Fotowoltaika 2.94 kWp – zabezpieczenia DC/AC, przekroje kabli, sieć TN-C, dystans 40 m

Pytanie

Mam panele fotowoltaiczne o mocy 2.94 kwp voc 41.6 vmp 34.5 lsc 12.92 lm 12.19 . Zużywam rocznie 2500 Jakie zabezpieczenia muszę założyć do prądu DC Ido prądu ACJakue przekroje kabli Panele są od domu 40 metrów Rozdzielnica domowa jest od inwertera 15 metrów Dom jest z lat 70tych i nie wiem jaka może mieć sieć

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Po stronie DC: rozłącznik 2-biegunowy min. 25 A/600 V DC, ograniczniki przepięć T2 (T1+T2 jeśli jest LPS) przy panelach i przy falowniku, bezpieczniki gPV 15 A tylko gdy producent modułów tego wymaga.
• Po stronie AC: wyłącznik nadprądowy C16 A, wyłącznik różnicowoprądowy 30 mA (typ A – o ile falownik ma wbudowane RCMU 6 mA; inaczej typ B), ogranicznik przepięć T2 275 V AC.
• Przekroje przewodów: DC – kabel solarny H1Z2Z2-K 2×6 mm² (przy 40 m zapewnia ΔU ≈ 1,2 %); AC – YDYp/YKY 3×2,5 mm² (ΔU ≈ 1,2 %) lub zalecane 3×4 mm² dla większego zapasu.
• Dom z lat 70: prawdopodobny układ TN-C – przed podłączeniem PV należy rozdzielić PEN na N + PE (TN-C-S/TN-S), sprawdzić uziemienie (< 30 Ω) i stan zabezpieczenia głównego.

Szczegółowa analiza problemu

1. Konfiguracja stringu

Dane modułu: Voc = 41,6 V; Vmp = 34,5 V; Isc = 12,92 A; Imp = 12,19 A; Pm ≈ 420 Wp.
2940 Wp / 420 Wp ≈ 7 szt. – jeden string 7-panelowy:

• Vmp,string = 7 × 34,5 V ≈ 241 V
• Voc,string,STC = 7 × 41,6 V ≈ 291 V
• Voc,string,–20 °C → 291 V × 1,135 ≈ 330 V

Falownik musi przyjmować co najmniej 400 V DC (większość 1-fazowych 3 kW ma 550-600 V).

2. Zabezpieczenia po stronie DC

1. Rozłącznik izolacyjny DC
   – Ue ≥ 1,2 × Voc,max ≈ 400 V → dobieramy 600 V lub 1000 V DC.
   – In ≥ 1,25 × Isc ≈ 16 A → przyjmujemy 25 A.

2. Ograniczniki przepięć SPD
   – Typ 2 (T2); Typ 1+2 jeśli budynek ma instalację odgromową.
   – Uc ≥ 330 V → standard 600 V DC.
   – Odległość panel-falownik > 10 m → dwa komplety SPD (¹), jeden przy konstrukcji, drugi przy falowniku.

3. Zabezpieczenia nadprądowe
   – Jeden string → bezpieczniki gPV nieobowiązkowe, o ile ‟Maximum Series Fuse Rating” modułu ≥ 2 × Isc. Jeśli w karcie podano 15 A, montujemy 2 × 15 A gPV.

4. Ochrona przed łukiem (AFCI) – w UE nieobowiązkowa, ale coraz częściej wbudowana w falowniki.

3. Przewody po stronie DC (40 m)

Spadek napięcia projektowy 1–1,5 %.

\[ \Delta U = \frac{2 \rho L I}{S} \]

Dla 6 mm²: ΔU ≈ 2,8 V → 1,18 % (dobry kompromis).
Dla 4 mm²: ΔU ≈ 4,3 V → 1,77 % (granicznie).
Zalecenie: H1Z2Z2-K 2 × 6 mm², klasa II, odporność UV.

4. Zabezpieczenia po stronie AC

Falownik 3 kW, 1-faza, cosφ ≈ 1: Iac = 3000 W / 230 V ≈ 13 A.

1. Wyłącznik nadprądowy – C16 A (lub B16 przy krótkim kablu).
2. RCD – 30 mA:
   – Typ A jeśli falownik ma RCMU 6 mA DC (większość nowych).
   – Typ B jeżeli producent tego wymaga lub brak RCMU.
3. SPD AC – Typ 2 275 V; Typ 1+2 przy LPS lub zasilaniu napowietrznym.
4. Wyłącznik serwisowy AC przy falowniku (opcjonalny, często wbudowany).

5. Przewody po stronie AC (15 m)

• 3 × 2,5 mm²: ΔU ≈ 1,2 % – spełnia PN-HD 60364-7-712 (<1,5 % między falownikiem a ZK).
• 3 × 4 mm²: ΔU ≈ 0,7 % – rekomendowane dla dodatkowego zapasu termicznego.
Typ: YDYp w ścianie, YKY w ziemi / na zewnątrz.

6. Uziemienie i układ sieci

Dom z lat 70 → częsty układ TN-C (2-przewodowy):
• Wymagane rozdzielenie PEN na N+PE w rozdzielnicy głównej (min. 10 mm² Cu).
• Oporność uziomu < 30 Ω; przewód uziomowy min. 6 mm² Cu, a jeśli pełni funkcję LPS – 16 mm² Cu.
• Konstrukcję paneli, ramy i obudowę falownika łączymy z GSU.

Aktualne informacje i trendy

– Od 2022 r. norma PN-HD 60364-7-712 wymaga SPD zarówno po stronie DC, jak i AC (T2, a przy LPS T1+T2).
– Producenci falowników (SMA, Fronius, Huawei) standardowo wbudowują RCMU 6 mA DC → umożliwia RCD typ A.
– Coraz częściej stosuje się prefabrykowane skrzynki „AC/DC combiner” z gotowymi zabezpieczeniami oraz kable solarne 1500 V DC (choć dla 3 kW to rzadko konieczne).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego 6 mm² DC? – Każdy dodatkowy 1 V spadku zmniejsza moc o ≈ 5 W; przy 40 m straty energii rzędu 25 kWh/rok mogą przekroczyć koszt grubszego kabla.
• SPD w dwóch punktach – linia DC działa jak antena; przepięcie tłumimy zarówno przy źródle, jak i odbiorniku.

Aspekty etyczne i prawne

• Podłączenie mikro-instalacji ≤ 50 kW wymaga zgłoszenia do OSD (art. 7 Prawo energetyczne).
• Całość musi spełniać PN-EN 62446-1 (pomiary odbiorcze PV) oraz PN-HD 60364-7-712.
• Własnoręczna instalacja bez uprawnień SEP może skutkować brakiem odszkodowania w razie pożaru (OC inwestora).

Praktyczne wskazówki

1. Zweryfikować układ sieci i uziemienie z elektrykiem z uprawnieniami E-D.
2. Wybrać falownik 3 kW z maks. Udc ≥ 550 V i zintegrowanym RCMU.
3. Zamówić gotową skrzynkę DC (2 × SPD T2, rozłącznik, ewent. gPV) – oszczędza czas i miejsce.
4. Prowadzić przewody DC oddzielnie od AC, w rurach UV-resistant.
5. Po montażu wykonać pomiary: rezystancja izolacji, pętla zwarciowa, I-Δn RCD, impedancja uziomu, Voc/Isc stringu.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

– Jeśli producent modułów dopuszcza wyższy prąd bezpiecznika niż 15 A, gPV można pominąć (single-string).
– Przy większym docelowym systemie (np. rozbudowa do 5–6 kWp) warto od razu położyć kabel 2 × 10 mm² DC.
– RCD typ B jest drogi (~900 zł), ale bywa wymagany w starszych falownikach bez RCMU.

Sugestie dalszych badań

– Analiza opłacalności magazynu energii 5 kWh przy zużyciu 2500 kWh/rok.
– Monitoring online (Modbus/TCP) i automatyczne sterowanie obciążeniami (heat-pump ready).
– Fotowoltaika z optymalizatorami vs mikro-falowniki – wpływ na bezpieczeństwo DC.

Krótkie podsumowanie

1. Kabel solarny 2 × 6 mm² na 40 m, kabel AC 3 × 2,5 mm² (lepiej 3 × 4 mm²) na 15 m.
2. Zabezpieczenia DC: rozłącznik 25 A/600 V, dwa SPD T2 600 V, ewentualnie gPV 15 A.
3. Zabezpieczenia AC: MCB C16 A, RCD 30 mA typ A (lub B), SPD T2 275 V.
4. Sprawdzić i zmodernizować instalację TN-C → TN-S, uziemienie < 30 Ω.
   Prawidłowy dobór i pomiary końcowe przez uprawnionego elektryka gwarantują bezpieczeństwo oraz bezproblemowe przyłączenie mikro-instalacji do sieci OSD.