэлектрической батареи.
Примечание - Кабели фотоэлектрической группы могут присутствовать только в ФБ, которые включают фотоэлектрические группы.
3.1.14 кабель фотоэлектрической цепочки (PV string cable): Кабель, соединяющий фотоэлектрические модули (фотоэлектрические компоненты ФБ) в фотоэлектрическую цепочку и выходящий из фотоэлектрической цепочки.
3.1.15 коммутационная коробка фотоэлектрического модуля (module junction box, junction box): Коммутационная коробка, установленная на фотоэлектрическом модуле и обеспечивающая соединение внутренних цепей фотоэлектрического модуля с внешними цепями, а также защиту этих соединений от воздействия внешней среды и защиту от прикосновения к токоведущим частям. Коммутационная коробка фотоэлектрического модуля может содержать шунтирующий(е) диод(ы) и блокирующий(е) диод(ы).
3.1.16 соединительная коробка фотоэлектрической батареи (PV array combiner box): Коммутационная коробка, в которой соединяются кабели фотоэлектрических групп или кабели фотоэлектрических(ой) цепочек(ки), если ФБ состоит только из фотоэлектрических(ой) цепочек(ки), которая может включать устройства защиты от сверхтоков, а также другие аппараты защиты и выключатели-разъединители и из которой выходит выходной кабель ФБ.
3.1.17 соединительная коробка фотоэлектрических цепочек (PV string combiner box): Коммутационная коробка, в которой соединяются фотоэлектрические цепочки и которая может включать устройства защиты от сверхтоков, а также другие аппараты защиты и аппараты/устройства коммутации.
Примечание - Соединительные коробки фотоэлектрических цепочек имеют отношение только к фотоэлектрическим батареям, которые разделены на фотоэлектрические группы.
3.1.18 соединительная коробка фотоэлектрической группы: Коммутационная коробка, в которой соединяются фотоэлектрические группы предыдущего уровня, кроме последнего, и которая может включать устройства защиты от сверхтоков, а также другие аппараты защиты и аппараты/устройства коммутации.
Примечание - Соединительные коробки фотоэлектрических групп имеют отношение только к фотоэлектрическим батареям, включающим фотоэлектрические группы нескольких уровней.
3.1.19 разъединение (функция): Действие, направленное на отключение питания всей установки или ее отдельной части путем отсоединения этой установки или ее части от любого источника электрической энергии по соображениям безопасности.
3.1.20 выключатель (механический) [switch (mechanical)]: Механическое коммутирующее устройство, способное включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи (эти условия могут включать определенные рабочие перегрузки), а также проводить токи в течение определенного времени при определенных ненормальных условиях в цепи, таких как короткое замыкание.
Примечание - Выключатель может не обладать способностью отключать токи короткого замыкания.
3.1.21 разъединитель (disconnector): Контактный коммутационный аппарат, в разомкнутом положении соответствующий требованиям к функации разъединения.
3.1.22 выключатель-разъединитель (switch-disconnector): Выключатель, который в отключенном положении удовлетворяет требованиям по изоляции, нормированным для разъединителя.
Примечание - Выключатель-разъединитель выполняет функцию отключения ФБ (выходного кабеля ФБ) от контура потребления фотоэлектрической системы.
3.1.23 электрический соединитель (electrical connector, connector): Электротехническое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения электрических цепей, состоящее из двух и более частей (вилки, розетки), образующих разъемное контактное соединение.
3.2 Фотоэлектрическая система и устройства контура потребления
3.2.1 фотоэлектрическая система (photovoltaic system, PV system):
Система, преобразующая солнечную энергию в электрическую с помощью прямого преобразования и использующая ее для частичного или полного покрытия электрических нагрузок потребителя и/или передачи ее в сеть.
3.2.2 устройство преобразования энергии; УПЭ (power conversion equipment PCE): Устройство, в котором происходит преобразование производимой фотоэлектрической батареей электрической энергии постоянного тока в энергию с необходимыми частотой и/или напряжением для питания нагрузки, или накопления в аккумуляторной батарее, или передачи в сеть.
3.2.3 устройство преобразования энергии с разделением цепей; УПЭ с разделением цепей (isolated PCE): Устройство преобразования энергии по меньшей мере с простым разделением выходных цепей контура потребления и контура ФБ, имеющее токи утечки, не превышающие предельных значений, установленных для УПЭ, классифицируемых как УПЭ с разделением цепей.
Примечание 1 - Требования к инверторам изложены в [2]. Разделение может быть выполнено как часть УПЭ или снаружи УПЭ с помощью специальных средств или устройств разделения, например, инвертор с внешним изолирующим трансформатором. Если разделение выполнено снаружи УПЭ, в контуре "УПЭ - специальные средства или устройства разделения" не должно быть подключено никакого иного оборудования.
Примечание 2 - В УПЭ, к которому подключена более чем одна цепь контура потребления, разделение может быть выполнено между некоторыми цепями и контуром ФБ и отсутствовать между другими цепями и ФБ. Например, в инверторе, соединенном с ФБ, аккумуляторной батареей (АБ) и электрораспределительной сетью, разделение может быть выполнено между контуром ФБ и контуром электрораспределительной сети и отсутствовать между контурами фотоэлектрической батареи и аккумуляторной батареи. В настоящем стандарте термин "УПЭ с разделением цепей", как правило, применяется для обозначения УПЭ с разделением выходного контура электрораспределительной сети и контура ФБ.
Примечание 3 - Если в УПЭ отсутствует внутреннее разделение выходного контура электрораспределительной сети и контура ФБ, но для этого используются специальные средства или устройства разделения, как указано в примечании 1, такое сочетание УПЭ и специальных средств или устройства разделения может рассматриваться как УПЭ с разделением цепей.
Примечание 4 - Инвертор, в котором для разделения требуется использовать отдельный внешний изолирующий трансформатор, считается инвертором с разделением цепей, если между инвертором и обмоткой трансформатора, к которой он подключен, не подключено никакое иное оборудование или, в случае подключения более одного инвертора к одному трансформатору, если каждый инвертор подключен к отдельной обмотке трансформатора. Если более одного инвертора подключаются к одной обмотке трансформатора, такие инверторы должны рассматриваться как инверторы без разделения цепей.
3.2.4 устройство преобразования энергии без разделения цепей; УПЭ без разделения цепей (non-isolated PCE): Устройство преобразования энергии без минимального разделения выходных цепей контура потребления и контура ФБ или имеющее токи утечки, превосходящие требуемые для УПЭ с разделением цепей.
3.2.5 слежение за точкой максимальной мощности; СТММ (maximum power point tracking, MPPT): Метод управления, обеспечивающий работу ФБ в окрестности точки вольт-амперной характеристики (ВАХ), в которой произведение значений тока и напряжения максимально и, следовательно, максимальна выходная мощность ФБ при заданных рабочих условиях.
3.3 Проводники и проводящие части
3.3.1 проводящая часть (conductive part): Часть, которая способна проводить электрический ток.
3.3.2 токоведущая часть (live part): Проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением.
Примечание - Это понятие необязательно подразумевает риск поражения электрическим током.
3.3.3 открытая проводящая часть (exposed conductive part): Доступная для прикосновения проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
3.3.4 сторонняя проводящая часть (extraneous conductive part): Проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
3.3.5 токопроводящий проводник: Проводник, по которому в нормальных условиях протекает электрический ток.
3.3.6 средний проводник M, проводник средней точки (mid-point conductor, M conductor): Проводник, электрически присоединенный к средней точке электрической системы постоянного тока и используемый для передачи и распределения электроэнергии.
3.3.7 нейтральный проводник N (neutral conductor, N conductor): Проводник, электрически присоединенный к нейтральной точке или средней точке электрической системы переменного тока и используемый для передачи и распределения электроэнергии.
3.4 Электробезопасность
3.4.1 основная изоляция (basic insulation): Изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
3.4.2 дополнительная изоляция (supplementary insulation): Независимая изоляция, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при повреждении основной изоляции.
3.4.3 двойная изоляция (double insulation): Изоляция, состоящая из основной и дополнительной изоляции.
3.4.4 усиленная изоляция (reinforced insulation): Изоляция, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, эквивалентную степени защиты, обеспечиваемой двойной изоляцией.
Примечание - Усиленная изоляция может состоять из нескольких слоев, каждый из которых не может быть испытан отдельно как основная или дополнительная изоляция.
3.4.5 простое разделение (simple separation): Разделение между цепями или между цепью и землей посредством основной изоляции.
3.4.6 рабочее (функциональное) заземление (functionally earthing): Заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
3.4.7 защитное заземление (protective earthing): Заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
3.4.8 уравнивание потенциалов в ФБ: Электрическое соединение всех открытых проводящих частей ФБ (а также сторонних проводящих частей, если требуется) между собой для достижения равенства их потенциалов.
3.4.9 проводник системы уравнивания потенциалов (bonding conductor): Проводник, устанавливаемый для функционального или защитного уравнивания потенциалов.
3.4.10 проводники основной системы уравнивания потенциалов: Проводники, с помощью которых выполняется соединение открытых проводящих частей ФБ между собой посредством их соединения с главной заземляющей шиной (зажимом).
3.4.11 главная заземляющая шина (зажим) (main earthing terminal): Шина (зажим), являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.
3.4.12 устройство защитного отключения; УЗО [residual current device (RCD)]: Механический коммутационный аппарат, предназначенный для быстрого автоматического отключения участка электрической цепи в том случае, когда ток утечки в этой цепи (через изоляцию проводов, через изоляцию оборудования и через человека) достигает величины дифференциального отключающего тока УЗО, и для включения, проведения и отключения токов при нормальных условиях эксплуатации.
Примечание 1 - Устройство дифференциального тока может быть комбинацией отдельных устройств, выполняющих различные функции: обнаружение, оценка дифференциального тока, включение и отключение электрического тока.
Примечание 2 - В зарубежных нормативных документах вместо термина "устройство защитного отключения" применяют термин "устройство дифференциального тока" (УДТ). Также этот термин применяют в части отечественных нормативных документов, введенных в действие в последние годы.
3.4.13 устройство защиты от импульсных перенапряжений; УЗИП [surge protective device (SPD)]: Устройство, предназначенное для ограничения перенапряжения и скачков напряжения; устройство содержит по крайней мере один нелинейный компонент.
3.5 Параметры и режимы
3.5.1 номинальное значение параметра электротехнического изделия (устройства): Значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.
Примечание - К числу параметров относятся, например, ток, напряжение, мощность.
3.5.2 рабочее значение параметра электротехнического изделия (устройства), рабочий параметр: Значения параметра электротехнического изделия (устройства), ограниченное допустимыми пределами.
3.5.3 наибольшее (наименьшее) рабочее значение параметра электротехнического изделия (устройства): Допустимый верхний (нижний) предел изменения рабочего значения параметра электротехнического изделия (устройства).
3.5.4 режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования): Совокупность условий работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования) за определенный интервал времени с учетом их длительности, последовательности, а также значений и характера нагрузки.
3.5.5 номинальный режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования) (rating): Режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования), при котором значения каждого из параметров режима равны номинальным.
3.5.6 нормальный режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования): Режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования), характеризующийся рабочими значениями всех параметров.
3.5.7 перенапряжение в электротехническом изделии (устройстве) (overvoltage, over-tension): Напряжение, значение которого превосходит наибольшее рабочее значение напряжения электротехнического изделия (устройства).
3.5.8 импульсное перенапряжение (surge overvoltage, surge): Резкое увеличение напряжения до значений, представляющих опасность для изоляции, человека и оборудования, с последующим восстановлением амплитуды напряжения до первоначального или близкого к первоначальному уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд. Импульсное перенапряжение прежде всего является результатом электромагнитного импульса удара молнии и коммутационных процессов.
3.5.9 сверхток (overcurrent): Ток, значение которого превосходит наибольшее рабочее значение тока электротехнического изделия (устройства).
3.5.10 ток короткого замыкания (fault current): Сверхток, аварийный ток, обусловленный не предусмотренным нормальными условиями работы соединением (замыканием) через малое сопротивление токопроводящих частей, имеющих разные потенциалы или имеющих разную полярность (постоянный ток), подключенных к различным фазам (многофазный переменный ток).
Примечание - Термин "ток короткого замыкания" принципиально отличается от термина "ток короткого замыкания фотоэлектрического устройства" (фотоэлектрического элемента, фотоэлектрического модуля и т.п.).
3.5.11 ток перегрузки (overload current): Сверхток в электрической цепи электроустановки при отсутствии электрических повреждений.
3.5.13 ток утечки (leakage current): Ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи.
3.5.14 ток замыкания на землю (earth fault current): Ток, протекающий в землю при повреждении изоляции.
4 Требования к конструкции
4.1 Фотоэлектрическая батарея в фотоэлектрической системе
Фотоэлектрические батареи предназначены для обеспечения электроэнергией цепей потребителя в фотоэлектрической системе и являются основной частью фотоэлектрической системы. Значительная часть требований к конструкции, испытаниям и эксплуатации ФБ зависит от того, как организована, сконструирована фотоэлектрическая система, в которой ФБ установлена, и от того, с каким оборудованием в контуре потребления соединяется ФБ.
На рисунке 1 приведена общая функциональная схема фотоэлектрической системы.
По подключению к оборудованию контура потребителя ФБ подразделяются на следующие типы (см. рисунок 2):
- фотоэлектрическая батарея, подключенная к нагрузке(ам) постоянного тока, которая может содержать устройство накопления энергии;
- фотоэлектрическая батарея, подключенная к устройству накопления энергии (АБ или иные аналогичные устройства);
- фотоэлектрическая батарея, подключенная к устройствам (цепям) переменного тока, в частности к электрораспределительной сети, через преобразующее оборудование, которое содержит простое разделение;
Рисунок 1 - Общая функциональная схема фотоэлектрической системы
Рисунок 2 - Варианты цепей потребителя
- фотоэлектрическая батарея, подключенная к устройствам (цепям) переменного тока, через преобразующее оборудование, которое не содержит простого разделения;
- фотоэлектрическая батарея смешанного подключения - подключенная к нескольким из первых четырех типов оборудования.
Примечание 1 - Далее в тексте речь идет об АБ, однако все требования, распространяются и на любое другое устройство накопления энергии. Передача энергии от ФБ на другое устройство накопления энергии не должна снижать уровень безопасности ФБ и фотоэлектрической системы.
Примечание 2 - Здесь и далее для простоты изложения сокращение АБ используется в единственном числе. ФБ может быть подключена к нескольким соединенным между собой АБ, требования настоящего стандарта не зависят от количества АБ, которое заряжает ФБ в фотоэлектрической системе.
4.2 Структура фотоэлектрической батареи
На рисунках 3-5 приведены базовые варианты электрических схем фотоэлектрических батарей: ФБ, состоящая из одной фотоэлектрической цепочки, ФБ с несколькими параллельными фотоэлектрическими цепочками и ФБ, состоящая из нескольких фотоэлектрических групп.
Малые фотоэлектрические батареи обычно не содержат фотоэлектрических групп и собраны непосредственно из ФМ или цепочек, тогда как большие фотоэлектрические батареи обычно собраны из многих фотоэлектрических групп.
В настоящем стандарте для удобства изложения рассматриваются фотоэлектрические цепочки из ФМ, так как именно этот вариант последовательных соединений наиболее распространен в ФБ на практике. Однако все положения настоящего стандарта аналогичны и для ФБ, включающих последовательные соединения других фотоэлектрических компонентов.
Для удобства изложения в настоящем стандарте рассматривается деление ФБ только на один уровень параллельных соединений. Все положения настоящего стандарта аналогичны и для ФБ, включающих фотоэлектрические группы несколько уровней.
Примечание 1 - Там, где они требуются, шунтирующие диоды обычно устанавливаются изготовителем ФМ.
Примечание 2 - Требования к выключателям-разъединителям приведены в 7.5.1.
Рисунок 3 - Схема фотоэлектрической батареи, вариант с единственной цепочкой
Примечание 1 - Там, где они требуются, шунтирующие диоды обычно устанавливаются изготовителем ФМ.
Примечание 2 - Требования к размещению аппаратов защиты от сверхтоков приведены в 6.3.
Рисунок 4 - Схема фотоэлектрической батареи, вариант с несколькими параллельными цепочками
Примечание 1 - Там, где они требуются, шунтирующие диоды обычно устанавливаются изготовителем ФМ.
Примечание 2 - Требования к размещению аппаратов защиты от сверхтоков приведены в 6.3.
Рисунок 5 - Схема фотоэлектрической батареи, вариант с несколькими параллельными фотоэлектрическими группами, состоящими из нескольких параллельных фотоэлектрических цепочек
Примечание - Фотоэлектрическая группа должна состоять из однотипных модулей, разные фотоэлектрические группы в ФБ могут состоять из ФМ, изготовленных по разным технологиям, но с одинаковыми, в допустимых пределах, выходными электрическими характеристиками. Если ФБ включает фотоэлектрические группы нескольких уровней, это требование относится к фотоэлектрической группе первого, наиболее удаленного от выхода ФБ, уровня.
В некоторых системах кабель ФБ отсутствует, и все фотоэлектрические цепочки или фотоэлектрические группы могут соединяться в соединительной коробке, устанавливаемой на УПЭ, или подключаются непосредственно ко входам устройств контура потребления.
Фотоэлектрические группы (фотоэлектрические группы последнего уровня, на выходе ФБ) могут соединяться непосредственно в УПЭ, см. 4.3.2.2.
4.3 Влияние на фотоэлектрическую батарею компонентов контура потребления фотоэлектрической системы
4.3.1 Общие положения
ФБ должна подключаться только к УПЭ, отвечающим требованиям [1] и в зависимости от типа и функций оборудования контура потребления всем другим частям серии стандартов МЭК 62109 [6].
При выборе защиты от сверхтоков должны быть учтены максимальные возможные обратные токи, которые могут возникнуть в ФБ при аварийных ситуациях, например коротком замыкании, в контуре потребления фотоэлектрической системы (в АБ, УПЭ, проводниках электрораспределительной сети и пр.). Если характеристики присоединяемого к ФБ оборудования контура потребления заранее неизвестны, в документации должно быть указано значение максимально допустимого обратного тока на входе в ФБ.
Если характеристики оборудования контура потребления заранее неизвестны, АБ и иное оборудование должны выбираться с учетом характеристик защиты от сверхтоков и кабелей (проводов) и выходных параметров ФБ, указанных в документации ФБ.
4.3.2 Подключение фотоэлектрической батареи к устройству преобразования энергии с несколькими входами постоянного тока
4.3.2.1 Общие положения
ФБ часто присоединяются в фотоэлектрической системе к УПЭ с несколькими входами постоянного тока без соединительной коробки ФБ (см. рисунки 6 и 7). В этом случае защита от сверхтоков и выбор сечений проводников для каждой части ФБ, подключенной к отдельному входу УПЭ, в высшей степени зависит от ограничения всех обратных токов из УПЭ в фотоэлектрическую батарею.
4.3.2.2 На входах УПЭ подключены устройства слежения за точкой максимальной мощности.
В тех случаях, когда в УПЭ на входах подключены устройства слежения за точкой максимальной мощности (см. рисунок 6), при выборе защиты от сверхтоков частей ФБ, которые соединены с этими входами, необходимо учитывать все возможные обратные токи, определяемые в соответствии с требованиями [1].
В этом случае при проектировании ФБ каждая часть ФБ, соединенная с таким входом УПЭ, может рассматриваться как самостоятельная ФБ. Для обеспечения отключения от УПЭ каждая такая самостоятельная ФБ должна быть подключена к входам УПЭ через выключатель-разъединитель. Все выключатели-разъединители должны быть спарены и срабатывать одновременно (см. 7.5.1), на каждом должна быть установлена предупреждающая маркировка в соответствии с 9.6.
4.3.2.3 Входы УПЭ соединены общей шиной внутри УПЭ.
В тех случаях, когда несколько входов УПЭ соединены внутри УПЭ параллельно общей шиной постоянного тока (см. рисунок 7), каждая часть ФБ, соединенная с одним входом, должна рассматриваться при проектировании ФБ как фотоэлектрическая группа. Объединение всех таких фотоэлектрических групп считается полной ФБ.
Для обеспечения отключения от УПЭ каждая такая фотоэлектрическая группа должна быть подключена к входам УПЭ через выключатель-разъединитель. Все выключатели-разъединители должны быть спарены и срабатывать одновременно (см. 7.5.1), на каждом должна быть установлена предупреждающая маркировка в соответствии с 9.6.
Рисунок 6 - Фотоэлектрическая батарея, соединенная с устройством преобразования энергии с несколькими входами постоянного тока, к которым подключены устройства слежения за точкой максимальной мощности
|
 |
Рисунок 7 - Фотоэлектрическая батарея, соединенная с устройством преобразования энергии с несколькими входами постоянного тока, входы постоянного тока присоединены к общей шине внутри устройства преобразования энергии
4.3.3 Подключение фотоэлектрической батареи к аккумуляторной батарее
Наличие АБ в фотоэлектрической системе, в которой установлена ФБ, влияет на выбор и размещение аппаратов защиты от сверхтоков в ФБ (см. 6.3) и сечения токопроводящих проводников (см. 7.6.2). Установленная в фотоэлектрической системе АБ может быть источником высоких токов короткого замыкания.
Защита ФБ от сверхтоков и сечение токопроводящих проводников должны выбираться с учетом максимальных возможных токов короткого замыкания в АБ или, если параметры АБ заранее не известны, АБ должно выбираться с учетом характеристик защиты от сверхтоков и кабелей (проводов), указанных в документации ФБ.
Все аппараты защиты, устанавливаемые в ФБ, должны обеспечивать защиту от сверхтоков, возникающих в результате коротких замыканий в АБ.
Для защиты ФБ от сверхтоков, возникающих в АБ, между АБ и контроллером заряда должны быть установлены аппараты (аппарат) защиты от сверхтоков, настолько близко к АБ, насколько это практически осуществимо. Эти аппараты могут быть использованы для защиты ФБ от сверхтоков, вызванных коротким замыканием в АБ, при условии, что кабель ФБ рассчитан на такой же ток, что и устройство защиты от сверхтоков самой АБ. В противном случае аппараты защиты от сверхтоков АБ должны быть установлены на выходе АБ.
Если фотоэлектрическая система, в которой установлена ФБ, включает АБ, рекомендуется установка защитных устройств, предотвращающих в ночное время обратный ток в ФБ из АБ (требования к диодам в этом случае см. 7.4.5).
Примечание - Как правило, защиту от разряда АБ на ФБ в ночное время выполняет контроллер заряда или иное устройство, выполняющее в том числе функции контроллера заряда, например, инвертор.
4.3.4 Разделение контура фотоэлектрической батареи и цепей переменного тока фотоэлектрической системы
В дополнение к требованиям, изложенным в комплексе стандартов [4] и ГОСТ IEC 61140, должно быть обеспечено разделение контура постоянного тока ФБ и цепей переменного тока контура потребления фотоэлектрической системы в соответствии с теми же требованиями, которым должно отвечать разделение цепей напряжения разных уровней.
Требования, связанные с разделением цепей в УПЭ, см. 6.5.1-6.5.3, 6.6.1 и 6.6.3.
4.4 Влияние рабочей температуры
Конструкция ФБ не должна допускать нагрев компонентов ФБ выше максимальной расчетной рабочей температуры.
Номинальные значения выходных параметров ФМ определяются при СУИ (температура элемента 25°С, см. приложение В).
Для учета зависимости выходных параметров ФМ от температуры должны выполняться следующие требования:
1) При некоторых технологиях изготовления фотоэлектрических элементов (например, фотоэлектрические элементы из кристаллического кремния) выработка энергии фотоэлектрическими модулями на их основе заметно падает с ростом температуры. Поэтому для обеспечения оптимальной выработки ФБ должен быть обеспечен достаточный отвод тепла от ФМ и расположенных рядом с ними компонентов, например, посредством вентиляции.
2) В холодных условиях у фотоэлектрических элементов из кристаллического кремния и, соответственно, у ФМ на их основе напряжение возрастает. Насколько это возможно, следует обеспечить поддержание холодной температуры ФМ (см. дополнительно 5.4).
Примечание - Для фотоэлектрических элементов из кристаллического кремния максимальная мощность уменьшается от 0,4 до 0,5% на каждый °С прироста рабочей температуры.
3) Высокая температура ФМ может вызвать перегрев соседних компонентов ФБ и, как следствие, по меньшей мере увеличение потерь и снижение выработки энергии. Все компоненты и оборудование, которые могут оказаться в непосредственном соприкосновении или вблизи ФМ (проводка, соединители и т.п., а также, например, УПЭ) должны выдерживать предполагаемую максимальную рабочую температуру ФМ.
В документации ФБ должны быть указаны температурные коэффициенты тока, напряжения и максимальной мощности.
Требования, связанные с влиянием рабочей температуры на механические характеристики и условия монтажа, см. 4.6.2, связь с максимально возможным напряжением ФБ см. 5.4.
4.5 Выработка энергии
На снижение выработки энергии фотоэлектрической батареей прежде всего влияют следующие факторы:
- частичное или полное затенение;
- ориентация;
- рост температуры;
- падение напряжения в проводниках;
- загрязнение рабочих поверхностей ФМ, вызванное пылью, грязью, птичьими экскрементами, снегом, индустриальными загрязнителями и т.п.;
- ухудшение характеристик ФМ.
Влияние каждого из указанных факторов должно быть учтено при проектировании ФБ. Данные по учету факторов, снижаюих выработку энергии, и рекомендации по минимизации их влияния должны быть внесены в итоговую документацию ФБ.
Следует быть внимательным при выборе места установки ФБ. Близко расположенные деревья и здания, иные объекты могут создавать тень, в течение какого-то времени падающую на ФБ.
Насколько это практически осуществимо, следует избегать затенения ФБ. Необходимо учитывать, что даже небольшое затенение ФБ может существенно уменьшить ее выходную мощность.
При проектировании ФБ должно быть исключено или по крайней мере минимизировано затенение ФМ соседними ФМ и другими компонентами ФБ. Размещение ФМ друг относительно друга должно обеспечивать максимально возможную выходную мощность ФБ и минимальную длину проводки (минимальные потери напряжения в проводниках). При отсутствии ограничений по площади или определенных требований по размещению ФМ (например, для интегрированных ФБ) затенение ФМ соседними ФМ и другими компонентами ФБ должно отсутствовать.
Все ФМ должны быть ориентированы с учетом метеопараметров и других характеристик места установки таким образом, чтобы в течение всего периода работы ФБ для выбранного типа ориентации (стационарная, с изменением весной и осенью, сезонная и т.п.) обеспечивалось максимально возможное соответствие выработки энергии ФБ и требований контура потребления фотоэлектрической системы по поступлению энергии от ФБ. В документации ФБ должны быть приведены соответствующие чертежи и/или схемы размещения ФМ.
В случае интегрированных ФМ (ФБ) размещение ФМ также должно обеспечивать максимальное возможное соответствие выработки энергии ФБ и требований контура потребления с учетом архитектурных решений и требований конструкций, в которые интегрированы ФМ.
Если ФБ предназначена для конкретной местности, в документации ФБ должно быть указано, для какой ориентации относительно сторон света и какого времени года (положения Солнца) проведены расчеты выработки энергии и других выходных параметров ФБ, и их изменение в зависимости от времени года и ориентации (если ориентация нестационарная).
Если место установки ФБ неизвестно заранее, в документации ФБ должны быть указаны ориентация ФМ относительно сторон света и положения Солнца, координаты местности, для которой проводился расчет выходных параметров, тип (типы) ориентации, на который рассчитана ФБ, зависимость выходных параметров от изменения ориентации.
Влияние роста температуры на снижение работы ФБ см. 4.4. Насколько это возможно, необходимо обеспечить поддержание холодной температуры ФМ.
При конструировании следует учитывать, что сечение кабелей (проводов) ФБ влияет на падение напряжения в этих кабелях (проводах). Это может быть особенно значимым для ФБ с низким выходным напряжением и высоким выходным током. Рекомендуется, чтобы при пиковой нагрузке падение напряжения от наиболее удаленного ФМ в фотоэлектрической батарее до вводов контура потребления не превышало 3% от напряжения ФБ в точке максимальной мощности.
Загрязнение рабочих поверхностей ФМ, обусловленное пылью, грязью, птичьими экскрементами, снегом и т.п., может существенно уменьшить мощность ФБ. В ситуациях, где значительное загрязнение может представлять проблему, следует предусмотреть регулярную очистку рабочих поверхностей ФМ. Если они представлены, следует принять во внимание рекомендации изготовителя по очистке ФМ.
Выходные характеристики ФБ должны регулярно контролироваться. При ухудшении характеристик следует выяснить их причину и провести необходимые мероприятия по их устранению: очистить рабочие поверхности ФМ, убрать возникшее затенение ФМ, устранить неисправности, заменить неисправные ФМ и т.п.
4.6 Механические аспекты проектирования
4.6.1 Общие положения
Несущие конструкции ФБ и другие компоненты ФБ должны быть рассчитаны на механические нагрузки в соответствии с действующими нормативными документами и/или требованиями изготовителей к монтажу компонентов. Особое внимание следует обратить на ветровые и снеговые нагрузки ФБ.
Несущие конструкции и крепежные компоненты должны обеспечивать неизменность установленной ориентации.
Примечание - Если предусмотрена система слежения, стабильность требуемой ориентации также обеспечивается системой слежения.
4.6.2 Влияние рабочих температур
Монтажные конструкции и организация монтажа ФМ должны обеспечивать возможность установки и нормальной работы ФМ при максимальном сжатии и максимальном растяжении для ожидаемых рабочих температур, указанных изготовителем.
Подобные меры следует предусмотреть для других металлических компонентов ФБ, включая несущие конструкции и компоненты проводки. Также конструкция этих компонентов ФБ должна учитывать диапазон изменения рабочих температур ФМ, если они расположены вблизи ФМ.
4.6.3 Ветер
Фотоэлектрические модули, монтажные и несущие конструкции для установки ФМ и применяемые способы крепления к ним ФМ, крепления монтажных конструкций, например к зданиям и несущих конструкций к земле, должны быть рассчитаны на максимальную скорость ожидаемого ветра в месте установки в соответствии с нормативными документами.
Для оценки ветровых нагрузок необходимо использовать многолетние статистические данные метеонаблюдений скорости ветра для данной местности или провести наблюдения скорости ветра самостоятельно в течение достаточного интервала времени. При этом необходимо учитывать поправку на экстремальные условия (циклоны, смерчи, ураганы и т.п.).
Конструкции и компоненты ФБ должны быть должным образом закреплены в соответствии с требованиями настоящего стандарта и нормативными документами.
Сила ветра, приложенная к ФБ, установленной на здании, вызывает значительное увеличение нагрузки на конструкции здания. Эту нагрузку необходимо учесть в расчетах, связанных с размещением ФБ на здании, при определении итоговой нагрузки в расчетах несущей способности здания.
4.6.4 Накопление посторонних материалов на фотоэлектрической батарее
При оценке и расчете прочностных характеристик ФМ, расчете монтажных и несущих конструкций, а также в расчетах, связанных с размещением ФБ на объекте или интеграцией в конструкции объекта (например, при установке ФБ на здании в расчетах несущей способности здания), следует учитывать возможное накопление снега, льда и прочих материалов на ФБ и характер их распределения по поверхности компонентов ФБ.
Примечание - Сразу после выпадения снега нагрузки часто распределены равномерно. Со временем, например по мере соскальзывания снега, они могут распределяться исключительно неравномерно, что может привести к значительным повреждениям ФМ и несущих конструкций.
4.7 Коррозия
Все внешние детали должны быть либо изготовлены из коррозионно-стойких материалов, либо на их поверхность должно быть нанесено защитное(ые) покрытие(ия).
Монтажные и несущие конструкции для установки ФМ и применяемые способы крепления к ним ФМ, крепления монтажных конструкций, например к зданиям и несущих конструкций к земле, должны быть выполнены из коррозионно-стойких материалов, соответствующих сроку службы и назначению ФБ, то есть из алюминия, оцинкованной стали, обработанной древесины и т.п.
Если ФБ предназначены для работы в условиях морского климата или иных коррозионно-опасных условиях эксплуатации, на все алюминиевые конструкции гальваническим методом должно быть нанесено специальное защитное покрытие. Толщина покрытия и технология его нанесения должны соответствовать месту установки и назначению фотоэлектрической системы и обеспечивать достаточную защиту от коррозии.
При применении ФБ вблизи сельскохозяйственных объектов, например животноводческих комплексов, также необходимо учитывать воздействие вызывающих коррозию газов, таких как аммиак.
Следует принимать меры для предотвращения электрохимической коррозии между разнородными металлами. Она может происходить в первую очередь между монтажными конструкциями ФБ и зданием, на котором (в конструкциях которого) устанавливается ФБ, а также между несущими конструкциями, элементами крепления и компонентами ФМ.
Для уменьшения электрохимической коррозии между контактирующими поверхностями разнородных металлов следует размещать прокладочные материалы, такие как нейлоновые шайбы, резиновые изоляторы и т.п.
5 Параметры
5.1 Базовые параметры
Базовыми параметрами являются параметры ФМ, из которых состоит ФБ:
Примечание - Эта величина часто указывается изготовителем модуля как максимальное значение номинального тока последовательно устанавливаемого плавкого предохранителя;
- максимальное напряжение фотоэлектрической системы, в которую может быть установлен ФМ;
- рекомендованное максимальное количество ФМ в фотоэлектрической цепочке и максимальное количество фотоэлектрических цепочек в ФБ;
- максимальное рекомендуемое напряжение фотоэлектрической цепочки;
- температурные коэффициенты тока, напряжения и максимальной мощности;
- номинальное и минимальное значения максимальной выходной мощности при СУИ, а также для условий НРТЭ, УНО, УВТ, УНТ (по ГОСТ Р МЭК 61853-1);
- условия эксплуатации, на которые рассчитаны ФМ.
5.2 Определение параметров фотоэлектрических компонентов и фотоэлектрической батареи
где N - количество последовательно соединенных ФМ в фотоэлектрической цепочке.
Ток короткого замыкания и напряжение холостого хода фотоэлектрической группы уровня i определяются аналогично, и упрощенные выражения следующие:
Примечание 1 - При использовании параметров ФМ, определенных изготовителем ФМ при СУИ, для определения значений напряжения и тока частей ФБ и ФБ в целом, а также при выборе параметров предохранителей и других компонентов ФБ необходимо учитывать допустимые отклонения параметров, указываемые изготовителем.
5.3 Выходные параметры
- номинальная мощность и минимальная мощность при СУИ;
- максимально возможное напряжение (см. 5.4);
- количество ФМ в фотоэлектрических цепочках;
- количество фотоэлектрических цепочек;
- количество фотоэлектрических групп;
- температурные коэффициенты тока, напряжения и максимальной мощности;
- номинальное и минимальное значения максимальной выходной мощности НРТЭ, УНО, УВТ, УНТ (по ГОСТ Р МЭК 61853-1);
- максимально допустимый обратный ток на выходе ФБ;
- параметры ориентации;
- максимальная и минимальная выработка при СУИ и заданной ориентации или, если ориентация не задана или осуществляется постоянное слежение за Солнцем, при поступлении лучей нормально лучевоспринимающим поверхностям;
- зависимость выработки от освещенности и ориентации;
- условия эксплуатации, на которые рассчитаны ФБ.
5.4 Максимально возможное напряжение фотоэлектрической батареи
При минимальной ожидаемой рабочей температуре меньше минус 40°С или при применении технологий, отличных от технологий кристаллического и поликристаллического кремния, максимально возможное напряжение определяется только в соответствии с указаниями изготовителя.
Примечание 1 - Зависимости напряжения холостого хода ФБ от энергетической освещенности и температуры могут быть определены с помощью последовательных измерений ВАХ аналогично ГОСТ Р МЭК 61829, или испытания 10.4 по ГОСТ Р 56980-2016 (МЭК 61215:2005), или испытания 10.4 по ГОСТ Р МЭК 61646-2013.
Примечание 2 - В некоторых районах рабочая температура ФМ при безоблачном небе может быть ниже температуры окружающего воздуха (до 5°С).
6 Требования безопасности
6.1 Общие положения
Требования электробезопасности ФБ, установленные в настоящем стандарте, включают:
- защиту от поражения электрическим током (6.2);
Таблица 1 - Коэффициент поправки напряжения холостого хода для фотоэлектрических модулей из монокристаллического и поликристаллического кремния
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная ожидаемая рабочая температура, °С | Коэффициент поправки | |||||
От | 24 | до | 20 | включ. |
| 1,02 |
" | 19 | " | 15 | " |
| 1,04 |
" | 14 | " | 10 | " |
| 1,06 |
" | 9 | " | 5 | " |
| 1,08 |
" | 4 | " | 0 | " |
| 1,10 |
" | -1 | " | -5 | " |
| 1,12 |
" | -6 | " | -10 | " |
| 1,14 |
" | -11 | " | -15 | " |
| 1,16 |
" | -16 | " | -20 | " |
| 1,18 |
" | -21 | " | -25 | " |
| 1,20 |
" | -26 | " | -30 | " |
| 1,21 |
" | -31 | " | -35 | " |
| 1,23 |
" | -36 | " | -40 | " |
| 1,25 |
- защиту от сверхтоков (6.3);
- защиту от электрических дуг (6.4);
- защиту от замыканий на землю (6.5);
- заземление и уравнивание потенциалов (6.6);
- молниезащиту (6.7).
Основные отличия ФБ с точки зрения электробезопасности:
1) Даже при незначительном освещении компоненты ФБ всегда находятся под напряжением независимо от того, разомкнуты или замкнуты коммутационные аппараты ФБ, ФБ нельзя отключить по желанию. Для ФБ может быть достаточно света Луны и звезд, чтобы ее параметры представляли опасность. В светлое время суток на определенных компонентах ФБ напряжения и токи могут быть очень значительными.
2) Аварийные токи могут не намного превосходить максимальный рабочий ток и не вызвать срабатывание аппарата защиты, поэтому требуется существенно более точный подбор параметров аппаратов защиты: при неправильном подборе параметров либо аппараты защиты не будут реагировать на наличие аварийной ситуации, либо часто будут срабатывать при нормальном режиме работы ФБ.
В тех установках, где напряжение ФБ превышает 1000 В постоянного тока, доступ к проводке и средствам защиты должен быть разрешен только квалифицированному персоналу.
Максимальное напряжение ФБ, устанавливаемых на крышах зданий, не должно превышать 1000 В.
Вероятность замыканий между токопроводящими проводниками, замыканий на землю и непредусмотренных отсоединений проводов в ФБ должна быть значительно ниже по сравнению с обычными электрическими установками.
Примечание - В обычных электрических установках в случае короткого замыкания аварийный ток практически всегда вызывает срабатывание аппарата защиты от сверхтоков: плавку плавкого предохранителя, срабатывание автоматического выключателя или другого средства защиты.
Все аппараты защиты, выполняющие одну функцию, должны быть согласованы между собой, а также с другими защитными аппаратами, в том числе с аппаратами защиты в контуре потребления фотоэлектрической системы, в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ Р 50571.5.53 и стандартов на конкретный вид аппаратов защиты.
Применение двух и более мер защиты не должно оказывать взаимного влияния, снижающего эффективность каждой из них.
Помимо требований настоящего стандарта при проектировании, изготовлении и эксплуатации ФБ обязательно выполнение требований [3] и комплекса стандартов [4], относящихся к устройствам постоянного тока с диапазоном напряжений, соответствующим напряжениям конкретной ФБ, в части, не отраженной в настоящем стандарте. При наличии аналогичных требований в [3] и комплексе стандартов [4] необходимо выполнять более жесткие требования.
Монтаж, обслуживание и иная работа с ФБ должны проводиться только специальным квалифицированным персоналом, имеющим квалификацию по работе с фотоэлектрическими установками и системами.
6.2 Защита от поражения электрическим током
Для защиты от поражения электрическим током должны быть выполнены требования ГОСТ Р 50571.3, ГОСТ Р 50571.7.712, ГОСТ IEC 61140 и [3].
При создании ФБ необходимо учитывать, что компоненты ФБ находятся под напряжением независимо оттого, разомкнуты или замкнуты коммутационные аппараты ФБ.
Токоведущие части ФБ не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током как в нормальном режиме работы ФБ, так и при повреждении изоляции.
Заземление и уравнивание потенциалов открытых металлических частей должны быть выполнены в соответствии с 6.6.2.
В ФБ должны применяться только кабели и провода с двойной или эквивалентной ей изоляцией.
Все работы с ФБ, не связанные с нормальным режимом работы ФБ, например с измерением параметров, следует проводить не только с разомкнутыми выключателями-разъединителями, выключателями, но и с полностью затененной ФБ.
Все работы при незатененных рабочих поверхностях ФМ должны проводиться квалифицированным персоналом с использованием электрозащитных средств.
В месте размещения ФБ должны быть установлены ограждения или иная защита, препятствующая доступу к ФБ посторонних лиц.
6.3 Защита от сверхтоков
6.3.1 Общие положения
Сверхтоки в ФБ могут возникать в результате коротких замыканий в ФМ, коммутационных коробках ФМ, соединительных коробках, в проводке ФБ, в результате замыкания на землю в проводке ФБ и в результате выхода параметров внешних факторов за пределы допустимых значений (например, увеличения энергетической освещенности, поступающей на рабочие поверхности, выше предельно допустимого значения).
ФМ являются источниками ограниченного тока, однако в ФБ могут возникать сверхтоки, обусловленные параллельным соединением фотоэлектрических цепочек, фотоэлектрических групп или ФМ (в ФБ, состоящих из параллельных ФМ), или соединением ФБ с оборудованием контура потребления фотоэлектрической системы (например, некоторыми типами УПЭ и/или источниками тока, например, АБ).
При защите ФБ от сверхтоков необходимо учитывать следующее:
1) Величина тока короткого замыкания зависит от числа цепочек, места замыкания и уровня освещенности, это делает обнаружение замыкания внутри ФБ очень трудной задачей.
2) Если ФБ установлена в фотоэлектрической системе без АБ, ток, возникающий при коротком замыкании, может не намного превосходить максимальный рабочий ток и не вызвать срабатывание аппарата защиты от сверхтоков. Возникающий в этом случае ток может представлять опасность непосредственно и/или вызвать повреждения, которые могут стать причиной аварийных ситуаций в будущем.
3) Если ФБ установлена в фотоэлектрической системе с АБ, в ФБ могут возникнуть высокие токи короткого замыкания, связанные с характеристиками АБ.
4) В ФБ могут возникнуть электрические дуги при токах короткого замыкания, которые не вызовут срабатывания аппарата защиты от сверхтоков.
5) ФБ часто присоединяются в фотоэлектрической системе к УПЭ с несколькими входами постоянного тока без соединительной коробки ФБ (см., например, рисунки 6 и 7). В этом случае защита от сверхтоков для каждой части ФБ, подключенной к отдельному входу УПЭ, в высшей степени зависит от ограничения всех обратных токов из УПЭ в фотоэлектрическую батарею.
6) Окружающее пространство, например поверхность водоемов, снеговой покров, строения, может оказывать существенное влияние (сезонное или постоянное) на интенсивность излучения, поступающего на рабочие поверхности ФБ, и вызывать появление токов перегрузки.
Защита от сверхтоков должна быть выполнена в соответствии с 6.3.2-6.3.6 настоящего стандарта, [3], ГОСТ Р 50571.4.43 и требованиями изготовителя ФМ.
В ФБ должна быть установлена защита от сверхтоков всех компонентов ФБ. Во всех компонентах ФБ должны быть определены возможные источники токов короткого замыкания и токов перегрузки.
Для предотвращения возникновения пожара в ФБ защита ФБ и фотоэлектрической системы должна включать средства обнаружения коротких замыканий с последующим отключением. Выбор и размещение указанных средств определяются размерами и размещением ФБ.
При выборе защиты от сверхтоков должны быть учтены максимальные возможные обратные токи, которые могут возникнуть в ФБ при аварийных ситуациях, например коротком замыкании, в контуре потребления фотоэлектрической системы (в АБ, УПЭ, проводниках электрораспределительной сети и пр.). Если характеристики присоединяемого к ФБ оборудования контура потребления заранее неизвестны, в документации ФБ должно быть указано значение максимально допустимого обратного тока на входе в ФБ.
В качестве аппаратов для защиты от сверхтоков должны применяться автоматические выключатели или предохранители с плавкими вставками с характеристикой gPV. В определенных случаях допускается применение блокирующих диодов. Их применение является эффективным методом защиты от сверхтоков при условии, что надежность блокирующих диодов сохраняется в течение срока службы. Для защиты ФМ могут применяться шунтирующие диоды.
Применяемые для защиты ФМ и/или проводки аппараты защиты от сверхтоков должны обеспечивать надежное и устойчивое функционирование в течение 2 ч при сверхтоке, составляющем 135% от номинального тока аппарата защиты.
Аппараты защиты от сверхтоков могут выполнять одновременно функции защиты от сверхтоков и коммутации, а также быть объединены с коммутационными аппаратами. В этом случае они должны также соответствовать требованиям 7.5.1.
Требования к компонентам ФБ, выполняющим функции защиты от сверхтоков, см. также в соответствующих подразделах раздела 7.
6.3.2 Защита от сверхтоков фотоэлектрических модулей
В ФБ с максимальным напряжением выше 50 В для защиты ФМ должны быть установлены шунтирующие диоды (см. рисунки 5-6). При использовании некоторых типов тонкопленочных модулей, а также ФМ, изготовленным по другим технологиям, установка шунтирующих диодов может не требоваться. Шунтирующие диоды могут быть установлены в ФМ изготовителем ФМ.
6.3.3 Защита от сверхтоков фотоэлектрической цепочки
Количество фотоэлектрических цепочек, которые могут быть соединены параллельно без защиты общим аппаратом защиты от сверхтоков, определяется максимально допустимым обратным током ФМ, указанным изготовителем ФМ, то есть обратным током, который может выдержать каждая цепочка.
Защита фотоэлектрической цепочки от сверхтоков должна быть установлена, если:
если в ФБ нет фотоэлектрических групп, и
если ФБ разделена на фотоэлектрические группы.
Защита от сверхтоков фотоэлектрической цепочки осуществляется одним из двух вариантов:
при условии, что
Примечание 2 - Данная схема служит только в качестве примера, в других случаях могут потребоваться иные средства выключения, разъединения и/или защиты от сверхтоков.
Рисунок 8 - Схема фотоэлектрической батареи, несколько параллельно соединенных фотоэлектрических цепочек, являющихся частью фотоэлектрической группы, защищены одним аппаратом защиты от сверхтоков
Полная версия документа доступна с 20.00 до 24.00 по московскому времени.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.