تقنية Rapid Shutdown والأجهزة المخصصة لها في أنظمة الطاقة الشمسية

مقدمة

ما هو Rapid Shutdown؟

Rapid Shutdown هو إجراء أمان كهربائي يلزم أنظمة الطاقة الشمسية بإيقاف الجهد المستمر (DC Voltage) في أسلاك النظام التي تخرج من السقف إلى مسار الأسلاك خلال 10 ثوانٍ أو أقل، بحيث يصبح الجهد منخفضًا إلى مستوى آمن يسمح لفرق الإطفاء بالتعامل مع المبنى دون خطر الصعق الكهربائي.

تم تعريف هذه المتطلبات لأول مرة في:

▶️ NEC 2014 – Article 690.12

ثم أصبحت أكثر صرامة في NEC 2017 و NEC 2020.

لماذا تم ابتكار Rapid Shutdown؟

لأن أنظمة الطاقة الشمسية تعمل بالجهد المستمر العالي (DC)، ويمكن أن يكون الجهد:

• 
  

  300–600V في الأنظمة السكنية

  
  


• 
  

  800–1500V في الأنظمة التجارية

  
  

✔️ رجال الإطفاء

✔️ الساكنين

✔️ المباني

✔️ الفنيين والمشغلين

وبدون هذه التقنية، قد لا يسمح رجال الدفاع المدني بإطفاء النيران بسبب خطورة الجهد الكهربائي.

ما هو Rapid Shutdown Device؟

Rapid Shutdown Device (RSD) هو جهاز إلكتروني يتم تركيبه على مستوى اللوح الشمسي أو السلسلة (String) ويقوم عند إعطائه إشارة إيقاف بإجراء:

1. فصل دائرة اللوح أو السلسلة

2. خفض الجهد إلى حدود آمنة < 30V خلال 10 ثوانٍ

3. تعطيل خروج الطاقة تلقائياً

تم تصميم هذا الجهاز خصيصًا لتنفيذ متطلبات NEC وللحماية من مخاطر الجهد المستمر في حالات الطوارئ.

أنواع أجهزة Rapid Shutdown Device

1. RSD على مستوى اللوح (Module-Level RSD)

يُركَّب خلف كل لوح.

• 
  

  الأكثر أمانًا

  
  


• 
  

  أكثر كلفة

  
  


• 
  

  شائع في الولايات المتحدة

  
  


• 
  

  يتوافق مع NEC 2017 بشكل كامل

  
  

يأتي عادة مدمجًا مع:

• 
  

  Optimizers مثل SolarEdge

  
  


• 
  

  أو Microinverters مثل Enphase

  
  

2. RSD على مستوى السلسلة (String-Level RSD)

يركّب عند بداية السلسلة.

• 
  

  أقل تكلفة

  
  


• 
  

  مناسب للأنظمة التجارية الكبيرة

  
  


• 
  

  مستوفٍ لـ NEC 2014

  
  

  
  

3. RSD داخلي داخل العاكس (Integrated RSD)

بعض العاكسات تأتي مع:

• 
  

  مستقبل (Receiver)

  
  


• 
  

  جهاز تحكم

  
  


• 
  

  دائرة فصل DC

  
  

مثل عاكسات SMA الجديدة أو Huawei NFPA-compliant.

كيف يعمل Rapid Shutdown Device؟

آلية العمل التقنية:

1. 
   

   النظام يعمل بشكل طبيعي.

   
   


2. 
   

   عند حدوث أي من الحالات التالية:

   
   
   
   
   • 
     

     ضغط زر الطوارئ

     
     
   
   
   • 
     

     انقطاع مصدر تغذية الـ AC

     
     
   
   
   • 
     

     إطفاء العاكس

     
     
   
   
   • 
     

     فصل التيار الرئيسي للمبنى

     
     
   
   
   
   


3. 
   

   يتم إرسال إشارة إيقاف (Shutdown Signal) للجهاز.

   
   


4. 
   

   يقوم الجهاز بفصل الجهد من السقف خلال ثوانٍ.

   
   


5. 
   

   تنخفض خطوط الـ DC إلى مستوى آمن.

   
   

✔️ الهدف:

تأمين المبنى وفرق الإطفاء من خطر الجهد المستمر.

متطلبات NEC التي يحققها Rapid Shutdown Device

NEC 2017 / NEC 2020

تلزم أن يكون:

• 
  

  الجهد على السقف < 30V خلال 30 ثانية

  
  


• 
  

  الجهد في السلاسل خارج السقف يمكن أن يبقى أعلى

  
  


• 
  

  توافق كامل مع ما يسمى “Controlled Conductors”

  
  

لذلك أصبح تركيب RSD إلزاميًا في:

• 
  

  الولايات المتحدة

  
  


• 
  

  بعض المدن الأوروبية

  
  


• 
  

  بعض مشاريع NFPA في الخليج

  
  

أين يُستخدم Rapid Shutdown Device؟

❌ لا يستخدم عادة في:

• 
  
  المحطات الأرضية Utility Scale
  لأنها لا تؤثر على رجال الإطفاء.
  
  

مزايا Rapid Shutdown Device

✔️ حماية ممتازة لفرق الإطفاء

✔️ خفض الجهد خلال ثوانٍ

✔️ تتوافق مع NEC

✔️ سهلة الدمج في التصميم

✔️ تقلل من مخاطر Arc Fault أثناء الحرائق

✔️ قد ترفع قيمة السلامة للنظام

عيوب Rapid Shutdown Device

❌ تكلفة إضافية

❌ زيادة التعقيد في التركيب

❌ زيادة النقاط المحتملة للفشل

❌ ضرورة توافقه مع العاكس

❌ قد يحتاج صيانة أو تحديث Firmware

إن Rapid Shutdown Device هو جهاز مخصص لحماية الأرواح ولتطبيق معايير NEC السلامة أولاً، ويعد اليوم من أهم التقنيات المستخدمة في الأنظمة الشمسية المثبتة على الأسطح.