Para determinar las especificaciones adecuadas de la caja combinadora solar, debe analizarse la configuración de diseño de todo el sistema. El número de paneles solares (o cadenas de componentes), los parámetros eléctricos (como la tensión de circuito abierto, la corriente de cortocircuito) y los parámetros de entrada y el número de inversores son la base fundamental para determinar la selección de la caja de conexiones.
La caja combinadora fotovoltaica es un componente clave del sistema fotovoltaico que conecta las cadenas fotovoltaicas al inversor. Su función principal es recoger la corriente continua de varias cadenas fotovoltaicas y proporcionar protección contra sobrecorriente y aislamiento. Seleccionar el tamaño adecuado de la caja combinadora es crucial para el funcionamiento seguro y eficiente del sistema. En esta guía se explica detalladamente cómo seleccionar la caja combinadora adecuada en función de los parámetros del sistema.
¡Vamos a ello!
Pasos para dimensionar una caja combinadora solar
A continuación se indican los pasos que debe seguir para seleccionar la caja combinadora adecuada.
Paso 1: Determinar la tensión máxima del sistema
En primer lugar, hay que determinar la cantidad máxima de tensión producida por el sistema. Se calcula de la siguiente manera:
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Localizar parámetros: Encuentra el Tensión en circuito abierto (Voc) y el Coeficiente de temperatura de Voc en la ficha técnica del módulo fotovoltaico (panel solar).
FV Datos eléctricos del módulo
FV Características de temperatura del módulo
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Determine la temperatura ambiente más baja prevista: Identifique la temperatura ambiente históricamente más baja registrada para la ubicación de la instalación. Esto es fundamental porque la tensión del módulo fotovoltaico aumenta a medida que disminuye la temperatura.
- Calcular la tensión máxima del módulo corregida en función de la temperatura: Utiliza la siguiente fórmula para hallar la tensión máxima que puede alcanzar un solo módulo a la temperatura más baja:
Tensión máxima del módulo (Vmax_module) = Voc × [1 + (βVoc / 100) × (Temperatura ambiente más baja prevista - Temperatura STC)].
Nota: La temperatura de las condiciones estándar de ensayo (STC) suele ser de 25°C. Asegúrese de que las unidades para βVoc se aplican correctamente (a menudo se da en %/°C y suele ser un valor negativo). Si βVoc se indica en V/°C, la fórmula se ajusta en consecuencia: Vmax_módulo = Voc + [βVoc × (Temperatura ambiente más baja esperada - Temperatura STC)].
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Calcule la tensión máxima de la cadena (tensión máxima del sistema): Multiplica la tensión máxima de un solo módulo por el número de módulos conectados en serie dentro de una cadena:
Tensión máxima del sistema (Vmax_sistema) = Vmax_módulo × Número de módulos por cadena
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Seleccione la tensión nominal de la caja combinadora:
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La tensión nominal de CC de la caja del combinador, así como de todos los componentes que contiene (como portafusibles, disyuntores e interruptor de desconexión), debe ser mayor o igual que la tensión máxima del sistema calculada (Vmax_sistema).
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Las tensiones nominales de CC estándar más comunes para las cajas combinadoras son 600 Vcc, 1000 Vcc y 1500 Vcc. Seleccione el valor nominal estándar que cumpla o supere su Vmax_sistema calculado. Asegúrese de cumplir en todo momento las normas y códigos eléctricos locales.
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Paso 2: Determinar el valor nominal del dispositivo de protección de sobreintensidad de la cadena (OCPD)
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Encontrar los parámetros: Encuentre el corriente de cortocircuito (Isc) y la capacidad máxima del fusible en serie (Maximum Series Fuse Rating) de la ficha técnica del módulo fotovoltaico.
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Calcule la corriente nominal mínima del OCPD necesaria para una sola cadena:
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Según las especificaciones del sector (como NEC 690.9(A)), el valor nominal del dispositivo de protección de la cadena (fusible o disyuntor de CC) suele basarse en la corriente de cortocircuito (Isc) del módulo y multiplicarse por un factor de seguridad. El método de cálculo comúnmente utilizado es:
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Potencia nominal mínima de OCPD = Isc × 1,56 (este factor de 1,56 se basa en la carga continua de 1,25 veces de NEC y 1,25 veces adicional de la potencia fotovoltaica, es decir, 1,25 × 1,25 = 1,56, que se utiliza como base para el cálculo de la capacidad de transporte de corriente de la línea y la selección de OCPD). En algunas normas simplificadas o específicas, también es posible utilizar directamente Isc × 1,25 como referencia de potencia mínima. Se recomienda encarecidamente seguir los requisitos del código eléctrico local.
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Seleccione una clasificación OCPD estándar:
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Seleccione una estándar fusible o disyuntor de potencia nominal mayor o igual que a la clasificación mínima calculada en el paso anterior.
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Restricción importante: La clasificación OCPD seleccionada no debe superar el valor máximo del fusible en serie indicado en la ficha técnica del módulo. Si el resultado calculado supera este valor, es posible que haya un problema con el diseño del sistema (por ejemplo, selección inadecuada de módulos o configuración de cadenas).
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Determina el número de OCPD necesarios en la caja combinadora:Igual al número de cadenas fotovoltaicas que deben conectarse a esta caja combinadora en el sistema.
Paso 3: Determinar la corriente nominal total de la caja del combinador
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Calcula la corriente de salida total de la caja combinadora:
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La corriente de salida continua máxima teórica es de aproximadamente: número de cadenas × corriente de punto de máxima potencia (Imp) de una sola cadena.
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Una consideración más conservadora o basada en OCPD es: número de cadenas × corriente nominal de la cadena individual seleccionada OCPD (este método tiene en cuenta la capacidad del dispositivo de protección).
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Al seleccionarlo, el cuadro combinador tendrá un corriente nominal máxima que no puede superarse. Este valor debe ser mayor o igual que a la corriente total que se espera que transporte la caja combinadora.
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Compruebe la corriente nominal de la caja del combinador:
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Asegúrese de que la capacidad de corriente máxima marcada en la caja combinadora seleccionada cumple los requisitos. Por ejemplo, si una caja combinadora está diseñada para alojar 6 ramales y cada ramal utiliza un fusible de 15 A, la capacidad total de transporte de corriente de la caja combinadora debe ser de al menos 6 x 15 A = 90 A, o basándose en el cálculo de Imp y considerando un cierto margen.
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Paso 4: Seleccionar otras características de la caja combinadora
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Tipo de caja y nivel de protección (clasificación NEMA/IP): Seleccione el nivel de protección adecuado en función del entorno de instalación (interior/exterior, humedad, polvo, corrosividad, etc.), como NEMA 3R, 4X o el nivel IP correspondiente.
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DC Desconecte Interruptor:
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De acuerdo con la normativa y los requisitos de diseño, la caja del combinador suele requerir un interruptor de desconexión de CC principal o un disyuntor principal para desconectar de forma segura la conexión entre la caja del combinador y el inversor.
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La tensión nominal de este interruptor debe ser mayor o igual que a la tensión máxima del sistema (Vmax_sistema).
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Su corriente nominal debe ser mayor o igual que a la corriente de salida total esperada de la caja combinadora (normalmente calculada en base a la capacidad total de Imp u OCPD con margen).
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Otros componentes: También puede incluir dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD), unidades de monitorización, etc., para garantizar que los valores nominales de estos componentes también cumplen los requisitos del sistema.
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Tamaño físico y método de acceso: Asegúrate de que la caja tiene espacio suficiente para alojar todos los componentes necesarios (portafusibles, disyuntores, spd, bloques de terminales, seccionadores, etc.), y ten en cuenta el método de acceso y el tamaño de los cables.
Resumen y verificación:
Antes de finalizar el modelo de caja combinadora, asegúrate de comprobar los siguientes puntos:
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En Tensión nominal CC de la caja combinadora y todos los componentes internos ≥. la tensión máxima del sistema (corregido en función de la temperatura).
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El valor nominal de un dispositivo de protección de ramal único (OCPD) se calcula en función de Isc × factor de seguridad, redondeado al valor estándar, y ≤ la capacidad máxima del fusible en serie del componente..
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En corriente nominal total de la caja combinadora es ≥ la corriente de salida máxima prevista (en función de la capacidad total de Imp o de OCPD).
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En tensión y corriente nominales del interruptor principal de desconexión (si lo hay) cumplen los requisitos.
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En nivel de protección de la caja se adapta al entorno de instalación.
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Cumplimiento de las normas y códigos eléctricos locales (como IEC) es el principio más importante.
Aspectos a tener en cuenta
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Necesidad de supervisión
Puede supervisar el rendimiento de cada cadena o de todo el sistema seleccionando una caja combinadora con funciones de supervisión integradas. Además, en algunas cajas combinadoras puede controlar a distancia la salida de cada cadena. Esta asombrosa característica es extremadamente útil para solucionar problemas y controlar parques solares masivos.
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Tener en cuenta la expansión
Si planea ampliar su arreglo solar en el futuro, debe considerar comprar una caja combinadora que tenga ranuras de entrada adicionales a las que necesita actualmente. Ahorrará tiempo, dinero y esfuerzo, y podrá conectar cómodamente cadenas adicionales en la misma caja combinadora cuando sea necesario.
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Presupuesto
El presupuesto es un factor importante a la hora de elegir el tamaño de caja combinadora adecuado para su sistema. Las cajas combinadoras con funciones avanzadas, como monitorización y manejo remoto, son más caras que las sencillas.
En función de sus necesidades, puede optar por una caja combinadora más sencilla si se trata de un proyecto residencial. Sin embargo, para instalaciones comerciales, la seguridad y la longevidad son más importantes que unos pocos dólares. Para minimizar el tiempo de inactividad y los costes de mantenimiento, elija una caja combinadora con una clasificación superior.
Medidas estándar de las cajas combinadoras LETOP
LETOP ofrece múltiples series de cajas combinadoras solares, cada una de ellas diseñada específicamente para condiciones de instalación específicas y disposiciones comunes. No importa en qué condiciones se utilice su proyecto solar, será más fácil y eficiente.
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Caja combinadora de 600 V CC - Cajas combinadoras pequeñas
La caja combinadora de 600 V CC es la solución económica de LETOP diseñada para pequeños sistemas fotovoltaicos. Ofrece 1-2 entradas de string y 1-2 salidas de string. Soporta una tensión de sistema de 600 V CC. También utiliza componentes de alta calidad para proporcionar protección contra sobrecorriente y sobretensión. Esta caja de cadenas es adecuada para pequeños sistemas fotovoltaicos residenciales en tejado o comerciales de 5 kW a 10 kW.
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Caja combinadora de 1000 V CC - Medio Cajas
La caja combinadora de 1000 V CC está diseñada específicamente para soluciones de combinación profesionales. Admite 1-4 entradas de string y 1-3 salidas de string. Ofrece la máxima compatibilidad con la tensión del sistema de 1000 V CC. El grado de protección IP65 y el diseño optimizado de disipación térmica garantizan que el sistema funcione de forma fiable en entornos complejos. También puede elegir un sistema de supervisión inteligente opcional. Esta caja de cadenas satisface plenamente los requisitos de los grandes proyectos fotovoltaicos sobre tejados residenciales y comerciales de 20 kW a 50 kW.
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Caja combinadora de 1500 V CC - Cajas combinadoras más grandes
La caja combinadora de 1500 V CC es una solución profesional diseñada para grandes centrales eléctricas en tierra. La caja combinadora admite un máximo de 24 configuraciones de cadenas y es apta para tensiones de hasta 1500 V CC. Cuenta con un diseño de protección de nivel industrial, que incluye supervisión de cadenas, bus RS485/protocolo MODBUS-RTU estándar, detección de fallos de arco y funciones de apagado rápido/interruptor de bomberos. Se utilizan componentes de alta calidad y materiales de bus de cobre para garantizar un rendimiento estable. Además, el diseño inteligente del espaciado térmico maximiza la disipación del calor y mejora la eficiencia operativa del equipo.
Palabras finales
En función de los requisitos de tu sistema, puedes elegir una caja combinadora del tamaño adecuado. El tamaño se suele referir al número de entradas de cadenas que tiene la caja. La caja también incluye soportes para fusibles/interruptores, espacios para SPD y ranuras para otros componentes. Todo lo que hay que tener en cuenta es que los valores nominales de corriente y tensión de cada componente deben coincidir con la corriente y la tensión de su sistema. Además, también puede aprovechar las opciones de personalización que ofrece el fabricante profesional para la instalación de su sistema exclusivo.
