GES DC Sigorta Seçimi: Kesit, Gerilim Düşümü ve Parafudr Hesabı

Güneş enerji santrali (GES) tasarımında en çok ihmal edilen kısım, dizilerle invertör arasındaki DC (Dogru Akım) tarafıdır. Bu tarafta gerilim yüksek, akım gün boyu süreklidir ve oluşan ark AC (Alternatif Akım) tarafına göre çok daha zor söner. Bu nedenle kablo kesiti, gerilim düşümü ve dc sigorta seçimi yanlış yapıldığında sonuç yalnızca üretim kaybı değil, doğrudan yangın riskidir.

Bu yazıda tek bir dizi (string) örneği üzerinden kesiti, %1-2 gerilim düşümü hedefini, kısa devre akımına (Isc) göre sigorta ve DC parafudr (aşırı gerilim koruma cihazı) seçimini sayısal olarak yapıyoruz. AC tarafındaki genel kesit mantığı için kablo kesit hesabını adım adım anlattığımız yazıya bakabilirsiniz; burada yalnızca DC tarafına ve onun kendine özgü kurallarına odaklanıyoruz.

Örnek dizinin elektriksel değerleri

Hesabı somutlaştırmak için tipik bir modülün standart test koşulu (STC) değerlerini alalım ve 18 modülü seri bağlayalım:

BüyüklükModül (STC)18 modül seri (string)
Açık devre gerilimi (Voc)49,5 V891 V
Maksimum güç gerilimi (Vmp)41,8 V752 V
Kısa devre akımı (Isc)13,9 A13,9 A
Maksimum güç akımı (Imp)13,0 A13,0 A

Seri bağlamada gerilimler toplanır, akım sabit kalır. Kritik nokta şu: Voc soğukta artar. Yaklaşık −10 °C’de Voc yaklaşık %8 yükselir, yani 891 × 1,08 ≈ 962 V olur. 1000 V anma gerilimli bir sistemde bile bu pay dardır ve parafudrun sürekli çalışma gerilimi (Ucpv) seçiminde bu düzeltilmiş değeri esas almak gerekir.

DC kablo kesiti ve %1-2 gerilim düşümü hedefi

6 mm² bakır DC string kablosunda gerilim düşümü hesap adımları
Tek yön 40 m, 13 A ve 6 mm² için gidiş-dönüş iletken üzerindeki gerilim düşümü; hedef %1’in altı.

DC string kablosunda tek yön mesafe değil, gidiş-dönüş toplam iletken uzunluğu (2·L) hesaba girer. Gerilim düşümü şöyle yazılır:

ΔU = 2 · ρ · L · I / A

Bakır için ρ ≈ 0,0175 Ω·mm²/m alınır. Örneğimizde invertöre tek yön mesafe 40 m, akım Imp = 13 A ve seçilen kesit 6 mm² (PV çift izoleli, güneş kablosu) olsun. Hesabı aşağıdaki şema yapıyor.

Hedefimiz nettir: bir dizide gerilim düşümü ideal olarak %1’in altında, dizi-invertör toplamında en fazla %2-3 kalmalıdır. %1’in üzerine çıkıldığında yıl boyunca sessiz bir enerji kaybı birikir; kesit bir kademe büyütmek bu kaybı geri kazandırır. Kesit küçültme cazip gelse de DC tarafında akım sürekli olduğu için kayıp da süreklidir.

Kısa devre akımına göre DC sigorta seçimi

DC sigorta, string’in kendi arızasında değil, çoklu paralel string’lerde bir string kısa devre olduğunda diğer string’lerin ters yönde beslediği akımı kesmek için vardır. Bu yüzden 1-2 paralel string’te çoğunlukla sigortaya gerek yoktur; genel kural, üç ve daha fazla paralel string’te her string’e ayrı sigorta koymaktır.

Seçim, IEC 62548 (PV dizi tasarımı) ve gPV sigortalar için IEC 60269-6’ya dayanır. Anma akımı (In) şu aralıkta seçilir:

1,5 · Isc ≤ In ≤ 2,4 · Isc   ve   In ≤ modül maks. seri sigorta değeri

Örneğimizde 1,5 × 13,9 = 20,85 A ve 2,4 × 13,9 = 33,4 A. Bu aralıkta standart bir değer olarak 25 A gPV sigorta uygundur; modül veri sayfasındaki maksimum seri sigorta değerinin (tipik 25-30 A) altında kalması da sağlanmalıdır. Ayrıca sigortanın DC anma gerilimi, düzeltilmiş sistem geriliminden (bizde ≈ 962 V) büyük olmalı; 1000 V veya 1100 V DC anma değerli gPV sigorta tercih edilir. AC sigortalarının bu ark söndürme kabiliyeti yoktur, DC devrede kesinlikle kullanılmamalıdır.

DC parafudr (SPD) seçimi

Tip 1 ve Tip 2 DC parafudr seçim kriterlerinin karşılaştırması
Yıldırımlık varlığına göre tip seçimi; 10 m üzeri kablo mesafesinde her iki uca parafudr konur.

DC parafudr seçimi iki standarda dayanır: PV parafudrları için IEC 61643-31 ve yıldırımdan korunma için IEC 62305. Sürekli çalışma gerilimi şu koşulu sağlamalıdır:

Ucpv ≥ 1,2 · Voc(string)

Örneğimizde 1,2 × 891 ≈ 1069 V çıkar; bu nedenle Ucpv ≥ 1100 V olan bir parafudr seçilir. Cihazın tipi ise sahadaki yıldırımdan korunma tesisatına (LPS) göre belirlenir:

  • Tesiste dış yıldırımlık (LPS) varsa ve diziler koruma bölgesindeyse, doğrudan yıldırım darbe akımına (10/350 µs, Iimp ile ifade edilir) dayanacak Tip 1 parafudr gerekir.
  • LPS yoksa, indüklenen aşırı gerilimlere karşı 8/20 µs darbe akımına (In) göre seçilen Tip 2 parafudr invertörün DC girişine konur.

Önemli bir uygulama kuralı: dizi çıkışı ile invertör arası kablo uzunluğu 10 metreyi aşıyorsa, parafudr hem dizi tarafına (birleştirme kutusu) hem de invertör girişine, yani her iki uca konmalıdır. Aşağıdaki karşılaştırma iki tipi özetliyor.

Uygulama ve sık yapılan hatalar

  • AC sigorta ya da AC parafudru DC devrede kullanmak: ark sönmez, cihaz patlar.
  • Kesiti sadece akıma göre seçip gerilim düşümünü kontrol etmemek.
  • Voc’u soğuk düzeltmesi yapmadan almak; kışın sabah invertör girişini aşan gerilim.
  • Parafudr topraklama iletkenini uzun ve kıvrımlı çekmek; koruma etkisini yitirir, iletken kısa ve düz olmalıdır.
  • İki paralel string’te gereksiz sigorta koyup, sekiz string’te sigortasız birleştirmek.

DC tarafı, GES’in en sessiz ama en riskli bölgesidir. Kesit, sigorta ve parafudr seçimini projeye özel doğrulatmak isterseniz, dizi değerlerinizle birlikte bize ulaşın; hesabı birlikte çıkaralım.

GES DC tarafınızda kesit, sigorta ve parafudr seçimini standarda uygun doğrulatmak için dizi değerlerinizle birlikte teklif isteyin; hesabı proje bazında çıkaralım.

📩 dc sigorta seçimi ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

📧 Teklif ve talepleriniz için: info@electricistanbul.com
🌐 WhatsApp: +90 537 398 12 15

Paylaş