सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) बिजली उत्पादन प्रणालियों के तेजी से विकास के साथ, आवासीय छतों, बिजली संयंत्रों और औद्योगिक/वाणिज्यिक परियोजनाओं में एचवीडीसी डिजाइनों का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। फ़्यूज़ पीवी सिस्टम की सर्किट सुरक्षा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। इसका मुख्य कार्य ओवरकरंट या शॉर्ट सर्किट दोष की स्थिति में सर्किट को तुरंत बाधित करना है, ताकि उपकरण क्षति और सुरक्षा घटनाओं को रोका जा सके। हालाँकि, कुछ उपयोगकर्ता गलती से यह मान लेते हैं कि मानक एसी फ़्यूज़{{4}जो सस्ते हैं{{5}का उपयोग फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के लिए विशेष फ़्यूज़ के विकल्प के रूप में किया जा सकता है। व्यवहार में, यह महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिम पैदा करता है और सुरक्षा विफलताओं, उपकरण क्षति और यहां तक कि आग का कारण बन सकता है।
तो क्यों न पीवी फ़्यूज़ को मानक प्रत्यावर्ती धारा फ़्यूज़ से बदल दिया जाए? इस पेपर में कार्य सिद्धांत, प्रदर्शन आवश्यकताओं और संबंधित मानकों का विस्तार से विश्लेषण किया जाएगा।
पीवी प्रणाली डीसी का उपयोग करती है
पीवी असेंबली प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करती है; असेंबली स्ट्रिंग और चेसिस के संयोजन से लेकर इन्वर्टर के इनपुट स्तर तक पूरे सर्किट में करंट डीसी रहता है।
इसके बजाय, मानक एसी फ़्यूज़ को करंट (एसी) की विद्युत विशेषताओं के आधार पर एसी वितरण प्रणालियों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
AC की मुख्य विशेषताओं में से एक करंट की बदलती दिशा है, जो प्रति सेकंड कई बार "शून्य" से होकर गुजरती है। उदाहरण के लिए, 50 हर्ट्ज़ पर, धारा प्रति सेकंड 100 गुना से अधिक हो सकती है। जब एक सर्किट फ्यूज हो जाता है, जब करंट शून्य से होकर गुजरता है, तो चाप स्वाभाविक रूप से बुझ जाता है, इसलिए एसी फ्यूज में चाप बुझाने की व्यवस्था अपेक्षाकृत सरल होती है।
इसके विपरीत, DC में प्राकृतिक शून्य -बिंदु प्रतिच्छेदन का अभाव है और वर्तमान दिशा समान रहती है। शॉर्ट सर्किट के दौरान, चाप बना रहेगा, जिसके लिए फ़्यूज़ को करंट को तुरंत काटने के लिए एक विशेष चाप बुझाने वाली संरचना पर भरोसा करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, पीवी सिस्टम को फ़्यूज़ की आवश्यकता होती है
डीसी अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया।
एसी आर्क की तुलना में डीसी आर्क को बुझाना कठिन है
यही मूल कारण है कि मानक एसी फ़्यूज़ फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ को प्रतिस्थापित नहीं कर सकते हैं।
जब फ़्यूज़ के आंतरिक घटक पिघलते हैं, तो दोनों सिरों के बीच एक उच्च तापमान चाप बनता है। एसी के दौरान, आर्क को स्वाभाविक रूप से बुझाया जा सकता है क्योंकि करंट बार-बार शून्य हो जाता है।
हालाँकि, डीसी प्रणाली में चाप अभी भी मौजूद है, जो कई हजार डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुंच सकता है और बहुत अधिक गर्मी जारी कर सकता है। यदि फ़्यूज़ में पर्याप्त आर्क बुझाने की क्षमता नहीं है, तो निम्नलिखित समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं:
चाप जलता रहता है, जिससे सर्किट वास्तव में बाधित होने से बच जाता है।
फ़्यूज़ फट जाते हैं या फट भी जाते हैं;
आसपास की इन्सुलेशन सामग्री जल गई;
कंबाइनर बॉक्स या बिजली वितरण कैबिनेट में आग लगाएं;
इनवर्टर और पीवी घटक जैसे उपकरण क्षतिग्रस्त हो गए हैं।
इसलिए, पीवी फ़्यूज़ को आमतौर पर क्वार्ट्ज रेत, उच्च शक्ति वाले सिरेमिक शेल से बुझाया जाता है, और डीसी आर्क के तेजी से और सुरक्षित शमन को सुनिश्चित करने के लिए फ़्यूज़ तत्व की संरचना को अनुकूलित किया जाता है।
फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ में उच्च डीसी वोल्टेज रेटिंग होती है।
पीवी सिस्टम के लिए सामान्य वोल्टेज स्तरों में शामिल हैं:
600V डीसी
1000V डीसी
1500V डीसी
इसके विपरीत, एक मानक एसी फ़्यूज़ की वोल्टेज रेटिंग आम तौर पर होती है:
250V ए.सी
400V ए.सी
500V ए.सी
690V ए.सी
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एसी वोल्टेज रेटिंग सीधे डीसी वोल्टेज रेटिंग के बराबर नहीं है।
उदाहरण के लिए, 690V के रेटेड करंट वाला एक AC फ़्यूज़ केवल 250V से 400V DC का सामना कर सकता है। यदि 1000V या 1500V पीवी सिस्टम में स्थापित किया गया है, तो फ़्यूज़ सुरक्षा प्रदान नहीं कर सकता है, क्योंकि फ़्यूज़ उच्च वोल्टेज डीसी चाप को बाधित नहीं कर सकता है, भले ही फ़्यूज़ तत्व स्वयं पिघल जाए।
इसलिए, पीवी सिस्टम को पीवी अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए फ़्यूज़ की आवश्यकता होती है, और इसकी डीसी वोल्टेज रेटिंग को सिस्टम आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।
फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ की सुरक्षात्मक विशेषताएँ सौर ऊर्जा प्रणालियों के लिए अधिक उपयुक्त हैं।
सौर सरणियों में अद्वितीय आउटपुट विशेषताएँ होती हैं।
उदाहरण के लिए:
सौर विकिरण के साथ धारा में लगातार उतार-चढ़ाव होता रहता है।
आउटपुट करंट सुबह/शाम, बादल और धूप वाले दिनों के बीच बदलता रहता है;
जब कई तार समानांतर होते हैं, तो बैकफ्लो हो सकता है;
भ्रंश धाराएँ अधिक समय तक बनी रहती हैं।
पीवी फ़्यूज़ की समय{{0}प्रवाह विशेषताएँ विशेष रूप से इन परिचालन स्थितियों के लिए डिज़ाइन की गई हैं; वे विफलता की स्थिति में त्वरित प्रतिक्रिया देते हुए सामान्य ऑपरेशन के दौरान वर्तमान उतार-चढ़ाव का सामना कर सकते हैं।
मानक एसी फ़्यूज़ मुख्य रूप से एसी लोड के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और पीवी डीसी सिस्टम में अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं, जिससे दो संभावित समस्याएं पैदा होती हैं:
सामान्य ऑपरेशन के दौरान ट्रिपिंग (उड़ाना) दुर्घटनाएँ;
खराबी के दौरान प्रतिक्रिया में देरी या काम करने में असमर्थता।
ये दोनों स्थितियाँ पीवी सिस्टम के स्थिर संचालन को प्रभावित कर सकती हैं। पीवी विशिष्ट अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुसार फ़्यूज़ करता है
फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए फ़्यूज़ को अंतरराष्ट्रीय मानकों के अनुरूप होना चाहिए, जैसे:
IEC 60269-6 (निम्न-वोल्टेज फ़्यूज़-सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों की सुरक्षा करने वाले फ़्यूज़)
यूएल 248-19 (फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ के लिए मानक)
ये मानक डीसी टूटने की क्षमता, तापमान वृद्धि, स्थायित्व, चाप बुझाने के प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए सख्त आवश्यकताओं को सामने रखते हैं।
इसके विपरीत, मानक एसी फ़्यूज़ एसी वितरण मानकों के अनुसार डिज़ाइन किए गए हैं और अभी तक पीवी सिस्टम के ऑपरेटिंग वातावरण द्वारा मान्य नहीं किए गए हैं और इसलिए पीवी सिस्टम की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं।
मानक एसी फ़्यूज़ का उपयोग करने के जोखिम
लागत कम करने के लिए फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ को मानक एसी फ़्यूज़ से बदलने से निम्नलिखित जोखिम हो सकते हैं:
डीसी फॉल्ट करंट को बाधित नहीं किया जा सकता;
बिजली का निरंतर प्रवाह, जिससे फ़्यूज़ क्षतिग्रस्त हो जाता है;
संयोजन बॉक्स के अंदर उच्च तापमान का जलना;
पीवी घटकों और इनवर्टर का अत्यधिक वर्तमान तनाव;
सिस्टम डाउनटाइम और रखरखाव लागत में वृद्धि;
भारी और बहुत बड़ी विद्युत आग से छिपा खतरा, व्यक्ति और संपत्ति की सुरक्षा को खतरे में डालता है।
पीवी सिस्टम में कुल निवेश को ध्यान में रखते हुए, फ़्यूज़ की लागत नगण्य है, लेकिन वे सुरक्षा सुरक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। खरीद लागत की थोड़ी सी राशि बचाने के लिए गलत उत्पाद चुनने से अक्सर बड़े आर्थिक नुकसान होते हैं।
पीवी फ़्यूज़ का सही चयन कैसे करें?
पीवी प्रणाली के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, चयन प्रक्रिया में निम्नलिखित को प्राथमिकता दी जानी चाहिए:
रेटेड वोल्टेज: सिस्टम के अधिकतम डीसी वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 1000V डीसी या 1500V डीसी) से कम नहीं होना चाहिए।
रेटेड करंट: शॉर्ट सर्किट करंट (आईएससी), समानांतर स्ट्रैंड की संख्या और फोटोवोल्टिक असेंबली के डिज़ाइन मार्जिन के आधार पर।
क्रशिंग क्षमता: सिस्टम में अधिकतम संभावित फॉल्ट करंट की आवश्यकता को पूरा किया जाना चाहिए।
मान्यता मानदंड: उन उत्पादों को प्राथमिकता दें जो IEC 60269-6, 248-19 और अन्य को पूरा करते हैं और प्रमाणित हैं।
पर्यावरणीय अनुकूलनशीलता: उच्च/निम्न तापमान, आर्द्रता, नमक धुंध आदि जैसे अनुप्रयोग वातावरण पर विचार करें और ऐसे उत्पाद चुनें जो मौसम प्रतिरोधी हों। निष्कर्ष:
यद्यपि फोटोवोल्टिक (पीवी) फ़्यूज़ मानक एसी फ़्यूज़ के समान दिखते हैं, डिज़ाइन सिद्धांतों, अनुप्रयोग वातावरण और प्रदर्शन आवश्यकताओं में मूलभूत अंतर हैं। क्योंकि पीवी सिस्टम उच्च वोल्टेज डीसी करंट के तहत संचालित होता है, डीसी आर्क आग बुझाने की क्षमता, विखंडन क्षमता, रेटेड वोल्टेज आदि की आवश्यकताएं सख्त हैं। मानक एसी फ़्यूज़ इन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं, और मानक एसी फ़्यूज़ का उपयोग न केवल प्रभावी सुरक्षा प्रदान नहीं करता है, बल्कि गंभीर सुरक्षा जोखिम भी पैदा करता है।
पीवी बिजली संयंत्रों के निर्माण, संचालन और रखरखाव के दौरान, फोटोवोल्टिक (पीवी) के लिए विशेष फ़्यूज़ को प्रासंगिक मानकों के अनुसार और सिस्टम के वोल्टेज, वर्तमान और संचालन के अनुसार चुना जाना चाहिए। केवल सही सुरक्षात्मक उपकरण का उपयोग करके ही पीवी सिस्टम लंबे समय तक सुरक्षित और स्थिर रूप से काम कर सकता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
1. फोटोवोल्टिक फ़्यूज़ मानक एसी फ़्यूज़ के समान दिखते हैं। क्या यह विनिमेय है?
नहीं, जबकि कुछ उत्पादों के भौतिक आयाम समान हो सकते हैं, उनकी आंतरिक संरचना, आर्क डिज़ाइन और प्रदर्शन पैरामीटर अलग-अलग होते हैं; आप उन्हें केवल इसलिए आपस में नहीं बदल सकते क्योंकि वे एक जैसे दिखते हैं।
2. एसी सिस्टम की तुलना में डीसी सिस्टम की सुरक्षा करना कठिन क्यों है?
डीसी पासिंग के प्राकृतिक शून्य बिंदु की कमी का मतलब है कि विफलता के दौरान बना चाप जलता रहेगा; इसलिए, उन्नत चाप बुझाने की क्षमता वाले विशेष डीसी सुरक्षा तत्वों की आवश्यकता होती है।
