استاندارد IEC 61730 – الزامات ایمنی پنل های خورشیدی

1               هدف استاندارد:

تأمین بهره‌برداری ایمن الکتریکی و مکانیکی در طول عمر پیش‌بینی شده.

2               لزوم اجرا:

این استاندارد و سری دومش برای عقد قرارداد خرید تضمینی برق توسط ساتبا، از جمله استاندارد های لازم الاجرا ست.

3               کلاس های به کار بردن پنل ها:

بند سوم استانداردمان یک دسته بندی و کلاس بندی از پنل ها را ارائه می کند که می‌گوید: با توجه به سه پارامترِ ولتاژ، توان و در دسترس عموم بودن یا نبودنِ مزرعه خورشیدی چه کلاس ایمنی الکتریکی ای باید رعایت شود.

با بیان این نکته درک متن استاندارد بسیار ساده است:

کلاس A: ولتاژ بالاتر از ۵۰ ولت، توان بیشتر از ۲۴۰ وات، در دسترس عموم؛ کلاس ایمنی مورد نیاز Ⅱ

کلاس B: ولتاژ بالاتر از ۵۰ ولت، توان بیشتر از ۲۴۰ وات، محصور شده؛ کلاس ایمنی مورد نیاز 0

کلاس C: ولتاژ پایین‌تر از ۵۰ و توان کمتر از ۲۴۰ وات؛ کلاس ایمنی لازم Ⅲ

4               الزامات بدنه و ساختمان مدول:

طبق متن بند ۴ استاندارد، پنل ها باید:

1.    بتواند در شرایط محیطی AB8 طبق استاندارد IEC 60364-5-51 کار کند.

2.    از کارخانه که خارج می شوند، به صورت مونتاژ شده کامل باشد. یا مونتاژ مقدماتی انجام گرفته باشد و طوری باشد که برای مونتاژ نهایی مفاد همین استاندارد یعنی IEC 61730 را نقض نکند.

3.    اجزای مونتاژ نظیر جعبه ترمینال نیاز نیست حتما در کارخانه متصل شده باشد. با این قید که نصب نهایی نباید تبدیل به «دستکاری طراحی پنل» شود.

4.    اگر مدول نیاز به ارتباط و اتصال با مدول دیگری دارد باید طوری باشد که مونتاژ نهایی بدون نیاز به تغییر در ساختمان مدول اتفاق بیفتد.

5.    ساختمان پنل باید طوری باشد که در هنگام نصب پیوستگی هادی حفاظتی حفظ شود.

6.    اگر شل‌شدن یا چرخیدن یک قطعه بتواند باعث احتمال خطر آتش، شوک الکتریکی یا آسیب به اشخاص شود، خود طراحی باید مانع این اتفاق شود.

7.    صرفاً چون دو قطعه به هم فشار دارند و اصطکاکشان زیاد است، نمی‌توان گفت اتصال ایمن است.

8.    قسمت های قابل تنظیم سازه مدول درصورتی که ممکن است باعث آسیب به افراد یا آتش سوزی یا شوک الکتریکی شوند، باید با مکانیزم قفل کننده ای عرضه شوند.

9.    قسمت های فلزی در معرض رطوبت نباید به تنهایی یا در ترکیبی که موجب زنگ‌زدگی شود به کار برده شوند.

10.                    آهن یا فولاد نرم حتی بدون قرار گرفتن در معرض هوا هم باید برای محافظت از خوردگی روکش، رنگ یا لعاب شود.

5               مواد بسپاری (پلیمری):

5.1             چهار گروه بسپار ها:

1.    محفظه برای قسمت های برقدار (مثل جعبه تقسیم)

2.    محافظ برای قسمت های برقدار (مثل ترمینال ها)

3.    سطوح بیرونی (لایه رویی و زیرین)

4.    لایه های مانع

5.2             بسپار های بکار رفته به عنوان محفظه برای قسمت های برقدار باید:

1.    رتبه اشتعال پذیری 5V (بیان شده در استاندارد UL94) را احراز کنند. حالا یا از طریق دیتاشیت ماده اولیه یا از طریق آزمون شعله طبق استاندارد IEC 60695-1-1

2.    همین رتبه اشتعال پذیری را پس از یک بار غوطه ور کردن در آب هم احراز کند به این دلیل که اکثر مواد بسپاری جاذب آب هستند و پس از جذب آب نرمتر می شوند و رفتار اشتعال پذیری‌شان تغییر می کند.

3.    مقاومت تابشی فرا بنفش طبق استاندارد UL 746C باشد.

4.    حداقل مقاومت کمینه ۳۰ را در استاندارد IEC60695-1-1 کسب کند.

5.3             بسپار های به کار رفته به عنوان محافظ برای قسمت های فلزی برقدار باید:

1.   
رتبه اشتعال‌پذیری و درجه‌بندی احتراق قوس الکتریکی شان طبق جدول زیر باشد:

2.    برای سامانه های کمتر از 600 ولت، شاخص CTI بسپار مقدار ۲۵۰ ولت یا بیشتر باشد.

3.    در صورتی که ولتاژ سیستم بیشتر از ۶۰۰ باشد (تا ۱۵۰۰ ولت) باید آزمون ASTM D2303 اجرا شود و ماده بتواند به مدت ۱ ساعت اعمال ولتاژ ۲۵۰۰ را بدون تشکیل مسیر رسانای مخرب دوام بیاورد.

4.    این مواد بسپاری هم اگر در معرض نور مستقیم خورشید قرار می گیرند باید مانند بسپاری های مورد استفاده در محفظه ها (جعبه ترمینال) استاندارد های UL746C را پاس کنند که توضیح این استاندارد قبل تر ارائه گردید.

5.4             بسپار های بکار رفته به عنوان سطوح بیرونی

1.    لایه بیرونی رویی و زیرین باید دارای شاخص حرارتی حداقل ۹۰ درجه سانتی‌گراد را طبق استاندارد IEC 60216-5 را داشته باشند.

2.    قطعات پلیمری بیرونی مدول که در معرض محیط قرار دارند، در صورتی که بخواهند در پنل ها و آرایه ها استفاده شوند (نه به صورت تکی) و درضمن مساحت پنل بیشتر از ۱ مترمربع یا طول یکی از اصلاعش بیشتر از ۲ متر باشد، بایستی طبق آزمون ASTM E162-02a شاخص گسترش شعله یا FSI زیر ۱۰۰ را کسب کنند.

3.    از آنجا که در معرض نور خورشید هستند باید استاندارد UL746 را هم کسب کنند.

4.    ماده باید عایق الکتریکی باشد و اگر تأییدیه ای برای این موضوع نداشته باشد باید طبق آزمون MST 15 در ردیف شماره ۲ همین استاندارد مورد ارزیابی قرار بگیرد.

5.5             مانع ها:

منظور عایق های بین قسمت فلزی برق‌دار و قسمت فلزی بدون برق است. که بایستی خواص عایقی را طبق استاندارد IEC 61140 برآرده کنند.

5.6             مواد شیشه ای:

شیشه های پلیمری که در روی پنل های یک‌طرفه و در رو و پشت پنل های گلس‌گلس استفاده می‌شوند یا باید استاندارد ANSI Z97.1-93 را داشته باشند یا در آزمون MST 32 تأیید شوند.

6              سیم کشی داخلی و قسمت های حامل جریان

6.1             سیم کشی داخلی

1.    سیم مورد استفاده باید درجه عایقی حداقل ۹۰ درجه سانتی گراد و سطح مقطع و حداکثر ولتاژ را طبق استاندارد ۳-۴۶۳ ایران داشته باشد. (یعنی سیم باید طبق جریان و ولتاژ مدول انتخاب شود و استاندارد ذکر شده انتخاب شود.)

2.    سیم نباید در معرض نور مستقیم خورشید باشد یا اینکه سیم مخصوص این کار باشد.

6.2             به هم بستن سیم:

اگر دو سیم را به هم اتصال دادیم باید عایق کاری مناسب آنچیزی که برای سیم مطرح شد انجام شود.

6.3             استحکام مکانیکی:

اتصال ها از نظر مکانیکی هم باید محکم باشد و در این مورد اتصالات لحیمی به شرطی که با عایق محفوظ نگه داشته شود قابل قبول است. و نیز قسمت های برقدار بدون عایق مثل ترمینال ها باید به سطح نگه دارنده خود محکم شوند بطوریکه پیچش یا جابجایی اتفاق نیفتد.

7              اتصالات

7.1             سه روش انجام اتصالات:

1.     ترمینال سیم کشی

2.    اتصال گر

3.    سر سیم

7.2             ترمینال ها

1.    ترمینال باید ولتاژ و جریان نامی مناسب و استاندارد IEC 60947-1 را داشته باشد.

2.    اگر ترمینال یکپارچه با جعبه اتصال باشد باید:

a.     پیچ و مهره‌هایی که رساناهای خارجی را محکم می‌کنند مطابق استانداردهای ملی ایران ۱۴۷ و ۱۴۸ (یا معادل آن) باشند. (از نظر دنده و گام و استحکام مکانیکی پیچ ها)

b.     پیچ‌ها باید دارای اندازه‌های مشخص‌شده در جدول ۲ باشند:

c.     پایه‌ها باید طوری طراحی شوند که رسانای بین سطوح فلزی را با فشار اتصال کافی و بدون آسیب به رسانا به رسانا سفت کنند.

7.3             اتصال‌گر ها

1.    اتصال‌گر مورد نظر برای استفاده در مدار خروجی مدول باید برای ولتاژ و جریان مناسب، مطابق الزامات سری IEC 60130  مجاز باشد. بعلاوه اتصال‌گر باید مطابق با الزامات بند ۵ راجع به اشتعال‌پذیری، شاخص مقایسه‌ای مقاومت در برابر ایجاد مسیر جریان خزشی و شاخص حرارتی نسبی برای نگهدارنده قسمت های برقدار باشد.

2.    اتصال‌گر مورد استفاده برای قرار گرفتن در معرض محیط فضای باز باید شامل موادی باشد که مطابق با موارد زیر باشد:

a.     الزامات بند ۵ راجع به مقاومت در برابر UV؛

b.     مقاومت در برابر آب، مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۲۶۸۶، معادل IP55؛

c.     آزمون ضربه گلوله فولادی، IEC 61721؛

3.    اتصال گرهایی که بدون استفاده از ابزار می‌توانند مجزا شوند باید دارای قسمت‌های رسانای قابل دسترسی که در بند ۲-۱۰ استاندارد IEC 61730-2 تعیین شده است، باشند. (جهت تست و اندازه گیری میدانی)

7.4             سر سیم ها

سر سیم هایی که از مدول امتداد می‌یابد، باید برای ولتاژ، جریان، مکان های نم دار ،‌دما و مقاومت در برابر نور خورشید سامانه‌ی مربوط مجاز باشند.

8              همبندی و زمین کردن

1.    پنل هایی که دارای یک سطح رسانای بزرگ‌تر از cm³ ۱۰ هستند، باید پیش بینی هایی برای زمین کردن داشته باشند.

2.    قسمت های روباز پنل که در طول استفاده عادی در دسترس اند، باید به یکدیگر متصل شوند.

3.    نگهداری روزمره پنل نباید موجب شکستگی یا مختل شدن مسیر همبندی شود.

4.    اگر رسانا روکش های نارسانا (مانند رنگ، پوشش های آنادیز شده یا لعاب شیشه ای) دارد، همبندی باید از روکش عبور کند و به رسانا نفوذ کند.

5.    پیوند های در مسیر همبندی باید از نظر مکانیکی، بدون لحیم‌کاری محکم باشند.

6.    اگر اتصال همبندی با دنده های پیچی باشد، باید پیچ حداقل دو دنده کامل با فلز درگیر باشد یا حداقل دو پیچ استفاده شود.

7.    قسمت های فلزی آهنی در مسیر اتصال زمین باید توسط روکش در مقابل خوردگی محافظت شود. البته می‌توان از فولاد ضد زنگ استفاده کرد.

8.    پایانه سیم‌کشی یا محل همبندی مدول که قرار است به تجهیزات رسانای زمین در محل پروژه متصل شود، باید با علامت مناسب () شناسانده شود یا از رنگ سبز جهت شناساندن استفاده شود. ( یه جایی نزدیکش علامت سبز رنگ بخوره) و این نماد ها باید یا روی پایانه بخوره یا کنارش.

9      فاصله های خزشی و هوایی

فاصله هوایی یعنی فاصله هوایی‌ای که بین دو رسانا اندازه گیری می شود.

فاصله خزشی یعنی فاصله‌ای که روی سطح یک عایق بین دو قسمت رسانا اندازه‌گیری می‌شود.

1.    دو قسمت برقدار بدون عایق که هم پتانسیل نیستند، فاصله های خزشی و هوایی‌شان نباید کمتر از مقادیر جدول ۳ باشد.

2.   
فاصله بین یک قسمت برقدار و یک قسمت فلزی قابل دسترس، نباید کمتر از مقادیر جدول ۴ باشد.

10         جعبه های تقسیم درب دار سیم‌کشی میدانی

1.    پنل ها باید با جعبه تقسیم های درب دار عرضه شوند.

2.    ضحامت دیواره جعبه باید طبق جدول زیر باشد:

3.    حجم داخلی جعبه تقسیم باید حداقل به اندازه مقادیر زیر باشد:

4.    سیم اتصال ماژول باید طوری مهار شود که اگر سیم از بیرون کشیده، خم یا دستکاری شد، این نیرو به محل اتصال الکتریکی داخل ماژول منتقل نشود.

11         نشانه گذاری

1.    هر ماژول باید شامل نشانه های واضح و پاک نشدنی زیر باشد:

a.     نام، نشان یا علامت سازنده

b.     نوع یا شماره مدل؛

c.     شماره سریال

d.     قطبیت پایانه ها یا سرسیم ها (کدبندی رنگی مجاز است)

e.     ولتاژ سامانه بیشینه مناسب پنل

f.      کلاس ایمنی مطابق با IEC-61140 در صورت کاربرد.

g.     تاریخ و مکان ساخت باید بر روی مدول نشانه گذاری شود یا از شماره سریال قابل ردیابی باشد.

2.    موارد زیر هم یا باید در جایی از پنل نوشته شوند یا اینکه در دستورالعمل و داده های نصب (مستندات الزامی) قرار داده شوند:

a.     ولتاژ مدار باز

b.     جریان اتصال کوتاه

c.     رتبه حفاظت اضافه جریان بیشینه

d.     پیکر بندی مدول سری/موازی بیشینه توصیه شده

e.     کلاس های کاربردی محصول

3.    اتصال گر هایی که فقط برای مونتاژ میدانی پنل ها مناسب هستند (کانکتور های MC4) باید با «تحت بار قطع نشود» نشانه گذاری شوند.

4.    برای ماژول های با ولتاژ مدار باز بیش از V۵۰ و یا ماژول هایی که قرار است سری شوند و در یک سامانه با ولتاژ بیشتر از ۵۰ ولت استفاده شوند، باید یک برچسب هشداردهنده قابل مشاهده بزرگ راجع به خطر شوک نزدیک وسیله اتصال به مدول به کار رود.

12         الزامات برای مستندات عرضه شده

1.    پنل باید با دستور العمل های نصب که روش های الکتریکی و مکانیکی و رتبه بندی های الکتریکی مدول را شرح می‌دهد، عرضه شود. دستور العمل باید کلاس کاربردی که تحت آن مدول واجد الشرایط است و حدود مشخص مورد نیاز برای کلاس کاربرد را بیان نماید.

2.    اگر رتبه بندی آتش وابسته با نصب خاص یا فاصله‌گذاری خاص، یا وسایل خاص الحاقی به سقف یا ساختار، باشد، بایستی در دستورالعمل بیان شود.

3.    دستورالعمل های نصب الکتریکی باید شامل شرح جزئیات روش سیم‌کشی مورد استفاده باشد. این شرح باید شامل:

a.     روش زمین کردن مورد استفاده

b.     اندازه، نوع و دمای مجاز رسانای مورد استفاده

c.     پیکربندی مدول سری/موازی بیشینه توصیه شده (بخاطر بحث های ایمنی)

d.     نوع حفاظت اضافه جریان و دیود بای پس استفاده شده

e.     هر محدودیتی در روش سیمکشی که برای جهبه  تقسیم کشی با جعبه به کار می رود.

4.    دستورالعمل های نصب مکانیکی برای نصب در بام باید شامل:

a.     جمله بیان‌کننده‌ی کمترین وسایل مکانیکی برای امنیت مودول یا پنل در بام:

b.     برای مدول یا پنل غیر یکپارچه، یک عبارت مبنی بر اینکه مونتاژ روی روکِش بام مقاوم در برابر آتش که به منظور آن کاربرد ارزیابی شده باشد، نصب شود؛

c.     ذکر شیب لازم برای نگهداری رتبه‌بندی کلاس آتش.

5.    دستور العمل های نصب باید شامل جمله آگاهی دهنده اینکه نور خورشید بطور مصنوعی نباید بر روی مدول متمرکز شود.

6.    اگر محصولی بصورت مونتاژی از کارخانه خارج می شود (یعنی نیاز به وصل کردن و مونتاژ کردن چند قطعه نهایی دارد) لازم است دستورالعمل های مونتاژ هم همراه آن باشد و نیز برای تسهیل مونتاژ لازم است این دستور العمل ها مفصل و کافی باشد.

7.    برای اجازه‌ی افزایش خروجی ماژول ناشی از شرایط خاص استفاده، دستورالعمل‌های نصب باید شامل جمله زیر یا معادل آن باشد:

«در شرایط عادی، ماژول فتوولتائیک احتمالاً جریان و/یا ولتاژ بیشتر از مقدار ارائه شده در شرایط آزمون استاندارد را تجربه خواهد کرد. لذا مقادیر V_OC و I_SC درج شده بر روی این مدول به هنگام تعیین ولتاژ مجاز قطعه، جریان مجاز سیم‌ها و اندازه کنترل‌های متصل شده به خروجی فتوولتائیک در ضریب ۱.۲۵ ضرب می‌شوند.»

13         منابع و مراجع

·       IEC 61730-1 [لینک]

·       IEC 61730-2 [لینک]

·       لیست استاندارد های ساتبا [PDF]

·       استاندارد 1-۱۱۲۷۴ [PDF]

·       استاندارد ۲-۱۱۲۷۴ [PDF]