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光伏发电系统中的安全器件选型与设计

文字: [大] [中] [小] 作者:安徽三盟节能科技有限公司 2018/01/16 浏览次数:

光伏发电站普通装置在荒郊野外,或者屋顶,组件必需装置在露天状态下,自然环境恶劣,不可防止会遇到天灾人祸,台风,雪灾,沙尘等自然灾祸会损坏设备,老鼠等小动物咬坏设备,电缆也有可难被小偷剪断。发电站的安全性十分重要,不论是散布式小型发电站,还是集中式大型空中发电站,都具有一定的风险性,所以必需在光伏发电系统的设备中,都配有特地的安全器件,如熔断器和防雷器,平常默默无闻,关键的时分挺身而出,时辰捍卫发电站安全。

1、熔断器

熔断器是依据电流超越规则值一定时间后,以其本身产生的热量使熔体凝结,从而使电路断开的原理制成的一电流维护器。熔断器普遍应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中,作为短路和过电流维护,是应用最普遍的维护器件之一。光伏发电站的熔断器分为直流熔断器和交流熔断器。

光伏发电站直流侧依据光伏逆变器计划配置的不同,分别将多个组串并联聚集至直流汇流箱(集中式逆变器计划)或组串式逆变器(组串式逆变器计划)的直流母线。当若干光伏组串并联,如某组串发作短路毛病,直流母线上的其它组串的和电网将向短路点提供短路电流。如短少相应的维护措施,将招致光伏组件、与之联接的电缆等设备烧毁。同时,可能惹起设备左近的附着物的熄灭。目前国内发作多起相似的屋顶光伏火灾事故,因而需在各组串的并联回路装置维护器件以加强光伏发电站安全。

目前直流熔断器应用于汇流箱、逆变器中,用于过电流维护。主流逆变器厂家也都将熔断器作为直流维护的根本元件。同时,熔断器厂家如Bussman、Littelfuse等也推出了光伏专用直流熔断器。

随着光伏行业对直流熔断器的需要日益增加,如何正确选用直流熔断器停止有效的维护,是用户和制造厂都应认真关注的问题,选用直流熔断器时,不能简单地照搬交流熔断器的电气规格和构造尺寸,由于两者之间有许多不同的技术标准和设计理念,关乎到能否安全牢靠分断毛病电流和不发作不测事故的综合考量。

1)由于直流电流没有电流的过零点,因而在开断毛病电流时,只能依托电弧在石英砂填料强迫冷却的作用下,自行疾速熄灭停止开断,比开绝交流电弧要艰难许多,熔片的合理设计与焊接方式,石英砂的纯度与粒度配比、熔点上下、固化方式等要素,都决议着对直流电弧强迫熄灭的效能和作用。

2)在相同的额定电压下,直流电弧产生的燃弧能量是交流燃弧能量的2倍以上,为了保证每一段电弧可以被限制在可控制的间隔之内同时疾速熄灭,不会呈现各段电弧直接串联导通酿成宏大的能量聚集,招致持续燃弧时间过长发作熔断器炸裂的事故,直流熔断器的管体普通要比交流熔断器长,否则在正常运用时看不出的尺寸差别,当毛病电流呈现时就会产生严重的结果。

3)依据国际熔断器技术组织的引荐数据,直流电压每增加150V,熔断器的管体长度即应增加10mm,依次类推直流电压为1000V 时,管体长度应为70mm。

4)熔断器在直流回路运用时,必需思索电感、电容能量存在所产生的复杂影响,因而时间常数L/R 是不可疏忽的重要参数,应依据详细线路系统的短路毛病电流发作和衰减率做精确评价,不是随意选大或选小都能够。由于直流熔断器时间常数L/R 大小决议着分断燃弧能量和分断时间及允通电压,所以管体的粗细与长短必需合理而安全的选择运用。

交流熔断器:在离网逆变器的输出端,或者集中式逆变器内部电源的输入端,要设计装置交流熔断器,以避免负载过流或者短路。

2、防雷器

光伏发电系统的主要局部都装置在露天状态下,且散布的面积较大,组件和支架都是导体,对雷电有相当大的吸收力,因而存在着受直接和间接雷击的危害。同时,光伏发电系统与相关电气设备及建筑物有着直接的衔接,因而对光伏发电系统的雷击还会触及相关的设备和建筑物及用电负载等。为了防止雷击对光伏发电系统的损伤,就需要设置防雷与接地系统停止防护。

雷电是一种大气中的放电现象。在云雨构成的过程中,它的某些局部积聚起正电荷,另一局部积聚起负电荷,当这些电荷积聚到一定水平时,就会产生放电现象,构成雷电。 雷电分为直击雷和感应雷。直击雷是指直接落到光伏方阵、直流配电系统、电气设备及其配线等处,以及近旁四周的雷击。直击雷的侵入途径有两条:一条是上述所说的直接对光伏方阵等放电,使大局部高能雷电流被引入到建筑物或设备、线路上;另一条是雷电直接经过避雷针等能够直接传输雷电流入地的安装放电,使得地电位瞬时升高,一大局部雷电流经过维护接地线反串入设备、线路上。

感应雷是指在相关建筑物、设备和线路的左近及更远些的中央产生的雷击,惹起相关建筑物、设备和线路的过电压,这个浪涌过电压经过静电感应或电磁感应的方式串入到相关电子设备和线路上,对设备、线路形成危害。

关于较大型的或装置在空阔田野、高山上的光伏发电系统,特别是雷电多发地域,必需装备防雷接地安装。

电涌维护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可短少的一种安装,过去常称为“避雷器”或“过电压维护器”英文简写为SPD。电涌维护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能接受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,维护被维护的设备或系统不受冲击而损坏。下面是光伏发电系统常用避雷器主要技术参数阐明。

(1)最大持续工作电压Ucpv:该电压值表示可允许加在避雷器两端的最大电压。在这个电压下,避雷器必需可以正常工作,不可呈现毛病。同时,该电压连续加载在避雷器上,不会改动避雷器的工作特性。

(2)额定放电电流(In):也叫标称放电电流,是指避雷器所能接受的8/20μs雷电流波形的电流峰值。

(3)最大放电电流Imax:给维护器施加波形为8/20ms的规范雷电波冲击1次时,维护器所耐受的最大冲击电流峰值。

(4)电压维护程度Up(In):维护器在下列测试中的最大值:1KV/ms斜率的跳火电压;额定放电电流的残压。

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