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重要提示:光伏逆变电源必须安装直流断路开关

光伏逆变电源是光伏发电系统中重要的一环,一般可分为离网光伏逆变电源和并网光伏逆变电源。若按逆变电源本身的工作性质又可以分为有变压器的光伏逆变器和无变压器的光伏逆变器。随着国家的大力支持,光伏产业也越来越壮大。今年4月份习近平主席参观了安徽金寨的光伏扶贫项目后,光伏扶贫持续大热,这一将新能源与扶贫相结合的新模式开始广受关注。国家太阳能规划“十三五”时期光伏扶贫工程总规模15GW,每年建设规模约3GW,占全国年新增光伏发电装机的20%。

显然大家都意识到光伏扶贫是块大蛋糕,不仅带动贫困户创收,也推动了国内光伏产业快速发展。然而在扶贫项目真正实施过程中也暴露诸多问题。

偷工减料、偷梁换柱不可取
由于扶贫项目一般由政府牵头招标,通常都是走低价竞争策略,且付款周期长,因此不少安装商或者承办商为了节约成本,会在项目中直接省去直流开关。
另外一种“耍聪明”的做法是,一些厂家在为逆变器、汇流箱等做器件选型时,为追求低成本,将交流断路器用在直流侧。这些交流开关的灭弧能力、额定带载切断功率都远远不够,容易导致过热、漏电和火花,严重时甚至出现电站起火的情况,光伏直流开关的工作电压较高,直流电流没有过零点,直流系统的灭弧分断难度也远大于交流系统,这些也会提高了发生触电和火灾事故的风险。

光伏逆变电源直流开关的大作用
下面通过举例,我们不妨来谈谈,直流开关在光伏电站都有哪些保护功能?
(1)在安装光伏系统的时候,安装商一般先通过直流开关关断来隔离电池板和逆变器的输入,这样的接线和插拔直流端子时直流电是没有接入到逆变器直流侧,防止人身触电和逆变器以及后端设备的损坏,因此,系统安装的时候,我们需要“直流开关”来隔断逆变器和电池板之间的直流电。
(2)在光伏电站中,逆变器是“核心中枢”,而为了保证足够的发电时长,逆变器是没有启停按钮的,只要有光照(即使阴雨天气)电池板能够发电,逆变器即自动工作。但是,这也带来一个问题,在更换或维修逆变器,哪怕交流侧已经通过安装的交流断路器断开但是直流侧一直有电。这种情况下,逆变器如果没有“直流开关”去隔绝来自电池板的直流电就容易引起触电和设备的损坏。
(3)目前市面上大部分的逆变器都是TL系列的,即内部无电气隔离,存在交流侧到直流侧的倒灌可能,在维修的时候如果通过交流开关和直流开关的物理隔离,各段都能更安全的保护。

根据有关途径了解未来光伏扶贫将以村级电站100-300kW为主,基本上都会采用组串型逆变电源方案,主要采用嵌入在逆变电源上内置直流开关、或外置直流开关(电池板和逆变电源之间独立安装的)的方案。因此,光伏直流开关是系统安全性保障的最重要部件,光伏直流开关的可靠性和稳定性直接关系到光伏系统的稳定发电和收益,直接影响到光伏系统的安全可靠运行。

若发生以下故障说明你选择的直流开关有问题了
1.触点高阻抗引起过热,甚至起火;
2.开关无法正常关断,开关手柄保持在‘OFF’状态;
3.不完全切断,引起火花;
4.由于容许工作电流太小,容易引起过热,使开关灭弧室损坏甚至外形变形。

光伏逆变电源直流开关的选择方法
1.确定系统电压
所选择的直流开关的型号应能满足最大光伏系统电压和电流要求。常见的有满足UL标准的600V和TUV标准的1000V以及目前比较热点的1500V系统。一般接入单相逆变器的系统电压最高为600V,三相组串型或者电站型逆变器的系统电压最高为1000V或者1500V
2.确定独立电池串的路数
如果是内置的直流开关,由于集成在逆变器内部,所以和逆变器独立的MPPT数目有关系。常见的逆变器是单路MPPT,双路MPPT,市面上也有少数3路MPPT的并网逆变器。一般逆变器功率等级在1kW~3kW的设计为单路MPPT;3kW~30kW为双路MPPT,有少数公司也有三路MPPT的逆变器;大型逆变器100kW以上一般都是通过汇流箱汇流后输入一路MPPT。逆变器独立的MPPT数目决定了选择的内置直流开关的独立通段对数。
3.确定电池组串的电压和电流
根据电池组串的最大电压和电流参数,确定直流开关的选型。如果使用者对光伏逆变器的参数比较了解,尤其是逆变器厂家在选择内置直流开关时,为了有效节约逆变器整机成本,可以通过研究逆变器输入直流电压电流曲线来选择,保证其所选择的直流开关适用于各种天气环境和温度(详见第5条)。
根据EN 60947-3 的标准,光伏系统中直流开关电气参数选型必须以光伏组串的最大电压和电流为基础,且具有一定的安全系数余量。
电压= NS x VOC x 1.15
电流= NP x ISC x 1.25
NS - 电池板串联数量
NP - 电池板并联数量
VOC – 电池板开路电压
ISC – 电池板短路电流
举例一:
单路MPPT组串系统 – 3kW 功率输出
逆变器: 直流输入600VDC (VOC), 16A (IDC), 20A (IDC max)
电池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom)
电池板数量: 11
计算: V = 11 x 39 x 1.15 = 493.35V ,I = 9.06 x 1.25 = 11.33A
对于这个配置, Projoy PEDS150-EL16R-2 在500V时可持续通流16A,即可满足该系统要求
举例二:
多路MPPT组串系统 – 12kW 功率输出
逆变器: 直流输入1000VDC (VOC), 22A/22A (IDC), 25A/25A (IDC max)
电池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom)
电池板数量: 22 x 2
计算: V = 22 x 39 x 1.15 = 986.7V ,I (每路)= 9.06 x 1.25 = 11.33A
对于这个配置, Projoy PEDS150-EL32R-4 在1000V时可持续通流13A,即可满足该系统要求

4.分析使用的环境和安装方式。
根据使用的环境确定工作温度,防护和防火等级,一般品质好的直流开关工作稳定可以在-40°到60°。常见的外置直流开关防护等级为IP65,内置直流开关安装后保证整机通过IP65。防火等级一般为外壳或者本体材料UL 94V-0, 手柄UL 94V-2。
开关的一般安装方式有面板安装,底座安装,单孔安装等,可根据实际需求选择安装方式。

5.确定具体型号
目前Projoy可提供有单触点电流为16A,25A和32A电流等级,2~12级(层)可选,通过跳线组成新的串并联结构,最大电流可达到58A,最大电压可达到1500V。
通用逆变器直流开关选型可参考下表:
通用逆变电源直流开关选型可参考下表
通用逆变电源直流开关选型可参考下表



光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-2/4/6/8


光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-2H


光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-3S


光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-3H


光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-4S


光伏逆变电源直流开关电压电流图
PEDS150-4H



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