光伏電站中熔斷器的選型和設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2022-07-13

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熔斷器是根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一定時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開的原理制成的一電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路和過(guò)電流保護(hù)，是應(yīng)用普遍的保護(hù)器件之一。光伏電站的熔斷器分為直流熔斷器和交流熔斷器。

光伏電站直流側(cè)根據(jù)光伏逆變器方案配置的不同，分別將多個(gè)組串并聯(lián)匯集至直流匯流箱(集中式逆變器方案)或組串式逆變器(組串式逆變器方案)的直流母線。當(dāng)若干光伏組串并聯(lián)，如某組串發(fā)生短路故障，直流母線上的其它組串的和電網(wǎng)將向短路點(diǎn)提供短路電流。如缺少相應(yīng)的保護(hù)措施，將導(dǎo)致光伏組件、與之聯(lián)接的電纜等設(shè)備燒毀。同時(shí)，可能引起設(shè)備附近的附著物的燃燒。目前國(guó)內(nèi)發(fā)生多起類似的屋頂光伏火災(zāi)事故，因此需在各組串的并聯(lián)回路安裝保護(hù)器件以增強(qiáng)光伏電站安全。

目前直流熔斷器應(yīng)用于匯流箱、逆變器中，用于過(guò)電流保護(hù)。主流逆變器廠家也都將熔斷器作為直流保護(hù)的基本元件。

隨著光伏行業(yè)對(duì)直流熔斷器的需求日益增多，如何正確選用直流熔斷器進(jìn)行有效的保護(hù)，是用戶和制造廠都應(yīng)認(rèn)真關(guān)注的問(wèn)題，選用直流熔斷器時(shí)，不能簡(jiǎn)單地照搬交流熔斷器的電氣規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸，因?yàn)閮烧咧g有許多不同的技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)理念，關(guān)乎到能否安全可靠分?jǐn)喙收想娏骱筒话l(fā)生意外事故的綜合考量。

1)由于直流電流沒有電流的過(guò)零點(diǎn)，因此在開斷故障電流時(shí)，只能依靠電弧在石英砂填料強(qiáng)迫冷卻的作用下，自行迅速熄滅進(jìn)行開斷，比開斷交流電弧要困難許多，熔片的合理設(shè)計(jì)與焊接方式，石英砂的純度與粒度配比、熔點(diǎn)高低、固化方式等因素，都決定著對(duì)直流電弧強(qiáng)迫熄滅的效能和作用。

2)在相同的額定電壓下，直流電弧產(chǎn)生的燃弧能量是交流燃弧能量的2倍以上，為了保證每一段電弧能夠被限制在可控制的距離之內(nèi)同時(shí)迅速熄滅，不會(huì)出現(xiàn)各段電弧直接串聯(lián)導(dǎo)通釀成巨大的能量匯集，導(dǎo)致持續(xù)燃弧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)發(fā)生熔斷器炸裂的事故，直流熔斷器的管體一般要比交流熔斷器長(zhǎng)，否則在正常使用時(shí)看不出的尺寸差異，當(dāng)故障電流出現(xiàn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

3)根據(jù)國(guó)際熔斷器技術(shù)組織的推薦數(shù)據(jù)，直流電壓每增加150V，熔斷器的管體長(zhǎng)度即應(yīng)增加10mm。

4)熔斷器在直流回路使用時(shí)，必須考慮電感、電容能量存在所產(chǎn)生的復(fù)雜影響，因此時(shí)間常數(shù)L/R 是不可忽略的重要參數(shù)，應(yīng)根據(jù)具體線路系統(tǒng)的短路故障電流發(fā)生和衰減率做準(zhǔn)確評(píng)估，不是隨意選大或選小都可以。由于直流熔斷器時(shí)間常數(shù)L/R 大小決定著分?jǐn)嗳蓟∧芰亢头謹(jǐn)鄷r(shí)間及允通電壓，所以管體的粗細(xì)與長(zhǎng)短必須合理而安全的選擇使用。