Dobór kabli DC i zabezpieczeń w instalacji fotowoltaicznej

Specyfika strony DC instalacji PV

Strona DC instalacji fotowoltaicznej rządzi się innymi prawami niż instalacja AC. Napięcie DC nie ma punktu przejścia przez zero — łuk elektryczny trudniej ugasić. Dlatego wymagane są dedykowane aparaty ochronne oznaczone „DC" lub „PV".

Maksymalne napięcie DC — obliczanie

V_oc_max = V_oc(STC) × n_paneli × [1 + β_Voc × (T_min − 25°C) / 100]. Dla Polski T_min = −20°C. Przykład: panel 37,5 V, β = −0,29%/°C, 10 paneli w stringu: V_oc_max = 37,5 × 10 × [1 + (−0,29) × (−45)/100] = 375 × 1,1305 ≈ 424 V. Wartość ta nie może przekroczyć napięcia wejściowego inwertera (typowo 1000 V lub 1500 V).

Kabel PV — wymagania

Zwykły kabel YKY nie nadaje się na stronie DC — brak odporności UV, ograniczona temperatura pracy. Wymagane typy:
PV1-F — jednożyłowy, podwójna izolacja, UV, zakres temperatury −40°C do +90°C, napięcie 1,8 kV DC.
H1Z2Z2-K — nowszy standard, lepsza odporność cieplna (+120°C), norma EN 50618.
Złącza: MC4 — standard branżowy, IP67, nie wymagają narzędzi specjalnych.

Dobór przekroju kabla DC

Minimalny przekrój: S = 2 × ρ × L × I_sc / (ΔU_max × V_mpp). Zalecany maksymalny spadek napięcia na kablu DC: 1%. Prąd do obliczeń: I_sc × 1,25 (wsp. bezpieczeństwa wg PN-EN 62548). W praktyce dla typowych instalacji domowych (string 10 paneli, 15 m kabla) wychodzi 4 mm² Cu.

Bezpieczniki stringów

Wymagane gdy liczba stringów równoległych ≥ 3. Typ: gPV (cylindryczne DC). Prąd: 1,25–2,0 × I_sc panelu. Montaż w combinerboxie lub bezpośrednio w inwerterze (inwertery z wbudowanymi MPPT mają często wbudowane bezpieczniki). Napięcie bezpiecznika: ≥ V_oc_max stringu.

Ochrona przepięciowa DC

SPD (ogranicznik przepięć) klasy II (typ 2) po stronie DC inwertera — obowiązkowy gdy linia DC przebiega na zewnątrz budynku dłużej niż 10 m lub gdy instalacja jest na otwartym terenie. Parametry: U_c ≥ 1,2 × V_oc_max, napięcie ochrony U_p < 2,5 kV.