DC-разъединитель и быстрое отключение панелей: что обесточивается, а что нет

Поворот ручки DC-выключателя на инверторе отключает инвертор от панелей — и только. Кабель от кровли до этой ручки остаётся под полным напряжением стринга, пока на панели падает свет: сотни вольт постоянного тока, которые нельзя выключить рубильником в щите. Чтобы обесточить трассу внутри дома, нужен выносной разъединитель у ввода кабеля в здание. Чтобы снять высокое напряжение с самой кровли — устройства отключения на каждой панели. Ниже — что именно даёт каждый уровень и как подобрать аппарат.

Что остаётся под напряжением: разбор по действиям

Что сделали	Инвертор	Кабель от ввода в дом до инвертора	Кровля: кабели и панели
Отключили автомат на стороне 230 В или пропала сеть	Сетевой останавливается; вход постоянного тока под напряжением	Напряжение холостого хода стринга	Напряжение холостого хода
Повернули DC-выключатель на инверторе	Вход отключён; конденсаторы разряжаются ещё несколько минут — время указано в руководстве	Под напряжением вплоть до клемм выключателя	Под напряжением
Отключили выносной разъединитель у ввода	Отключён	Обесточен	Под напряжением до самого разъединителя
Сработало отключение на уровне панелей	Отключён	Безопасное низкое напряжение	Проводка между панелями — низкое напряжение; каждая панель на своих выводах по-прежнему даёт 30–50 В
Ночь	У гибридного батарея и резервный выход остаются в работе	Близко к нулю, но обращаются как с цепью под напряжением	То же: рассвет, прожектор или луна напряжение возвращают

Две вещи из таблицы забывают чаще всего. Первая: при отключении сети напряжение на панелях не падает, а растёт — нагруженный стринг работает в точке максимальной мощности, а разгруженный уходит в холостой ход, примерно на 20 % выше. Вторая: у гибридной станции есть ещё один источник — батарея. Пока не отключён её выключатель, шины постоянного тока и резервный выход инвертора остаются под напряжением даже в темноте.

Как подобрать разъединитель: расчёт

Разъединитель выбирают по самому высокому напряжению, которое стринг может выдать, и по току короткого замыкания с запасом. Возьмём стринг из 12 панелей с паспортными значениями: напряжение холостого хода 39,5 В, ток короткого замыкания 14,0 А, температурный коэффициент напряжения −0,25 %/°C.

• Паспортные значения даны для 25 °C. Расчётный мороз примем −25 °C, разница 50 °C.
• Напряжение одной панели на морозе: 39,5 × (1 + 0,0025 × 50) = 39,5 × 1,125 ≈ 44,4 В.
• Стринг: 44,4 × 12 ≈ 533 В. Это и есть напряжение, которое аппарат обязан разорвать.
• Ток: 14,0 × 1,25 = 17,5 А. Ближайшие номиналы вверх — 25 или 32 А.

Теперь важная оговорка. У разъединителя постоянного тока номинальный ток зависит от напряжения и от схемы соединения полюсов: один и тот же аппарат может быть рассчитан на 32 А при 600 В и на заметно меньший ток при 1 000 В. В паспорте это дано таблицей, и смотреть нужно в строку своего напряжения, а не на крупную цифру на корпусе. Вторая поправка — температура: в уличном боксе на солнце внутри легко бывает 60 °C, и допустимый ток снижается по графику из того же паспорта. Почему стринг считают по морозу, а не по паспорту панели, подробно разобрано в уроке о расчёте стринга по напряжению.

Разъединитель, автомат, предохранитель и коннектор: кто что умеет

Аппарат	Для чего	Чего не умеет
Выключатель-разъединитель постоянного тока	Отключить цепь под рабочим током и дать надёжный разрыв; рукоятку можно запереть в отключённом положении	Не защищает от сверхтока: расцепителя у него нет
Автоматический выключатель постоянного тока	Защита от сверхтока и короткого замыкания, например в цепи батареи	В стринге панелей почти бесполезен: ток короткого замыкания близок к рабочему. Часть моделей чувствительна к полярности подключения
Предохранитель с характеристикой для панелей	Защита стринга от обратного тока, когда в параллель соединены три стринга и больше	Не коммутационный аппарат: держатель под нагрузкой не открывают
Коннектор MC4	Соединение кабелей	Не рассчитан на размыкание под током: дуга сожжёт контакт и руку
Автомат для переменного тока	Цепи 230/400 В	В цепи постоянного тока дугу не гасит. Ставить нельзя

Способность аппарата отключать нагрузку описывает категория применения на шильдике. DC-21 означает коммутацию активной нагрузки с умеренными перегрузками. Для фотоэлектрических цепей введены отдельные категории: DC-PV1 — для цепей, где значительных сверхтоков и обратного тока быть не может (одиночный стринг), DC-PV2 — где возможны сверхтоки и ток в обоих направлениях (несколько стрингов в параллель, батарея). Аппарат без категории для постоянного тока и без указанного напряжения в схему панелей не ставят, какой бы ток ни был написан на корпусе. Как аппараты размещаются в щите станции, показано в уроке о щите солнечной станции; сами аппараты — в разделе автоматических выключателей.

Выносной разъединитель: где ставить и чем он платит

Смысл выносного разъединителя — обесточить кабель, который идёт по дому: через чердак, перекрытия, шахту. Поэтому ставят его как можно ближе к точке ввода кабеля в здание, в доступном месте, с понятной надписью. Варианты исполнения:

• Ручной в уличном боксе на стене у ввода. Просто и надёжно, но в аварии до него нужно дойти.
• С дистанционным расцепителем («пожарный выключатель»). Аппарат стоит у массива и удерживается во включённом положении, пока есть напряжение сети. Обесточили дом — разъединитель отключился сам, и трасса постоянного тока внутри здания безопасна. Отдельная кнопка у входа делает то же вручную.

Цена решения — дополнительные контакты в цепи и бокс на улице. Каждый контакт — возможное место нагрева, а бокс, в который попала вода, сам становится источником аварии. Поэтому правила жёсткие: степень защиты оболочки для улицы, кабельные вводы только снизу, бокс в тени или под козырьком, клеммы затянуты с моментом из паспорта, внутри нет ничего лишнего. Если инвертор висит на наружной стене прямо под кровлей и кабель в дом не заходит, выносной разъединитель мало что добавляет — встроенного достаточно.

Отключение на уровне панелей и оптимизаторы

Разъединитель у ввода не решает главной проблемы пожарных: кровля остаётся под напряжением. Её решают устройства, которые стоят под каждой панелью или парой панелей.

• Устройства быстрого отключения. В работе пропускают ток насквозь. Передатчик у инвертора посылает по силовому кабелю сигнал «разрешено», и пока он есть, панели соединены в стринг. Пропала сеть или нажата кнопка — сигнал исчез, каждое устройство отключает свою панель, и напряжение в проводке падает до безопасного уровня за время, указанное в паспорте.
• Оптимизаторы. Делают то же попутно: при остановленном инверторе у ряда производителей каждый оптимизатор выдаёт около вольта, и стринг из 20 панелей имеет около 20 В вместо 800. Подробнее — в уроке об оптимизаторах мощности.
• Микроинверторы. Высокого постоянного напряжения на кровле нет вообще: с крыши уходит 230 В переменного тока, которое отключается автоматом.

Плата за это — электроника на крыше под каждой панелью и вдвое больше коннекторов. Для стринга из 12 панелей это 12 устройств и 24 дополнительные пары контактов, каждая из которых должна быть обжата и защёлкнута без ошибок. Честный вывод такой: для частного дома с короткой наружной трассой это необязательная опция. Она оправдана, когда кабель постоянного тока идёт через жилые помещения или деревянный чердак, на общественных зданиях и там, где её требует проект, страховая компания или пожарный надзор — см. урок о пожарной безопасности крышной станции.

Порядок безопасного отключения станции

Общий принцип: сначала снять нагрузку, потом размыкать постоянный ток, потом проверять прибором. Точная последовательность для конкретной модели — в руководстве инвертора; ниже — логика.

1. Отключить автомат инвертора со стороны сети и автомат резервного выхода. Сетевой инвертор остановится, ток стрингов упадёт до нуля.
2. Повернуть DC-выключатель инвертора в положение «отключено».
3. У гибридной станции — отключить выключатель батареи: сначала на батарее или в батарейном щитке, как указано в её руководстве.
4. Отключить выносной разъединитель, если он есть, и запереть рукоятку или повесить табличку.
5. Выждать время разряда конденсаторов, указанное в руководстве.
6. Проверить отсутствие напряжения вольтметром с пределом не ниже 1 000 В постоянного тока и исправными щупами — на клеммах, с которыми будете работать. Перед этим убедиться в исправности прибора на заведомо живой цепи.
7. Перед размыканием любого коннектора на стороне панелей проверить клещами, что ток равен нулю.

Для работ на самой кровле отключить напряжение нельзя — можно только убрать ток. Работают в диэлектрических перчатках, изолированным инструментом, вдвоём; разомкнутые концы стрингов закрывают заглушками. Подписи на разъединителе, щите и трассе, по которым другой человек через пять лет поймёт, что отключает каждая ручка, разобраны в уроке о маркировке кабелей и стрингов.

Типичные ошибки

• Автомат для переменного тока в стринге. Отключается без нагрузки и потому годами не вызывает подозрений — до первого отключения под током.
• Аппарат подобран по рабочему напряжению. Стринг, который летом работает примерно на 400 В, на морозе без нагрузки даёт 533 В; разъединитель на 500 В окажется за пределом именно зимой.
• Ток взят по крупной цифре на корпусе без таблицы «ток — напряжение — схема полюсов».
• Разрывается один полюс. Второй остаётся соединён с массивом, и при любой утечке на землю «отключённый» кабель оказывается под напряжением.
• Бокс на солнце с вводами сверху. Перегрев летом, вода осенью.
• Работа на кровле в расчёте на выключатель инвертора. Он к кровле отношения не имеет.
• У гибрида забыли батарею. Панели отключены, а на шинах инвертора — напряжение батареи и ток короткого замыкания в тысячи ампер.
• Нет надписей. Пожарный или электрик из другой организации не знает, что на доме есть второй источник.

Частые вопросы

Если в инверторе есть свой DC-выключатель, нужен ли ещё один?

Для обслуживания самого инвертора — нет. Отдельный аппарат нужен, когда кабель проходит по зданию и его хочется обесточивать у ввода, когда инвертор без встроенного выключателя или когда этого требует проект.

Можно ли накрыть панели плёнкой, чтобы снять напряжение?

Непрозрачное укрытие действительно убирает напряжение, но на скатной кровле его трудно закрепить, а ветер срывает за минуты. Как плановый способ обесточивания это не работает; как дополнительная мера при замене панели на земле — да.

Опасно ли напряжение стринга в пасмурный день?

Да. Напряжение холостого хода почти не зависит от освещённости: в сумерках и под сплошной облачностью стринг выдаёт большую часть своих вольт. Падает ток, а не напряжение.

Разъединитель сработал или отключён — можно разбирать коннекторы на крыше?

Тока в разомкнутой цепи нет, поэтому дуги при размыкании не будет, но оба конца каждого коннектора остаются под напряжением относительно друг друга и, при утечке, относительно земли. Перчатки и заглушки обязательны.

Урок модуля «Электрика и защита». Что делать, если отключённый кабель всё равно «кусается» относительно земли, — в уроке об ошибке изоляции массива.