Jarak Rambat di Kotak Sambungan: Mengapa 1500 V Mengubah Desain

Jawaban singkat: Jarak rambat adalah jalur terpendek di sepanjang permukaan isolator antara dua konduktor. Jarak bebas adalah jalur terpendek melalui udara. Keduanya gagal karena alasan yang berbeda, sehingga gambar yang memenuhi salah satunya bisa gagal pada yang lain, dan pada modul 1500 V jalur permukaanlah yang menimbulkan masalah. Di dalam kotak sambungan, angka tersebut tidak diambil dari lembar data: angka itu dibaca dari tegangan kerja, tingkat polusi, dan indeks pelacakan material, lalu digandakan untuk isolasi diperkuat. Pada tingkat 1600 V, kotak dengan material kelompok I pada tingkat polusi 2 memerlukan 8 mm untuk isolasi dasar dan 16 mm untuk isolasi diperkuat. Beralih ke kelompok III pada tingkat polusi 3 dan persyaratan yang sama menjadi 25 mm dan 50 mm. Kotak seukuran telapak tangan tidak dapat menemukan 50 mm, itulah sebabnya potting dan pemilihan material merupakan keputusan struktural, bukan langkah penyelesaian akhir.

Setiap kotak sambungan dikirim dengan laporan uji tipe, dan laporan itu berisi lembar pengukuran dengan dua kolom yang tampak dapat dipertukarkan. Keduanya tidak sama, dan membacanya sebagai satu hal adalah cara desain 1000 V mendapat label baru.

Dua angka yang melindungi terhadap kegagalan yang berbeda

Jarak bebas adalah celah udara. Jarak ini ada untuk mencegah flashover: lonjakan petir, transien pensakelaran, atau gangguan sistem menempatkan tegangan tinggi yang cepat melintasi celah, udara terionisasi, dan busur api menjembataninya. Oleh karena itu, jarak bebas bergantung pada tegangan tahan impuls dan pada ketinggian, karena udara yang lebih tipis lebih cepat mengalami tembus. Jarak ini tidak bergantung pada bahan plastiknya.

Jarak rambat adalah rute permukaan. Jarak ini ada untuk mencegah pelacakan: debu, garam, dan kelembapan yang mengembun membentuk lapisan konduktif lemah pada permukaan, pelepasan kecil mengalir di sepanjangnya, polimer mengalami karbonisasi dalam garis sempit, dan garis itu menjadi jalur konduktif yang tidak hilang. Pemicu di sini adalah tegangan kerja jangka panjang dan seberapa kotor permukaannya, ditambah ketahanan material terhadap pelacakan.

Konsekuensi praktisnya adalah aturan yang mudah dinyatakan dan mudah dilupakan: untuk pasangan konduktor yang sama, jarak rambat tidak pernah lebih kecil daripada jarak bebas. Rute permukaan mengelilingi apa pun yang dilintasi celah udara. Jika gambar Anda menunjukkan jarak rambat di bawah jarak bebas, Anda salah mengukur salah satunya, paling sering dengan mengambil jalan pintas melintasi alur yang menurut standar harus dijembatani.

Tiga variabel, satu tabel

IEC 62790 mencakup kotak sambungan untuk modul fotovoltaik hingga 1500 V DC yang dirancang sebagai kelas II, yaitu dengan isolasi ganda atau diperkuat. Angka-angkanya sendiri berasal dari standar dasar koordinasi isolasi, IEC 60664-1, dan dibaca dari tabel menggunakan tiga masukan.

• Tegangan kerja. Tegangan jangka panjang antara dua konduktor, diambil sebagai nilai DC. Tegangan yang lebih tinggi lebih mudah mempertahankan pelepasan permukaan, sehingga jarak yang diperlukan bertambah. Beralih dari sistem 1000 V ke 1500 V adalah lompatan ke baris baru dalam tabel itu, bukan kenaikan kecil di dalam satu baris.
• Tingkat polusi. Lingkungan mikro permukaan. Tingkat 1 berarti tidak ada polusi atau hanya polusi kering yang tidak konduktif. Tingkat 2 berarti polusi yang biasanya tidak konduktif dengan konduktivitas sementara sesekali akibat kondensasi. Tingkat 3 berarti polusi konduktif, atau polusi kering yang menjadi konduktif saat mengembun. Permukaan luar ruangan yang terpapar adalah tingkat 3; bagian dalam yang tersegel baik sering dinilai sebagai tingkat 2.
• Kelompok material. Indeks pelacakan komparatif, yaitu tegangan yang ditahan suatu permukaan di bawah tetesan elektrolit berulang sebelum jalur pelacakan terbentuk. Kelompok I adalah 600 ke atas, kelompok II adalah 400 hingga 600, kelompok IIIa adalah 175 hingga 400, kelompok IIIb adalah 100 hingga 175. Indeks yang lebih tinggi menghasilkan jarak yang lebih pendek.

Kemudian jenis isolasinya. Bagian aktif ke permukaan yang dapat disentuh adalah isolasi diperkuat, dan jarak rambat yang diperlukan umumnya dua kali nilai dasar. Gabungkan ketiga variabel dan jenis isolasi, dan Anda mendapatkan tabel di bawah ini, untuk tingkat 1600 V yang biasanya menjadi tempat sistem 1500 V berada.

Nilai sebagaimana ditabulasikan dalam artikel sumber untuk tingkat 1600 V IEC 60664-1, dengan isolasi diperkuat pada dua kali nilai dasar dan kelompok III dibaca sebagai IIIa. Perlakukan ini sebagai bentuk persyaratannya, bukan sebagai pengganti edisi standar yang berlaku saat ini.

Baca sudut kanan bawah terlebih dahulu. Kotak dengan indeks pelacakan rendah, dengan bagian aktif terpapar lingkungan tingkat 3, dan diharuskan menahan isolasi diperkuat, memerlukan 50 mm jalur permukaan. Tidak ada susunan rusuk di dalam kotak sambungan yang dapat menghasilkan 50 mm secara jujur. Sel tunggal itu menjelaskan sebagian besar keputusan desain dalam kategori produk ini.

Persyaratan yang sama, digambar dengan enam cara

Satu persyaratan, enam jawaban. Tegangan kerja 1600 V yang sama memerlukan 8 mm di sel kiri atas dan 50 mm di kanan bawah, sebelum ada toleransi pengukuran.

Inti dari matriks ini bukanlah angka-angkanya melainkan rentangnya. Antara sel kiri atas dan sel kanan bawah, persyaratannya bertambah lebih dari enam kali, pada tegangan kerja yang identik. Tidak ada yang berubah pada modul. Yang berubah adalah di mana permukaannya berada dan terbuat dari apa, dan keduanya adalah pilihan yang dibuat pada gambar dan dalam lembar spesifikasi material.

Di mana jalur-jalurnya sebenarnya membentang di dalam kotak

Kotak sambungan itu kecil, jadi intuisi mengatakan jaraknya pendek dan masalahnya sepele. Dalam praktiknya ada tiga kelas jalur, dengan tiga persyaratan berbeda, dan hanya satu di antaranya yang biasanya sulit.

• Bagian aktif ke permukaan luar. Dari terminal atau busbar, melintasi bagian dalam, melalui atau mengelilingi bodi, ke bagian luar housing dan permukaan pemasangan backsheet. Ini adalah isolasi ke bumi dan dinilai sebagai diperkuat. Ini adalah jalur yang paling sering menghambat desain, karena harus keluar dari kotak.
• Terminal ke terminal. Terminal yang berdekatan berada di kedua sisi satu dioda bypass, yang melindungi satu substring, sehingga beda potensialnya paling banyak puluhan volt. Ini adalah isolasi fungsional dan persyaratannya jauh lebih rendah. Ini jarang menjadi kendala, meskipun ini adalah jalur yang pertama diukur orang karena paling mudah dilihat.
• Keluarnya kabel, seal, dan sambungan tutup. Biasanya bukan jalur terpendek, tetapi ini adalah rute masuknya kelembapan dan kontaminasi. Ini menentukan tingkat polusi mana bagian dalam dapat dinilai, sehingga menetapkan persyaratan untuk semua hal lainnya. Bagian dalam 16 mm yang sempurna di dalam kotak yang bernapas adalah persyaratan 40 mm yang tersamar.

Pengukuran memiliki konvensinya sendiri, dan di sinilah gambar-gambar salah secara diam-diam. Ketika jalur melintasi alur, tidak setiap alur dihitung. Jika alur lebih sempit dari lebar X yang ditentukan, kontaminasi menjembataninya, dan jalur diambil lurus melintasi mulut alur. Hanya alur yang lebih lebar dari X yang menyumbangkan dinding dan dasarnya ke jalur yang diukur. X mengikuti tingkat polusi: sekitar 1,0 mm pada tingkat 2 dan sekitar 1,5 mm pada tingkat 3. Rib dan slot di dalam kotak ada justru untuk memperpanjang rute permukaan dalam volume tetap, dan rib yang lebih sempit dari X tidak melakukan apa pun.

Potting adalah keputusan tingkat polusi

Kembali ke matriks dan perhatikan variabel mana yang sebenarnya Anda kendalikan. Tegangan kerja ditetapkan oleh sistem. Dimensi luar ditetapkan oleh modul, ruang backsheet, dan bill of materials. Yang tersisa adalah dua tuas: material dan tingkat polusi. Kotak produksi menarik keduanya sekaligus.

Tuas material berarti memilih senyawa dengan indeks pelacakan tinggi, biasanya PPO modifikasi atau grade PC. Masalahnya adalah indeks tersebut merupakan properti formulasi, bukan keluarga polimer: flame retardant, filler, dan bahkan pewarna menggesernya, dan grade yang sama dalam warna berbeda atau dari batch berbeda dapat masuk ke kelompok yang berbeda. Kualifikasi material yang menyalin nilai datasheet dan melewatkan uji pelacakan belum mengualifikasi apa pun.

Tuas polusi adalah tempat potting masuk ke dalam argumen. Senyawa potting yang sepenuhnya menutupi bagian aktif menghilangkan permukaan dari kontak dengan udara dan kelembapan, yang memungkinkan tingkat polusi wilayah tersebut dinilai jauh lebih rendah. Pada batasnya, persyaratannya bukan lagi jalur permukaan melainkan isolasi padat melalui senyawa tersebut. IEC 62790 mensyaratkan bahwa setiap pengurangan tingkat polusi melalui coating atau potting memenuhi kondisi Annex B-nya, dan prinsip di baliknya berasal dari IEC 60664-3; edisi 2020 juga menambahkan jarak melalui sambungan semen ke tabel 3-nya.

Itu membingkai ulang untuk apa garis lem itu. Potting biasanya dijelaskan sebagai perlindungan kelembapan dan konduksi termal. Dalam argumen isolasi, potting juga merupakan hal yang menulis ulang tingkat polusi, dan hanya menulis ulang selama senyawa tersebut utuh dan terikat. Void, rongga susut, atau area yang terlepas di sepanjang terminal tidak mengurangi kinerja isolasi sebesar persentase. Itu secara lokal mengembalikan jalur permukaan yang Anda kira telah dihilangkan, pada persyaratan tingkat 3 penuh, di tempat yang tidak diukur siapa pun.

Apa yang harus bertahan dari potting untuk mempertahankan kredit itu

Karena kreditnya bersifat kondisional, kriteria penerimaan untuk potting bersifat elektrikal, bukan kosmetik, dan harus ditulis seperti itu di lembar proses.

Di lini kami, kami mengevaluasi kotak sambungan yang di-potting dengan menjalankan uji ketahanan dielektrik dan resistansi isolasi hingga 1500 V, memastikan tidak ada void internal atau cacat curing yang mengompromikan isolasi elektrikal yang disyaratkan.

• Cakupan dan tinggi isian. Setiap bagian aktif yang menjadi dasar argumen isolasi harus berada di bawah senyawa, pada tinggi yang ditentukan, pada setiap unit. Berat atau volume per shot adalah proksi murah; potongan melintang pada first-off adalah pemeriksaan yang jujur.
• Void dan rongga susut. Rasio pencampuran, degassing, dan profil curing menentukan ini. Dispenser meter-mix dua komponen yang menjaga rasio dalam toleransi yang dinyatakan adalah yang membuat argumen dapat diulang, itulah sebabnya akurasi metering stasiun pengisian adalah parameter isolasi dan bukan hanya parameter biaya.
• Adhesi ke bodi dan terminal. Senyawa harus tetap menempel melalui damp heat dan siklus termal. Begitu terangkat, permukaan kembali, dan margin desain ikut hilang.
• Bukti setelah penuaan. Kredit diklaim setelah urutan penuaan, bukan sebelumnya. Jika laporan kualifikasi hanya menunjukkan adhesi potting sebelum damp heat, angka dalam tabel itu belum menjadi milik Anda.

Mengapa kotak 1000 V tidak menjadi kotak 1500 V

Versi kesalahan ini yang paling mahal adalah komersial: ambil housing 1000 V yang telah dikualifikasi, cetak label baru, kirim ke sistem 1500 V. Langkah tegangan memindahkan persyaratan ke baris baru dalam tabel, dan geometri yang ada, kelompok material yang ada, serta tata letak potting yang ada semuanya dioptimalkan untuk baris lama. Terkadang desainnya masih lolos; satu-satunya cara untuk mengetahuinya adalah mengulang pengukuran permukaan pada tegangan baru dan menjalankan ulang uji yang relevan. Logika yang sama berlaku satu tingkat di atasnya: pergeseran menuju sistem 2000 V tidak hanya mengubah desain sel dan modul, tetapi membuka kembali file koordinasi isolasi untuk setiap komponen di sisi DC.

Juga penting kualifikasi mana yang Anda pijak. IEC 61215 dan IEC 61730 membuktikan hal yang berbeda, dan tidak ada yang menggantikan persyaratan konstruksi yang lain. Koordinasi isolasi berada di sisi 61730, dalam tinjauan konstruksi, dan lembar pengukuran adalah bukti untuk tinjauan tersebut, bukan untuk kinerja. Jika hierarki standar itu sendiri tidak jelas di organisasi Anda, hubungan antara standar IEC, UL, GB/T, dan grup layak diselesaikan sebelum perubahan produk berikutnya.

Untuk memenuhi titik inspeksi IEC 61730, kami memverifikasi modul jadi menggunakan urutan uji keselamatan yang menggabungkan hipot, resistansi isolasi, dan pengukuran kebocoran basah pada setiap run produksi sebelum pengemasan akhir.

Apa yang akan kami periksa sebelum build berikutnya

Lima pemeriksaan, dalam urutan yang menemukan masalah paling murah.

• Baca persyaratan dari gambar, bukan dari laporan. Ambil jalur kasus terburuk yang sebenarnya dari bagian aktif ke permukaan yang dapat disentuh, terapkan aturan alur dengan X yang tepat, dan bandingkan dengan sel tabel yang sesuai dengan tingkat polusi dan kelompok material yang Anda nyatakan. Sebagian besar kegagalan ditemukan di sini, di atas kertas, secara gratis.
• Verifikasi indeks pelacakan per batch dan per warna. Minta uji pelacakan pada senyawa yang sebenarnya dipasok, bukan lembar data keluarga. Catat kelompoknya dalam rencana inspeksi barang masuk, dan perlakukan perubahan warna sebagai material baru.
• Periksa cakupan potting pada suatu potongan. Satu first-off per shift, dipotong dan difoto, dengan kriteria tinggi isian dan rongga yang tertulis. Inspeksi kosmetik pada bagian luar kotak tidak memberi tahu apa pun tentang bagian dalamnya.
• Uji isolasi secara elektrik, setiap unit. Uji ketahanan dielektrik dan resistansi isolasi di akhir lini adalah satu-satunya pemeriksaan yang melihat artikel yang telah dirakit. Peralatan seperti penguji keamanan CHT9980A ada tepat untuk gerbang ini, dan batas pengujian harus berasal dari persyaratan konstruksi, bukan dari kebiasaan yang diwarisi dari produk lama.
• Simpan bukti sambungan bersama produk. Potting dan las terminal dibuat pada lini yang sama, dan langkah penyolderan dengan profil yang tercatat itulah yang memungkinkan Anda berargumen nanti bahwa permukaan di bawah senyawa itu bersih saat ditutup. Kontaminasi di bawah potting tidak terlihat dan permanen.

Dari mana angka-angka ini berasal

Enam nilai dalam matriks, batas kelompok material dan lebar alur X berasal dari artikel sumber, yang mentabulasikannya untuk tingkat 1600 V dari IEC 60664-1 dan mencatat bahwa isolasi diperkuat diambil sebagai dua kali nilai dasar dan kelompok III sebagai IIIa. Nomor standar dan cakupannya (IEC 62790 untuk kotak sambungan, IEC 60664-1 untuk koordinasi isolasi, IEC 60664-3 untuk pelapisan dan potting, IEC 61730-1 untuk konstruksi modul) adalah seperti yang dikutip di sana.

Apa yang menjadi milik kami: pembacaan matriks sebagai argumen ruang desain, urutan lima pemeriksaan, dan klaim bahwa potting adalah keputusan tingkat polusi sebelum menjadi keputusan anti air. Klaim itu mengikuti dari Annex B dan IEC 60664-3, tetapi kata-katanya adalah interpretasi kami dan badan sertifikasi Anda yang berhak memutuskan. Kami belum mengukur kotak-kotak dalam foto, dan tidak ada angka di sini yang berasal dari pengujian yang kami jalankan.

FAQ

T: Apakah creepage selalu lebih besar daripada clearance?

Untuk pasangan konduktor yang sama, ya. Rute permukaan harus melewati apa pun yang dilintasi jalur udara, sehingga tidak mungkin lebih pendek. Gambar yang menunjukkan sebaliknya memiliki kesalahan pengukuran, biasanya alur yang dihitung padahal seharusnya dijembatani.

T: Tingkat polusi mana yang berlaku di dalam kotak yang dipotting?

Itulah inti potting: daerah yang tertutup dapat dinilai pada tingkat yang lebih rendah, atau sebagai isolasi padat, asalkan kondisi IEC 62790 Annex B terpenuhi. Daerah yang tidak tertutup, dan setiap rongga di dalam senyawa, tetap pada tingkat yang tersirat oleh lingkungannya.

T: Apakah indeks pelacakan yang lebih tinggi selalu memungkinkan saya mengecilkan kotak?

Itu memindahkan Anda satu kolom dalam tabel, yang dapat memotong persyaratan hingga setengahnya. Apakah itu menjadi kotak yang lebih kecil bergantung pada tata letak lainnya, dan pada apakah material tersebut masih memenuhi persyaratan mekanis dan mudah terbakar pada indeks itu.

T: Bisakah saya menggunakan laporan pemasok untuk kualifikasi modul saya sendiri?

Hanya jika laporan tersebut mencakup artikel yang tepat, kelompok material yang tepat dan tingkat polusi yang tepat yang Anda nyatakan. Laporan untuk kotak 1000 V dalam warna berbeda adalah bukti tentang produk yang berbeda.

T: Apa yang diubah oleh aturan alur 1,0 mm dan 1,5 mm dalam praktik?

Itu menentukan apakah suatu rusuk dihitung. Rusuk yang lebih sempit dari X dijembatani oleh kontaminasi dan tidak berkontribusi apa pun pada jalur yang diukur, sehingga tata letak yang penuh rusuk tipis dapat terukur jauh lebih pendek daripada yang disarankan gambar. Pada tingkat 3 ambangnya adalah yang lebih lebar dari keduanya, yang membuat rusuk tipis semakin tidak berguna.

T: Mengapa kualitas potting menjadi masalah kelistrikan?

Karena kredit isolasi bergantung pada senyawa yang kontinu dan terikat. Rongga atau debond mengembalikan jalur permukaan pada persyaratan penuh lingkungannya, di lokasi yang tidak diperiksa oleh inspeksi rutin.

T: Apakah 1500 V mengubah apa pun untuk terminal?

Terminal ke terminal adalah isolasi fungsional dan biasanya tetap mudah. Langkah itu penting untuk bagian aktif ke permukaan luar, dan untuk creepage melintasi bodi dan sekitar keluarnya kabel, di situlah persyaratan diperkuat berada.

T: Di mana standar keselamatan modul cocok?

IEC 61730-1 menetapkan persyaratan konstruksi, termasuk koordinasi isolasi, dan IEC 62790 memberikan kotak sambungan persyaratan dan pengujian keselamatannya sendiri. Lembar pengukuran adalah bukti untuk tinjauan konstruksi; pengujian kinerja di bawah IEC 61215 menjawab pertanyaan yang berbeda.

Pemikiran akhir

Creepage tampak seperti angka yang harus diukur dan sebenarnya adalah keputusan yang harus dibuat. Tegangan kerja berasal dari sistem dan dimensi berasal dari modul, sehingga dua tuas yang tersisa adalah material dan tingkat polusi, dan keduanya sudah ditetapkan jauh sebelum lembar pengukuran diisi. Tanyakan pada tingkat polusi apa dan kelompok material apa peringkat kotak dikualifikasikan, dan apakah potting yang mendukungnya bertahan utuh terhadap damp heat. Pertanyaan itu tidak memakan biaya dan menemukan sebagian besar masalah saat masih di atas kertas.

OOITech memasok Penguji keamanan PV CHT9980A dan CHT9981A untuk melakukan hipot, resistansi isolasi, kontinuitas pembumian, dan pengujian kebocoran basah pada lini produksi. Kirim gambar kotak sambungan, spesifikasi tumpukan modul, atau sampel uji Anda ke tim teknik kami untuk evaluasi dan konfigurasi parameter pengujian.