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光伏發(fā)電系統(tǒng)是什么:
光伏發(fā)電系統(tǒng)由能把入射的光能直接轉(zhuǎn)換為電能的部件和子系統(tǒng)構(gòu)成。其中的光伏陣列是將入射的太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)化為直流電能的單元,太陽(yáng)能板組成的陣列和光伏陣列連接箱連接,光伏電流經(jīng)連接箱匯流后輸出到逆變或直接應(yīng)用環(huán)節(jié)。

運(yùn)用熔斷器(保險(xiǎn)絲)保護(hù)光伏陣列的必要性:
光伏發(fā)電系統(tǒng)約有70%的成本在光伏太陽(yáng)能板組成的光伏陣列,而從對(duì)光伏陣列的保護(hù)和如何充分提高發(fā)電效率成為技術(shù)的重點(diǎn)之一。 為實(shí)現(xiàn)更高效率,要由多個(gè)光伏板串聯(lián)成光伏串,多個(gè)光伏串并聯(lián)成光伏陣列,光伏陣列內(nèi)各光伏串電流匯集到光伏陣列連接箱,再并聯(lián)在光伏發(fā)電器連接箱,其輸出供直接應(yīng)用或經(jīng)逆變等處理。為及時(shí)隔離光伏板出現(xiàn)故障的光伏串,提高發(fā)電效率(光伏板出現(xiàn)故障不發(fā)電時(shí),則成為消耗電能負(fù)載),也為為避免安裝階段錯(cuò)接或其他原因引起局部異常接線形成的過(guò)流危害,在每一光伏串的兩端安裝了熔斷器(保險(xiǎn)絲)后,由于光伏陣列短路電流大于單個(gè)光伏串的電流,因而可致光伏串串聯(lián)的熔斷器(保險(xiǎn)絲)熔斷以隔離故障光伏串。在陣列設(shè)置熔斷器(保險(xiǎn)絲),對(duì)于下級(jí)逆變器元件反饋的電流(如電容或者電容器反饋到光伏陣列和陣列布線的放電),在熔斷器(保險(xiǎn)絲)的額定分?jǐn)嗄芰Ψ秶鷥?nèi)也能對(duì)光伏陣列提供保護(hù)。 
關(guān)于在光伏系統(tǒng)直流側(cè)的保護(hù),在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NASI/NFPA 70 《National Electrical Code 》之Article 690-Solar Photovoltaic Systems中的690.99條款(Overcurrent Protection)中已明確:光伏子系統(tǒng)電路、光伏輸出電路、逆變器輸出電路和儲(chǔ)能電池電路的導(dǎo)體和設(shè)備應(yīng)當(dāng)按條款240要求予保護(hù)(注:條款240關(guān)于導(dǎo)線和設(shè)備的保護(hù)條文)；我國(guó)等同采用IEC60364-7-712:2002《Electrical installations of buildings-Part 7-712:Requirments for special installations or locations-Solar photovoltaic (PV) power supply systems》的GB/T 16895.32-2008《建筑物電氣裝置 第7-712部分:特殊裝置或場(chǎng)所的要求,太陽(yáng)能光伏(PV)電源供電系統(tǒng)》(2010-02-01正式實(shí)施),其中雖在直流側(cè)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)中提出當(dāng)電纜的連續(xù)載流量等于或大于任何位置1.25倍的Isc stc時(shí)(Isc stc為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的短路電流),PV串和PV陣列電纜的到過(guò)負(fù)載保護(hù)可以忽略(該為標(biāo)準(zhǔn)的712.433.1和.2),但是標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)注明:上述要求僅是關(guān)于電纜保護(hù)的規(guī)定,同時(shí)也要考慮制造廠關(guān)于PV模塊保護(hù)的說(shuō)明書(shū);其在關(guān)于光伏陣列連接箱( PV array junction box)的定義中也闡明如需要也可用熔斷器(保險(xiǎn)絲)保護(hù)。GB/T 16895.32-2008未硬性規(guī)定要設(shè)置保護(hù)電器的原因,一方面是標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定低限度的要求,*施行;一方面則是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還在制定中。
專門針對(duì)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)保護(hù)用的熔斷體標(biāo)準(zhǔn)IEC 60269-6:2010,10月IEC委員國(guó)已投票通過(guò),并于2011年出版,標(biāo)準(zhǔn)也將跟進(jìn)制定；UL在2005年或更早就已設(shè)立了保護(hù)光伏電池組件串和光伏陣列的熔斷體的技術(shù)規(guī)范 :Subject 2529 OUTLINE OF INVESTIGATION FOR LOW-VOLTAGE FUSES-FUSES FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS,現(xiàn)其新版是2010版。這些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布,預(yù)示著,包括中國(guó)在內(nèi)IEC各成員國(guó)后續(xù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和安規(guī)認(rèn)證要求,可能將會(huì)如NASI/NFPA 70那樣考慮直流側(cè)的過(guò)流保護(hù)問(wèn)題,事實(shí)上,業(yè)界現(xiàn)有大部分光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏串和光伏陣列都已設(shè)計(jì)安裝了熔斷器(保險(xiǎn)絲)。

如何選擇適當(dāng)規(guī)格的熔斷器(保險(xiǎn)絲)進(jìn)行保護(hù):
北美標(biāo)準(zhǔn)NASI/NFPA 70已明確規(guī)定,直流側(cè)的保護(hù)電器均要求直流規(guī)格的,對(duì)于保護(hù)光伏電池串的熔斷器(保險(xiǎn)絲),要求額定電流In>=1.56Isc (Isc為PV串的短路電流),額定電壓不小于光伏電池串當(dāng)?shù)氐蜏囟葧r(shí)的開(kāi)路電壓Voc,并提供了修正系數(shù)供計(jì)算實(shí)際使用溫度下Voc;而保護(hù)PV陣列的熔斷器(保險(xiǎn)絲),其要求1.25限制電流I <=In<1.56Isc ,該位置導(dǎo)線規(guī)格要不小于1.56Isc,所以取電流1.56Isc計(jì)算值以下的系列化規(guī)格中大的額定電流是合適的。
IEC體系的直流光伏熔斷器(保險(xiǎn)絲)約定熔斷電流為1.45 In、美國(guó)Subject 2529技術(shù)規(guī)范對(duì)應(yīng)的直流光伏熔斷器(保險(xiǎn)絲)約定熔斷電流為1.35 In,即IEC體系的直流光伏熔斷器(保險(xiǎn)絲)的實(shí)際承載能力約為美國(guó)Subject 2529熔斷器(保險(xiǎn)絲)的1.1-1.2倍,因而考慮到實(shí)際承載能力的不同,對(duì)于保護(hù)光伏電池串的熔斷器(保險(xiǎn)絲)應(yīng)參考上述公式In>=1.56Isc修正為In>=1.42Is。所以按修正后的公式算出熔斷器(保險(xiǎn)絲)規(guī)格值In,并取大于計(jì)算值且和計(jì)算值接近的電流等級(jí)的熔斷體,另外導(dǎo)線的規(guī)格不要不低于Is,好大于1.25 Is;同理,對(duì)于保護(hù)PV陣列的熔斷器(保險(xiǎn)絲)應(yīng)參考上述公式In<1.56Isc修正為In<1.42Is,取電流1.42Isc計(jì)算值以下的系列化規(guī)格中大的額定電流規(guī)格。在熔斷器(保險(xiǎn)絲)周圍溫度較高時(shí),如高出45或在匯流箱中靠近地安裝多個(gè)熔斷器(保險(xiǎn)絲)時(shí),應(yīng)降容使用,降容量按熔斷器(保險(xiǎn)絲)廠家建議。

綜上所述,在光伏陣列中設(shè)置直流光伏熔斷器(保險(xiǎn)絲)非常重要,所選直流光伏熔斷器(保險(xiǎn)絲)的額定電壓要考慮光伏板可能使用的低氣溫時(shí)的開(kāi)路電壓Voc,額定電流要考慮光伏板使用地高溫度時(shí)的短路電流Is,以及循環(huán)負(fù)載對(duì)長(zhǎng)期工作壽命的影響,*能長(zhǎng)期工作的前提下取低額定值,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。

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