Zabezpieczenia AC/DC w instalacjach PV – jak dobrać odpowiednio

Prawidłowy dobór zabezpieczeń AC i DC w instalacjach fotowoltaicznych to jeden z najważniejszych elementów pracy instalatora. Ochrona przepięciowa, zabezpieczenia nadprądowe, właściwe przekroje przewodów oraz poprawny montaż decydują o bezpieczeństwie systemu, jego niezawodności i żywotności. Ten przewodnik krok po kroku wyjaśnia, jak dobrać zabezpieczenia AC/DC zgodnie z dobrą praktyką instalatorską.

1. Różnice między zabezpieczeniami AC i DC w instalacjach PV

Zabezpieczenia po stronie AC i DC pełnią podobną funkcję, jednak różnią się budową i sposobem działania. Wynika to z charakteru prądu stałego oraz specyfiki pracy modułów PV.

1.1. Zabezpieczenia po stronie DC (stringi PV)

Prąd stały jest trudniejszy do rozłączania ze względu na brak naturalnych przejść przez zero. Dlatego po stronie DC stosuje się komponenty odporne na łuk elektryczny, o wyższej wytrzymałości izolacji i specyfikacji dedykowanej do wysokich napięć DC.

Typowe zabezpieczenia DC:

• wyłączniki nadprądowe DC (MCB DC)
• bezpieczniki topikowe DC
• odłączniki DC
• ograniczniki przepięć DC (SPD typu 1, typu 2, typu 1+2)

1.2. Zabezpieczenia po stronie AC

Po stronie AC instalacja PV pracuje jak standardowy obwód elektryczny. Jednak specyfika falowników wymaga stosowania urządzeń zgodnych z ich parametrami pracy.

Typowe zabezpieczenia AC:

• wyłączniki nadprądowe MCB
• wyłączniki różnicowoprądowe RCD
• ograniczniki przepięć AC typu 2 lub typu 1+2
• zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe sieci

2. Zabezpieczenia DC – co instalator musi wiedzieć

2.1. Ograniczniki przepięć DC (SPD DC)

Ograniczniki przepięć DC chronią moduły i falownik przed przepięciami pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych oraz impulsów indukowanych w przewodach. Ich dobór zależy od rodzaju budynku, odległości między panelami a falownikiem oraz rodzaju pokrycia dachowego.

Dobór SPD zależy od:

• obecności instalacji odgromowej LPS
• odległości moduły–falownik
• poziomu zagrożenia wyładowaniami
• napięcia roboczego stringu

Najczęściej stosowane typy SPD DC:

• Typ 1 – dla obiektów z instalacją odgromową LPS
• Typ 2 – dla standardowych instalacji bez LPS na dachach niemetalowych
• Typ 1+2 – dla instalacji komercyjnych i budynków o podwyższonym ryzyku

Warto zwrócić uwagę, że w przypadku instalacji PV montowanych na pokryciach metalowych, takich jak blachodachówka czy blacha trapezowa, ryzyko indukowanych przepięć znacząco rośnie. Metalowa powierzchnia działa jak kolektor impulsów elektromagnetycznych w czasie wyładowań atmosferycznych, nawet jeśli budynek nie posiada instalacji odgromowej. W praktyce instalatorskiej oznacza to, że na dachach metalowych zaleca się stosowanie SPD DC typu 1+2.

Ograniczniki powinny być montowane możliwie blisko wejścia przewodów do budynku lub przy falowniku, a połączenia ochronne powinny być jak najkrótsze.

2.2. Zabezpieczenia nadprądowe DC

Zabezpieczenia nadprądowe DC chronią przewody i moduły przed skutkami zwarć oraz przeciążeń. Stosuje się je szczególnie przy równoległym łączeniu stringów.

Zasady doboru:

• prąd znamionowy: około 1,25 × Isc modułu
• zabezpieczenie powinno rozłączać obie żyły plus i minus
• zdolność wyłączalna dostosowana do napięcia DC (600–1500 V DC)

2.3. Odłącznik DC

Część falowników ma wbudowany odłącznik DC, ale w większych instalacjach oraz przy długich trasach kablowych zaleca się stosowanie dodatkowego rozłącznika DC przy wejściu przewodów do budynku.

3. Zabezpieczenia AC – ochrona po stronie falownika

3.1. Wyłączniki nadprądowe AC (MCB)

Wyłączniki nadprądowe AC dobiera się zgodnie z prądem wyjściowym falownika i przekrojem przewodów. Przykładowo falownik trójfazowy 10 kW generuje ok. 14,5 A, więc stosuje się MCB 16 A o charakterystyce C.

3.2. Wyłączniki różnicowoprądowe (RCD)

W instalacjach PV nie stosuje się RCD typu AC. Dla większości falowników beztransformatorowych wymagane są RCD typu A, a w niektórych przypadkach typu B. Zawsze należy stosować typ zgodny z instrukcją producenta falownika.

3.3. Ograniczniki przepięć AC (SPD AC)

W standardowych instalacjach stosuje się SPD AC typu 2, natomiast w budynkach z instalacją odgromową – SPD typu 1+2. Najlepiej montować je w głównej rozdzielnicy budynku.

4. Dobór przekrojów przewodów w instalacji PV

4.1. Przewody DC

Wymagania:

• podwójna izolacja
• odporność UV
• dedykowane przewody solarne

Najczęściej stosowane przekroje:

• 4 mm² – standard mikroinstalacji
• 6 mm² – przy długich trasach kablowych

4.2. Przewody AC

Przykładowe wartości:

• 3×4 mm² – falowniki jednofazowe i małe trójfazowe
• 5×6 mm² lub 5×10 mm² – większe systemy

5. Najczęstsze błędy instalatorskie

• stosowanie zabezpieczeń AC po stronie DC
• montaż RCD typu AC z falownikami beztransformatorowymi
• brak SPD DC przy długich przewodach
• zbyt mały przekrój przewodów
• mieszanie złączy różnych producentów
• nieprawidłowy montaż SPD (złe uziemienie, długie przewody)

6. Dobre praktyki

montażowe

• prowadzenie tras AC i DC osobno
• stosowanie krótkich połączeń ochronnych przy SPD
• czytelne oznaczanie polaryzacji
• kontrola momentów dokręcania
• okresowe przeglądy instalacji PV

7. Podsumowanie

Prawidłowy dobór zabezpieczeń AC/DC to podstawa bezpiecznej instalacji fotowoltaicznej. Właściwie dobrane komponenty ograniczają ryzyko przepięć, zwarć, uszkodzeń falownika oraz przegrzewania instalacji. Przemyślana konfiguracja zabezpieczeń to inwestycja w bezpieczeństwo, trwałość i niezawodność systemu PV na wiele lat.