الحمايات المطلوبة للنظام الشمسي

الحمايات المطلوبة للنظام الشمسي، كل نظام كهربائي يحتاج إلى أجهزة حماية من تيار القصر والتحميل الزائد والزيادة والانخفاض في الجهد.

هناك البعض ما لا يؤخذ في الاعتبار جدية وأهمية  موضوع الحمايات المطلوبة للنظام الشمسي، وقد يكتفي بالحمايات التي تدعمها الانفرتر المخصص للطاقة الشمسية، وهذا أمر غير مقبول لأن ذلك قد يضر في جهاز الانفرتر من الداخل بشكل كلي جزئي أو كلي.

ومن المستحسن القيام بإضافة حمايات خارجية والتي تحمي مداخل ومخارج الانفرتر لكي نضمن كفاءة الحمايات بشكل أفضل قبل دخول العطل إلى الانفرتر.

أهمية الحمايات الكهربائية

عند تصميم أي نظام شمسي لمنزل يجب أن تضع حمايات كهربائية تتناسق مع متطلبات النظام الشمسي، بمعنى إذا كنت تريد تركيب بطارية بسعة 100Ah، يجب تركيب قاطع تيار مستمر DC بتيار مقنن أعلى بنسبة 30% على الأقل أو 50% من قيمة تيار الحمل المراد تشغليه على البطارية.

ولأجهزة الحمايات الكهربائية بكافة أنواعها لها دور كبير في الحفاظ على مكونات منظومة الطاقة الشمسية من أحد الأعطال التالية: (تيار القصر وزيادة التحميل).

كما يحمى الألواح الشمسية وكذلك البطاريات من أي تماس قد يحدث ويمكن أيضاً وضع نسبة 20% من إجمالي سعة البطارية المستهلكة من خلال وضع قاطع، بحيث لا تزيد تيار الحمل على البطارية عن المطلوب، حتى لا يقلل من عمرها وتلفها في أقرب وقت ممكن.

والأهم هو حماية الانفرتر لأنه يعتبر قلب النظام الشمسي، بحيث يتم وضع بعض الحمايات اللازمة والضرورية على مدخل ومخرج الانفرتر، وكذلك ما بين الألواح ومدخل الانفرتر، ونفس الشيء مع البطارية وشبكة الكهربائي العمومية.

ما هي الحمايات المطلوبة للنظام الشمسي

ببساطة هناك حمايات كهربائية لا بد من وجودها، ويمكن القول بأنها أساسية، والهدف من وجود هذه الحمايات هي فصل الألواح أو البطاريات أو الأثنين معاً عن الانفرتر بشكل تلقائي عند حدوث عطل ما، أو بشكل يدوي إذا أردت نقل النظام أو فصله بشكل مؤقت.

ومن الحمايات التي يجب تركيبها:

• قاطع تيار مستمر ما بين الألواح الشمسية والانفرتر.
• قاطع تيار مستمر بين البطاريات والانفرتر.
• وصل جهاز مراقبة جهد الشبكة العمومية مع كونتاكتور وقاطع كهربائي متردد (AC) قبل مدخل الانفرتر المتصل مع الشبكة.
• اوفرلود مع قاطع كهربائي متردد على خرج الانفرتر والذي يتصل مع الأحمال مباشرة.

وظيفة قواطع التيار المستمر

تعد قواطع التيار المستمر (بالإنجليزية: DC circuit breakers) من إحدى الحمايات المهمة ووظيفتها بالمختصر هو حماية كلاً من: (الألواح الشمسية والبطاريات ومداخل الانفرتر المخصص لهما) من تيار القصر وضد التحميل الزائد على البطاريات.

ويتم اختيار قاطع الألواح الشمسية بحيث يكون أعلى من مجموع تيار القصر (Isc) لمصفوفة الألواح المتصلة على التوازي.

بمعنى إذا تم توصيل لوحين على التوالي وتم توصيل لوحين مع لوحين آخرين على التوازي لتشكل مصفوفتين توازي، فإن تيار القصر يصبح ضعف تيار اللوح الواحد، ومنه يتم اختيار سعة القاطع بحيث يكون أعلى بنسبة 30% من تيار القصر لمصفوفة الألواح المتوازية.

بينما قاطع البطاريات يتم اختياره بحيث يكون نصف سعة البطاريات المتصلة على التوازي. بمعنى إذا كان لديك بطارية بسعة 100Ah قم بتركيب قاطع تيار مستمر بسعة 50A، وذلك لكي تضمن عدم زيادة التحميل على البطاريات بتشغيل أحمال إضافية عن الأحمال المصمم عليه.

وظيفة قواطع التيار المتردد

(بالإنجليزية: AC circuit breakers) تعتبر أيضاً من الحمايات الضرورية والتي لا بد من تواجدها لحماية النظام الشمسي وخصوصاً التيار المتردد.

توضع هذه القواطع قبل مدخل الانفرتر المخصص للشبكة العمومية، بهدف الحماية من أي دارة قصر قد تحدث من الكهرباء العمومية.

وتوضع أيضاً على خرج الانفرتر المخصص لتوصيل أو لتغذية الأجهزة الكهربائية المنزلية لهدفين وهما:

• الهدف الأول: الحماية من تيار القصر.
• الهدف الثاني: هو أنه يمكنك فصل القاطع بشكل يدوي بهدف عمل بعض التغييرات في النظام.

ويتم اختيار قاطع التيار المتردد بحيث يكون أعلى بنسبة 30% من تيار الأحمال الكلية المراد تشغليها على النظام الشمسي.

اقرأ أيضاً: أنواع القواطع الكهربائية

وظيفة جهاز مراقبة جهد الشبكة العمومية والكونتاكتور

عنصران مترابطين معاً في العمل فقط بداخل النظام الشمسي، حيث أن وظيفة الجهاز هو مراقبة حالة جهد شبكة الكهرباء العمومية، بحيث إذا زادت أو انخفضت قيمة جهد الشبكة عن القيم المضبوط عليها، فإن هذا الجهاز يقوم بفصل شبكة الكهرباء العمومية عن النظام الشمسي.

ولكن هذا الجهاز لا يمكنه تحمل تيار الأحمال بل القليل من التيار ويسمى بتيار التحكم عند المهندسين والفنين، ولذلك نحتاج إلى عامل مساعد لكي يستقبل أمر الفصل والوصل من جهاز مراقبة جهد الشبكة العمومية، ويمكنه تحمل تيار الحمل الكلي.

يسمى العامل المساعد بالكونتاكتور، حيث يمكن توصيل جميع الأحمال المراد تشغليها على هذا الكونتاكتور، حيث يعمل جهاز مراقبة الجهد على التحكم في وصل أو فصل التيار عن ملف الكونتاكتور بناءً على حالة جهد الشبكة العمومية.

ومنه يستقبل الكونتاكتور الإشارة، وبناءً على ذلك يعمل على وصل أو فصل نقاط تلامسه الرئيسية، بالتالي يفصل تيار الشبكة المغذي للانفرتر.

ويتم اختيار تيار الكونتاكتور بحيث يكون أعلى بنسبة 30% إلى 60% من تيار الحمل، وقد يضعه الفنين والمهندسين ضعف تيار الحمل.

اقرأ أيضاً: جهاز الحماية من نقص الفازات وتغيير الجهد

وظيفة الاوفرلود

الاوفرلود (بالإنجليزية: OverLoad) هو جهاز حماية مهم جداً في حماية النظام الشمسي من أي زيادة في تيار الحمل، فهو يفصل كافة الأحمال المتصلة بالنظام الشمسي بمجرد إضافة حمل يفوق قدرة النظام الشمسي.

بمعنى إذا قمت بتركيب نظام شمسي لتشغيل ثلاجة واحدة بقدرة معنية فقط، وبعد فترة من الزمن قمت بتشغيل ثلاجة ثانية على النظام، فإن الاوفرلود سوف يفصل فوراً لكي يحمي الانفرتر والنظام الشمسي.

ويوضع الاوفرلود على خرج الانفرتر المغذي للأحمال الكهربائية المنزلية مع قاطع كهربائي متردد، ويتم ضبط قيمة الاوفرلود بحيث يكون أعلى بنسبة تتراوح من 5% إلى 10% من تيار الحمل الكلي.

اقرأ أيضاً: طريقة توصيل الاوفرلود

مخطط توصيل حمايات النظام الشمسي

ملاحظة: هناك حمايات أخرى مثل: فيوزات التيار المستمر المخصصة للنظام الشمسي، وجهاز الحماية من الصواعق، لم يتم ذكرها لأننا قمنا بشرح الحمايات الموجودة بلوحة الحمايات فقط، والتي تم تصميمها بواسطة مهندسين متخصصين بالمجال، وتنفيذها بأيدي فنين محترفين في تركيب نظام الطاقة الشمسية .

سنوفيكم بشرح مفصل حول فيوزات التيار المستمر المخصصة للطاقة الشمسية، والتي تحمي الألواح الشمسية والبطاريات من أعطال الكهرباء.

اقرأ أيضاً: قراءة داتا شيت انفرترات فولترونيك

المصادر والمراجع

• فولتيات
• electric automation