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重要提示:光伏逆變電源必須安裝直流斷路開關

光伏逆變電源是光伏發電系統中重要的一環,一般可分為離網光伏逆變電源和并網光伏逆變電源。若按逆變電源本身的工作性質又可以分為有變壓器的光伏逆變器和無變壓器的光伏逆變器。隨著國家的大力支持,光伏產業也越來越壯大。今年4月份習近平主席參觀了安徽金寨的光伏扶貧項目后,光伏扶貧持續大熱,這一將新能源與扶貧相結合的新模式開始廣受關注。國家太陽能規劃“十三五”時期光伏扶貧工程總規模15GW,每年建設規模約3GW,占全國年新增光伏發電裝機的20%。

顯然大家都意識到光伏扶貧是塊大蛋糕,不僅帶動貧困戶創收,也推動了國內光伏產業快速發展。然而在扶貧項目真正實施過程中也暴露諸多問題。

偷工減料、偷梁換柱不可取
由于扶貧項目一般由政府牽頭招標,通常都是走低價競爭策略,且付款周期長,因此不少安裝商或者承辦商為了節約成本,會在項目中直接省去直流開關。
另外一種“耍聰明”的做法是,一些廠家在為逆變器、匯流箱等做器件選型時,為追求低成本,將交流斷路器用在直流側。這些交流開關的滅弧能力、額定帶載切斷功率都遠遠不夠,容易導致過熱、漏電和火花,嚴重時甚至出現電站起火的情況,光伏直流開關的工作電壓較高,直流電流沒有過零點,直流系統的滅弧分斷難度也遠大于交流系統,這些也會提高了發生觸電和火災事故的風險。

光伏逆變電源直流開關的大作用
下面通過舉例,我們不妨來談談,直流開關在光伏電站都有哪些保護功能?
(1)在安裝光伏系統的時候,安裝商一般先通過直流開關關斷來隔離電池板和逆變器的輸入,這樣的接線和插拔直流端子時直流電是沒有接入到逆變器直流側,防止人身觸電和逆變器以及后端設備的損壞,因此,系統安裝的時候,我們需要“直流開關”來隔斷逆變器和電池板之間的直流電。
(2)在光伏電站中,逆變器是“核心中樞”,而為了保證足夠的發電時長,逆變器是沒有啟停按鈕的,只要有光照(即使陰雨天氣)電池板能夠發電,逆變器即自動工作。但是,這也帶來一個問題,在更換或維修逆變器,哪怕交流側已經通過安裝的交流斷路器斷開但是直流側一直有電。這種情況下,逆變器如果沒有“直流開關”去隔絕來自電池板的直流電就容易引起觸電和設備的損壞。
(3)目前市面上大部分的逆變器都是TL系列的,即內部無電氣隔離,存在交流側到直流側的倒灌可能,在維修的時候如果通過交流開關和直流開關的物理隔離,各段都能更安全的保護。

根據有關途徑了解未來光伏扶貧將以村級電站100-300kW為主,基本上都會采用組串型逆變電源方案,主要采用嵌入在逆變電源上內置直流開關、或外置直流開關(電池板和逆變電源之間獨立安裝的)的方案。因此,光伏直流開關是系統安全性保障的最重要部件,光伏直流開關的可靠性和穩定性直接關系到光伏系統的穩定發電和收益,直接影響到光伏系統的安全可靠運行。

若發生以下故障說明你選擇的直流開關有問題了
1.觸點高阻抗引起過熱,甚至起火;
2.開關無法正常關斷,開關手柄保持在‘OFF’狀態;
3.不完全切斷,引起火花;
4.由于容許工作電流太小,容易引起過熱,使開關滅弧室損壞甚至外形變形。

光伏逆變電源直流開關的選擇方法
1.確定系統電壓
所選擇的直流開關的型號應能滿足最大光伏系統電壓和電流要求。常見的有滿足UL標準的600V和TUV標準的1000V以及目前比較熱點的1500V系統。一般接入單相逆變器的系統電壓最高為600V,三相組串型或者電站型逆變器的系統電壓最高為1000V或者1500V
2.確定獨立電池串的路數
如果是內置的直流開關,由于集成在逆變器內部,所以和逆變器獨立的MPPT數目有關系。常見的逆變器是單路MPPT,雙路MPPT,市面上也有少數3路MPPT的并網逆變器。一般逆變器功率等級在1kW~3kW的設計為單路MPPT;3kW~30kW為雙路MPPT,有少數公司也有三路MPPT的逆變器;大型逆變器100kW以上一般都是通過匯流箱匯流后輸入一路MPPT。逆變器獨立的MPPT數目決定了選擇的內置直流開關的獨立通段對數。
3.確定電池組串的電壓和電流
根據電池組串的最大電壓和電流參數,確定直流開關的選型。如果使用者對光伏逆變器的參數比較了解,尤其是逆變器廠家在選擇內置直流開關時,為了有效節約逆變器整機成本,可以通過研究逆變器輸入直流電壓電流曲線來選擇,保證其所選擇的直流開關適用于各種天氣環境和溫度(詳見第5條)。
根據EN 60947-3 的標準,光伏系統中直流開關電氣參數選型必須以光伏組串的最大電壓和電流為基礎,且具有一定的安全系數余量。
電壓= NS x VOC x 1.15
電流= NP x ISC x 1.25
NS - 電池板串聯數量
NP - 電池板并聯數量
VOC – 電池板開路電壓
ISC – 電池板短路電流
舉例一:
單路MPPT組串系統 – 3kW 功率輸出
逆變器: 直流輸入600VDC (VOC), 16A (IDC), 20A (IDC max)
電池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom)
電池板數量: 11
計算: V = 11 x 39 x 1.15 = 493.35V ,I = 9.06 x 1.25 = 11.33A
對于這個配置, Projoy PEDS150-EL16R-2 在500V時可持續通流16A,即可滿足該系統要求
舉例二:
多路MPPT組串系統 – 12kW 功率輸出
逆變器: 直流輸入1000VDC (VOC), 22A/22A (IDC), 25A/25A (IDC max)
電池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom)
電池板數量: 22 x 2
計算: V = 22 x 39 x 1.15 = 986.7V ,I (每路)= 9.06 x 1.25 = 11.33A
對于這個配置, Projoy PEDS150-EL32R-4 在1000V時可持續通流13A,即可滿足該系統要求

4.分析使用的環境和安裝方式。
根據使用的環境確定工作溫度,防護和防火等級,一般品質好的直流開關工作穩定可以在-40°到60°。常見的外置直流開關防護等級為IP65,內置直流開關安裝后保證整機通過IP65。防火等級一般為外殼或者本體材料UL 94V-0, 手柄UL 94V-2。
開關的一般安裝方式有面板安裝,底座安裝,單孔安裝等,可根據實際需求選擇安裝方式。

5.確定具體型號
目前Projoy可提供有單觸點電流為16A,25A和32A電流等級,2~12級(層)可選,通過跳線組成新的串并聯結構,最大電流可達到58A,最大電壓可達到1500V。
通用逆變器直流開關選型可參考下表:
通用逆變電源直流開關選型可參考下表
通用逆變電源直流開關選型可參考下表



光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-2/4/6/8


光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-2H


光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-3S


光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-3H


光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-4S


光伏逆變電源直流開關電壓電流圖
PEDS150-4H



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