آشنایی با تابلو برق خورشیدی | بررسی اجزا و عملکرد تابلوهای AC و DC

تابلو برق خورشیدی یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های فتوولتاییک است و نقش اساسی در مدیریت، کنترل و ایمنی برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی دارد. در این مقاله اجزا، نحوه عملکرد و ویژگی‌های تابلو برق خورشیدی را بررسی می‌کنیم.

تابلو برق خورشیدی چیست؟

این تابلوها که به شکل محفظه‌هایی استاندارد طراحی می‌شوند تا تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی حساس مانند کلیدها، فیوزها، قطع‌کننده‌ها و کنترلرها را در خود جای دهند و در برابر شرایط محیطی و دسترسی غیرمجاز محافظت کنند. وظیفه اصلی تابلو برق در نیروگاه خورشیدی، کنترل جریان برق، حفاظت از تجهیزات سیستم در برابر خطراتی نظیر اتصال کوتاه، اضافه‌بار، افزایش ولتاژ یا جریان، و نیز تسهیل در عملیات نگهداری و عیب‌یابی است. از طریق این تابلوها می‌توان بخش‌های مختلف سیستم را به‌صورت موقت از مدار خارج کرد تا فرایند بررسی و تعمیرات بدون خطر انجام شود.

در یک نیروگاه خورشیدی معمولاً از حداقل ۲ نوع تابلو برق مجزا استفاده می‌شود: تابلو حفاظتی DC و تابلو حفاظتی AC. تابلو DC، بین خروجی پنل‌های خورشیدی و ورودی اینورتر نصب می‌شود و وظیفه آن محافظت از تجهیزات سمت جریان مستقیم (DC) مانند پنل‌ها، کابل‌های انتقال و اینورتر در برابر نوسانات یا آسیب‌های الکتریکی است. تابلو AC، در سمت خروجی اینورتر و قبل از اتصال به شبکه یا مصرف‌کننده قرار می‌گیرد و از مدارهای جریان متناوب (AC) محافظت می‌کند.

استفاده صحیح از این تابلوها، به‌ویژه در پروژه‌های مقیاس بزرگ، نقش مهمی در افزایش طول عمر تجهیزات، بهبود ایمنی بهره‌برداری و کاهش خطرات فنی دارد. در ادامه این متن، هریک از این تابلوها را بررسی خواهیم کرد.

چرا از تابلو برق استفاده می‌شود؟

تابلو برق به‌عنوان واحد مرکزی، چندین وظیفه اساسی را انجام می‌دهد که عملکرد ایمن و پایدار نیروگاه را تضمین می‌کند. یکی از مهم‌ترین نقش‌های این تجهیز، مدیریت جریان برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی است. جریان مستقیم (DC) که از پنل‌ها به دست می‌آید، پس از عبور از تابلو DC و اینورتر، به جریان متناوب (AC) تبدیل شده و آماده استفاده در تجهیزات مصرفی یا تزریق به شبکه برق می‌شود. در این مسیر، تابلو برق با تنظیم ولتاژ و جریان و جلوگیری از هدررفت انرژی، موجب افزایش راندمان سیستم خورشیدی می‌شود و به کاهش مصرف انرژی و در نتیجه کاهش هزینه‌های ناشی از آن کمک می‌کند.

بسیاری از تابلوهای خورشیدی به تجهیزات مانیتورینگ مجهز هستند که به کاربر اجازه می‌دهند عملکرد سیستم را به‌صورت لحظه‌ای پایش کرده و در صورت بروز اشکال، سریعاً آن را شناسایی و رفع کنند. این قابلیت، نقش مهمی در بهینه‌سازی و افزایش طول عمر سیستم دارد. اطلاعاتی مانند میزان انرژی تولیدشده، میزان مصرف، و وضعیت لحظه‌ای عملکرد سیستم از طریق نمایشگرها یا ارتباط با سیستم‌های مانیتورینگ مرکزی از طریق تابلو برق در اختیار کاربر قرار می‌گیرد.

علاوه‌براین، تابلو برق نقش مهمی در حفاظت از اجزای سیستم در برابر خطراتی نظیر اضافه‌بار، نوسانات ولتاژ و اتصال کوتاه دارد. با استفاده از اجزای حفاظتی مانند کلیدها، فیوزها، و رله‌ها، از آسیب دیدن تجهیزات گران‌قیمت جلوگیری می‌شود و ایمنی کل سیستم افزایش می‌یابد. این ویژگی منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های مربوط به تعمیرات و نگهداری در بلندمدت می‌شود.

همچنین، توزیع برق تولیدشده از طریق تابلو برق صورت می‌گیرد. این توزیع ممکن است به‌صورت تغذیه مصرف‌کننده‌های محلی، ذخیره در باتری‌ها یا تزریق به شبکه سراسری انجام شود. تابلو برق با سازمان‌دهی مناسب مسیرهای جریان، امکان بهره‌برداری بهینه از انرژی خورشیدی را فراهم می‌کند.

اجزای اصلی

تابلو برق خورشیدی از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هریک نقش مهمی در عملکرد کلی آن دارند. اجزای اصلی این تابلوها عبارتند از:

دستگاه‌های مانیتورینگ نقش مهمی در نظارت بر عملکرد سیستم دارند. این تجهیزات با بهره‌گیری از نمایشگرها و حسگرها، اطلاعات دقیقی ازجمله ولتاژ و جریان ورودی و خروجی، توان تولیدی، بازده لحظه‌ای و نیز هشدارهای مربوط به خطاها را در اختیار کاربر قرار می‌دهند.

ترمینال‌ها و کابل‌های ارتباطی وظیفه انتقال ایمن جریان برق بین اجزای مختلف سیستم را بر عهده دارند. انتخاب کابل با سطح مقطع مناسب، کیفیت بالا و عایق‌بندی استاندارد ازجمله الزامات حیاتی برای جلوگیری از افت ولتاژ، کاهش تلفات انرژی و افزایش ایمنی سیستم است.

اجزای حفاظتی نظیر کلیدهای قطع اضطراری، فیوزهای مینیاتوری و سیلندری، و همچنین سرج ارسترها، برای محافظت از سیستم در برابر خطراتی مانند اتصال کوتاه، اضافه‌بار، ولتاژهای ناگهانی ناشی از صاعقه یا خطاهای داخلی کاربرد دارند. این تجهیزات احتمال بروز حوادثی چون آتش‌سوزی یا خرابی تجهیزات گران‌قیمت را به حداقل می‌رسانند.

بدنه تابلو برق نیز که معمولاً از جنس فلز گالوانیزه یا مواد کامپوزیتی مقاوم ساخته می‌شود، تمام اجزا را در یک محفظه ایمن و منظم جای می‌دهد. این محفظه باید در برابر شرایط محیطی مانند رطوبت، گردوغبار، حرارت و ضربه مقاوم بوده و امکان تهویه مناسب را نیز فراهم کند.

در جدول زیر خلاصه اجزای اصلی تابلو برق خورشیدی آمده است:

نام قطعه	کاربرد	ویژگی‌ها و مشخصات فنی	محل نصب معمول
کلید مینیاتوری (MCB)	محافظت از تجهیزات در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه	دارای ظرفیت قطع مشخص (مثلاً 6kA)، عملکرد سریع، مناسب برای بارهای کوچک	خروجی هر اینورتر
کلید اتوماتیک (MCCB)	محافظت از بارهای بزرگ‌تر با قابلیت تنظیم جریان قطع	جریان قطع قابل تنظیم، مناسب برای پروژه‌های صنعتی و تجاری با توان بالا	بعد از ترکیب خروجی چند اینورتر
کلید هوایی (ACB)	حفاظت و کنترل در نیروگاه‌های بزرگ‌تر	قابلیت فرمان‌پذیری از راه دور، جریان نامی بالا (تا چند هزار آمپر)، مناسب برای سیستم‌های توزیع گسترده	ورودی شبکه یا خروجی اصلی نیروگاه
ارستر AC	حفاظت در برابر اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه یا کلیدزنی	واکنش سریع، قابلیت تخلیه جریان‌های بالا، مدل‌های تک‌فاز و سه‌فاز موجود	خروجی هر اینورتر یا ورودی شبکه
RCD (کلید نشتی جریان)	حفاظت از جان در برابر نشت جریان برق	تشخیص نشت جریان کوچک (معمولاً 30mA)، قطع فوری مدار در صورت بروز نشتی	مسیر تغذیه بار مصرفی یا شبکه
فیوز	حفاظت مدار در برابر اتصال کوتاه	یک‌بار مصرف، دارای رنج جریان متنوع، پاسخ‌دهی سریع به خطا	مسیر فازهای خروجی اینورتر
ترمینال برق	اتصال مطمئن کابل‌ها در ورودی و خروجی تابلو	مقاوم در برابر حرارت و جریان بالا، قابلیت نصب آسان روی ریل‌های استاندارد	ورودی و خروجی تابلو
رله	برای کنترل و حفاظت از مدارها؛ در صورت بروز مشکل، مدار را قطع می‌کنند		روی ریل داخل بدنه تابلو، در بخش فرمان یا کنترل
چراغ سیگنال	نمایش وضعیت روشن یا خاموش بودن بخش‌های مختلف تابلو	رنگ‌های مختلف (قرمز، سبز، زرد)، نصب روی درب تابلو، ولتاژهای متنوع (۱۲/۲۴/۲۲۰ ولت)	نمای جلوی تابلو
آمپر‌متر و ولت‌متر	اندازه‌گیری جریان و ولتاژ برای نظارت بر عملکرد سیستم	نمایش دیجیتال یا آنالوگ، قابلیت اتصال به ترانس جریان (CT) برای دقت بیشتر	درب تابلو یا صفحه نمایش داخلی
کلید گردان (ON/OFF)	قطع و وصل دستی مدار برای تعمیرات یا بهره‌برداری	مقاوم، ساده در استفاده، در مدل‌های قفل‌پذیر یا غیرقفل‌پذیر	روی درب تابلو
شینه	جریان برق را در داخل تابلو برق توزیع می‌کنند	میله فلزی معمولاً از مس یا آلومینیوم	داخل تابلو DC یا AC
کنتاکتور	کنترل قطع و وصل مدار از راه دور (معمولاً توسط کنترلر یا تایمر)	مناسب برای کنترل بارهای AC بزرگ، طول عمر بالا	مسیر خروجی بار یا اتصال به شبکه
ریل DIN	نگهدارنده تجهیزات داخلی تابلو	نصب آسان کلیدها و ترمینال‌ها، مطابق با استانداردهای صنعتی	داخل بدنه تابلو
فن خنک‌کننده	در تابلوهای برق بزرگ، برای جلوگیری از افزایش دمای بیش‌ازحد		روی بدنه تابلو
جعبه تابلو (بدنه)	محافظت از اجزای داخلی در برابر گرد و غبار، رطوبت و عوامل محیطی	فلزی (فولاد ضدزنگ، آلومینیوم)، کامپوزیت یا ترموپلاستیک، دارای درجه حفاظت IP55 یا بالاتر، مقاوم در برابر UV برای نصب فضای باز	محل نصب کنار اینورتر یا داخل اتاق کنترل

انواع تابلو برق خورشیدی

گفتیم که در نیروگاه خورشیدی معمولاً از دو نوع تابلو برق مجزا استفاده می‌شود: تابلو DC و تابلو AC.

تابلو DC نیروگاه خورشیدی

این تابلو معمولاً پس از خروجی پنل‌ها و پیش از ورودی اینورتر قرار می‌گیرد. کابل‌های استرینگ که انرژی تولیدی را از پنل‌های خورشیدی منتقل می‌کنند، ابتدا وارد این تابلو شده و از خروجی آن به اینورتر هدایت می‌شوند. هدف اصلی این تابلو، ایمنی، یکپارچه‌سازی مسیر جریان و محافظت در برابر مخاطرات احتمالی است.

تابلو DC باید از متریال مقاوم مانند فلز گالوانیزه یا ترموپلاستیک با درجه حفاظتی حداقل IP55 ساخته شده باشد تا در محیط‌های خارجی دوام مناسبی داشته باشد. همچنین باید دارای ریل‌های نصب برای تجهیزات حفاظتی، فیوزها و ترمینال‌ها باشد.

در نیروگاه‌های کوچک با ظرفیت کمتر از ۱۰۰ کیلووات که فاصله میان پنل‌ها و اینورتر کوتاه است، معمولاً تنها از یک تابلوی DC استفاده می‌شود. اما در صورت افزایش فاصله به بیش از ۱۵ متر، مطابق با استانداردهای فنی، توصیه می‌شود برای کاهش افت ولتاژ و افزایش ایمنی سیستم، از ۲ تابلو برق DC استفاده شود؛ یکی در مجاورت سازه پنل‌ها و دیگری در نزدیکی اینورتر.

هر تابلوی DC حداقل باید مجهز به فیوزهای حفاظتی و سرج ارستر باشد. در پروژه‌های بزرگ‌تر، به‌ویژه نیروگاه‌هایی با ظرفیت بیش از ۱۰۰ کیلووات، تجهیزات حفاظتی تکمیلی مانند کلیدهای قطع تحت بار (Breaker) با ولتاژ بالا، فیوزهای گچی برای محافظت سیم‌ها در برابر جریان‌های اضافی، و چراغ‌های سیگنال هشدار نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تابلو AC نیروگاه خورشیدی

تابلو AC در نیروگاه‌های خورشیدی، بعد از اینورتر و پیش از اتصال به شبکه برق سراسری نصب می‌شود. این تابلو وظیفه دارد جریان خروجی اینورتر را کنترل و حفاظت کند و از آسیب‌های احتمالی ناشی از خطاهای الکتریکی جلوگیری کند. در نیروگاه‌های خورشیدی با ظرفیت‌های بالا معمولاً تابلو AC به دو بخش مجزا شامل تابلوی حفاظتی AC و تابلوی ترکیب تقسیم شود.

تابلوی ترکیب (Combiner AC Panel)

در نیروگاه‌های خورشیدی با ظرفیت‌های بالا معمولاً چندین اینورتر به‌طور موازی کار می‌کنند که خروجی همه اینورترها ابتدا در تابلوی ترکیب به هم متصل شده و سپس به شبکه برق یا ترانسفورماتور افزاینده منتقل می‌شود.

تابلوی حفاظتی AC

در این تابلوها از انواع تجهیزات حفاظتی استفاده می‌شود که شامل موارد زیر است:

• کلیدهای حفاظتی نظیر کلید مینیاتوری (MCB)، کلید اتوماتیک (MCCB) و در نیروگاه‌های بزرگ‌تر، کلید هوایی (ACB) برای قطع جریان در مواقع بروز اضافه بار یا اتصال کوتاه.
• سرج ارستر AC برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ ناگهانی ناشی از برخورد صاعقه یا نوسانات شدید در خطوط قدرت. این قطعه، ولتاژ اضافی را به سیم ارت هدایت می‌کند و از آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌نماید. بسته به طراحی سیستم، می‌توان از سرج ارستر تک‌فاز یا سه‌فاز استفاده کرد.
• کلید قطع و وصل ساده برای مدیریت دستی سیستم.
• کلید محافظ جان (RCD) جهت حفاظت در برابر نشتی جریان.
• چراغ‌های سیگنال جهت نمایش وضعیت تابلو.
• اندازه‌گیرهای ولتاژ و جریان برای مانیتورینگ عملکرد سیستم.

همانند تابلوی DC، تابلو AC نیز باید از متریال مقاوم یا ترموپلاستیک با درجه حفاظت IP55 مطابق با استاندارد نصب در محیط‌های بیرونی ساخته شود و ارای ریل‌های نصب مخصوص برای فیوزها، ترمینال‌ها و سایر تجهیزات حفاظتی باشد.

جدول انواع تابلو برق خورشیدی:

نوع تابلو	محل نصب	کاربرد اصلی	اجزای اصلی	ویژگی‌ها و توضیحات فنی
تابلو DC خورشیدی	بین خروجی پنل‌ها و ورودی اینورتر	هدایت جریان DC، ایمنی سیستم، ترکیب استرینگ‌ها	فیوزهای DC، سرج ارستر DC، ترمینال‌ها، کلید قطع تحت بار (Breaker)، چراغ سیگنال، فیوز گچی در پروژه‌های بزرگ	متریال مقاوم (فلز گالوانیزه/ترموپلاستیک)، درجه حفاظتی IP55 یا بالاتر، دارای ریل نصب تجهیزات، در پروژه‌های بزرگ از دو تابلو DC استفاده می‌شود (نزدیک پنل و اینورتر)
تابلو AC خورشیدی	بین خروجی اینورتر و ورودی شبکه برق سراسری	کنترل و حفاظت جریان AC تولیدی از اینورتر، جلوگیری از آسیب در اثر خطاهای الکتریکی	کلید MCB، MCCB، یا ACB (بسته به ظرفیت)، سرج ارستر AC (تک‌فاز یا سه‌فاز)، کلید RCD، کلید قطع و وصل دستی، چراغ سیگنال، ولت‌متر و آمپرمتر	متریال مقاوم یا ترموپلاستیک، درجه حفاظتی IP55، امکان نصب در فضای باز، دارای ریل نصب برای تجهیزات حفاظتی، در پروژه‌های بزرگ معمولاً با تابلو ترکیب AC همراه است
تابلو ترکیب AC	پس از اینورترها، پیش از انتقال به شبکه یا ترانس افزاینده	ترکیب خروجی چند اینورتر به یک خط مشترک، آماده‌سازی برای تزریق به شبکه	ترمینال‌های توان بالا، کلیدهای حفاظتی، اندازه‌گیر جریان و ولتاژ، ارستر، قطع اضطراری	مناسب برای نیروگاه‌های با ظرفیت بالا، امکان هماهنگ‌سازی چندین اینورتر، طراحی مطابق با استانداردهای اتصال به شبکه

در انتخاب تابلو برق خورشیدی به چه نکاتی توجه کنیم؟

تابلو برق خورشیدی باید متناسب با توان خروجی پنل‌های خورشیدی و سطح مصرف انرژی طراحی و انتخاب شود. عدم انطباق ظرفیت می‌تواند باعث افت عملکرد یا آسیب به تجهیزات شود. همچنین، درصورتی‌که تابلو برق در محیط‌های باز مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید در برابر عواملی مانند گردوغبار، رطوبت، نوسانات دمایی و نور خورشید مقاوم باشد (استاندارد IP65).

در تابلو برق خورشیدی، تمامی سیم‌ها باید داخل داکت شیاردار قرار بگیرند و برای اتصال به قطعات و ترمینال از سر سیم مخصوص استفاده شده باشد. علاوه‌براین، کیفیت ساخت تجهیزات داخلی نقش مهمی در افزایش عمر مفید و عملکرد پایدار تابلو برق دارد. استفاده از قطعات بی‌کیفیت در بلندمدت باعث افزایش هزینه‌های تعمیراتی خواهد شد. طراحی تابلو باید به‌نحوی باشد که هم نصب آن ساده باشد و هم تعمیر یا تعویض قطعات داخلی به‌راحتی امکان‌پذیر باشد. این موضوع باعث کاهش زمان و هزینه‌های نگهداری خواهد شد.

درنهایت توجه کنید که انتخاب برندهای شناخته‌شده با خدمات پس از فروش و گارانتی معتبر، به اطمینان بیشتر در عملکرد سیستم و پشتیبانی فنی مناسب کمک خواهد کرد.

همچنین بخوانید: در زمان خرید پنل خورشیدی به چه نکاتی باید توجه کنیم؟ 

سؤالات متداول

About The Author