Dezvoltarea și aplicarea siguranțelor pentru protecția sistemului fotovoltaic
Rezumat: Introduceți istoricul dezvoltării siguranțelor utilizate pentru protecția la supracurent în sistemele fotovoltaice. Prin prevederile standardelor IEC și UL pentru siguranțele fotovoltaice, combinate cu practicile inginerești ale producătorilor cunoscuți de invertoare și combinatoare de curent continuu din țară și străinătate, dați măsurile de precauție pentru selectarea corectă a siguranțelor pentru protecția sistemului fotovoltaic.
Cuvinte cheie: protecție la supracurent; siguranță clasa gPV; cutie combinată fotovoltaică de curent continuu: invertor centralizat de mare putere
Introducere siguranțe PV
În 1864, industria electrică a folosit sârmă de platină ca siguranță pentru a proteja cablurile submarine. Siguranța s-a născut în era lămpilor cu incandescență și are o istorie de peste 0 ani de aplicare. Siguranța nu a fost niciodată depășită și fiabilitatea sa a devenit" ultima linie de apărare" pentru protecția circuitului electric.
Protecția liniei siguranței la sistemul electric DC poate fi urmărită în 1879. Profesorul Thampson a produs o siguranță îmbunătățită în acel an. Două fire de fier sunt conectate la o bilă de metal. Mingea este făcută din plumb și tablă. Aliaj sau alte materiale conductoare cu punct de topire scăzut. Când un curent suficient de mare trece prin siguranță suficient de mult timp, bila metalică se va topi și va cădea, astfel încât firele să fie separate și circuitul să fie rupt. Este demn de remarcat faptul că înainte de 1890, majoritatea circuitelor foloseau curent continuu, deci după ce circuitul a fost brusc deconectat, ar exista fără îndoială un arc. Prin urmare, protecția siguranței se aplică mai întâi mediului de curent continuu, apoi se aplică mediului de curent alternativ.
Principiul de bază al siguranței este să lăsați o mică bucată de material conductiv să fuzioneze atunci când este necesar, astfel încât partea sănătoasă a circuitului protejat să nu fie deteriorată, iar deteriorarea piesei defecte să fie limitată la cel mai mic interval posibil
Conform curentului nominal, siguranța poate fi compusă din una sau mai multe topituri în paralel. Când un supracurent suficient de mare curge prin siguranță, topitura se topește și apoi se generează un arc.
unu
1 Standardul siguranței este piatra de temelie a calității
Încă din 1931, Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) a declarat că:
l) Fiecare siguranță proiectată și produsă trebuie să fie capabilă de utilizare continuă în intervalul de curent nominal;
2) Când curentul depășește o anumită valoare cauzată de suprasarcină, siguranța ar trebui să poată funcționa într-un timp suficient de scurt pentru a proteja echipamentul de avarii;
3) Când apare un accident asupra echipamentului sau liniei, siguranța trebuie să acționeze rapid pentru a minimiza deteriorarea părții accidentului și nu pentru a deteriora partea sănătoasă.
Prin urmare, siguranța trebuie să aibă caracteristici de timp-curent invers. Pentru orice aplicație, siguranța trebuie selectată corect. Odată ce apare o defecțiune, gradul defecțiunii poate fi identificat corect pentru a evita deconectarea inutilă. Tabelul 1 prezintă standardele de siguranță ale diferitelor țări și regiuni utilizate în industria fotovoltaică.
ENERGIE SOLARA
Tabelul 1 Implementarea standardelor de siguranțe fotovoltaice în diferite țări și regiuni
Număr standard Domeniu de aplicare aplicabil
IEC 60269. 6. 2010 Ed.l
GB / T 13539, 6 · 2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9
DIN EN 60269 · 6 一 2011 Cerințe suplimentare pentru siguranțe pentru protecția sistemelor solare de energie fotovoltaică
Siguranțe de joasă tensiune. Partea 6: Cerințe suplimentare pentru siguranțele pentru protecția sistemului solar fotovoltaic
Siguranțe pentru sisteme fotovoltaice
Siguranțe de joasă tensiune · Partea 6: Cerințe suplimentare pentru legăturile fuzibile pentru protecția sistemelor solare de energie fotovoltaică Standarde internaționale ale Comisiei electrotehnice
(Aplicabil în Europa) Standard național chinez, standard UL american, standard german
2 Aplicarea universală a siguranțelor în sistemele fotovoltaice în țările europene și americane. Cercetătorii care au participat la proiectarea și analiza întregului sistem fotovoltaic din țările europene și americane au selectat siguranțele ca aparate electrice de joasă tensiune pentru protecția la supracurent în sistemele fotovoltaice de curent continuu, după o comparație și măsurare atentă. Aplicarea universală a siguranțelor în industria fotovoltaică. Profesorul John Wiles a scris un articol în 2008 și a subliniat că motivul pentru care o siguranță este recomandată ca dispozitiv de protecție la supracurent într-un mediu cu o tensiune continuă de peste 0 V este rezultatul luării în considerare cuprinzătoare a nivelului curent, a eficacității și a costurilor mai mici .]
Se poate constata că etichetele modulelor fotovoltaice vor fi marcate cu
seria Fuse" ;! Ge" Siguranță maximă de serie
Tabelul 2 Curentul de scurtcircuit al modulelor fotovoltaice și statisticile privind nivelul maxim de curent ale siguranțelor din serie
Producător baterie Isc / A siguranță curent nominal Tip baterie
Primul Solar
Primul Solar
Hanergy Photovoltaic Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar () ne)
Canadian Solar
ET Solar
Adică nivelul maxim de curent al siguranței conectate în serie cu componenta. Din Tabelul 2 se poate observa că diferența în procesul de fabricație a panourilor solare duce la diferențe mari în curentul de scurtcircuit.
3 Poziția de utilizare și tipurile de siguranțe în întregul sistem fotovoltaic. Luați ca exemplu invertoarele lansate de ABB pe piața nord-americană. În sistemele fotovoltaice din țările și regiunile europene și americane, utilizarea siguranțelor are în general următoarele locații:
1) Partea de intrare a cutiei combinate de curent continuu: pentru a proteja șirul bateriei solare (siguranță clasa gPV, IEC 60269-6):
2) Partea de intrare DC a invertorului centralizat: protejați conexiunea de intrare pe partea DC (siguranță clasa gPV);
3) Protecție centralizată a modulului intern al invertorului: protejați modulul invertorului (siguranță clasa R, IEC 60269 · 4);
4) Protecția siguranței contactorului de încărcare în invertorul centralizat: protecția contactorului circuitului de preîncărcare (siguranță clasa gPV);
5) Detectare alarmă defect la sol GFPD: utilizat pentru alarmă defect la sol (siguranță clasa gpv);
6) Partea alternativă a invertorului centralizat: protejează modulul invertorului și aparatele electrice ale circuitului principal pe partea alternativă (siguranță clasa R).
Dintre acestea, siguranța clasa gpv este tipul de siguranță. Siguranțele sunt utilizate în total 6 poziții în sistemul fotovoltaic. Siguranțele sunt responsabile pentru aproape toată protecția la supracurent pe partea DC a cutiei combinate și a invertorului și cea mai mare parte a protecției la supracurent pe partea AC.
Tabelul 3 listează tipurile comune de siguranțe. Din punctul de vedere al locațiilor de utilizare a acestora, se poate observa că siguranțele sunt produsele principale pentru protecția circuitelor electronice de putere în sistemele de generare a energiei conectate la rețea fotovoltaică centralizată. Având în vedere suprafața extinsă și utilizarea pe termen lung din Europa și America, atâta timp cât siguranța poate fi selectată corect, nu numai că componentele din întregul sistem electric pot fi protejate stabil pentru o lungă perioadă de timp, ci și invertorul centralizat în sine să fie protejat eficient.
Tabelul 3 Utilizați categorii de siguranțe obișnuite
gG
a.m
aR
gR
gB este utilizat în general pentru siguranțe cu gamă completă de capacitate de rupere, utilizat în principal pentru protecția cablurilor și a firelor
Siguranța pentru a proteja o parte din capacitatea de rupere a circuitului motorului
Siguranță pentru a proteja o parte din capacitatea de rupere a dispozitivelor semiconductoare
Siguranță pentru protejarea întregii game de capacitate de rupere a dispozitivelor semiconductoare (mai rapidă decât gS) siguranță fotovoltaică
Creșteți utilizarea firelor pentru a proteja întreaga gamă a capacității de rupere a dispozitivelor semiconductoare. Link-uri de siguranță clasificate. Fuzionează legături cu o gamă completă de capacități de rupere pentru mine.
În Tabelul 3, prima literă minusculă indică intervalul de rupere al siguranței; a doua și majusculele următoare indică caracteristici, adică indică categoria de utilizare și definesc gama de aplicații.
l)" g" reprezintă o gamă de siguranțe de capacitate de rupere, ceea ce înseamnă că siguranța de siguranță poate sparge toate supracurenții de la curentul minim de topire până la capacitatea sa de rupere. Siguranța cu capacitate de rupere completă poate fi utilizată ca dispozitiv de protecție separat.
2)" un" reprezintă o gamă parțială de capacitate de rupere a siguranței, ceea ce înseamnă că siguranța poate rupe numai curenți mari ai unui anumit multiplu al curentului său nominal. O parte a gamei de siguranțe cu capacitate de rupere poate fi utilizată numai pentru protecția la scurtcircuit, deci poate fi utilizată în combinație cu alte dispozitive care asigură protecție la supracurent. Legăturile de siguranță ale capacității de rupere de gamă sunt, de asemenea, adesea folosite ca protecție de rezervă pentru alte dispozitive de comutare cu capacitate de rupere mai mică (cum ar fi contactorii sau întrerupătoarele).
Propunerea conceptului de siguranță clasa 4gPV
gpv poate fi privit ca o siguranță universală utilizată în sistemele fotovoltaice de curent continuu și reprezintă, de asemenea, o siguranță cu o gamă completă de capacitate de rupere.
Conceptul acestui tip de siguranță a luat naștere odată cu introducerea standardului 1 E c 60269-6. Anterior, gR a fost folosit ca siguranță de protecție pentru partea DC în Europa. După ce a fost prezentat conceptul de siguranță gpv, siguranță gR Poziția laturii PV DC este înlocuită. Standardul american UL 2579 (Siguranțe pentru sisteme fotovoltaice) a fost propus pentru prima dată în decembrie 2007. Aceste standarde se bazează pe standardul de bază UL248 pentru siguranțe, care stipulează mai multe cerințe de testare care îndeplinesc caracteristicile protecției circuitului fotovoltaic.
Standardul IEC prevede că siguranța pentru protecția sistemului fotovoltaic (siguranța clasa gPV) utilizată în circuitul DC ar trebui să îndeplinească următoarele cerințe. 7]: l) Cea mai mică capacitate nominală de rupere este 10kA DC
2) Curent convențional fără siguranță Inf: 1 彐 3 / ,,, un curent de siguranță / f: L45 巛 Notă: Curentul de fuziune convenit în standardul UL: L35 0, unde / n este curentul nominal al siguranței.
3) Verificarea curentului nominal se efectuează cu 3000 de cicluri de curent.
4) Creșteți verificarea nivelului acceptabil de deriva indusă de termică și verificarea funcțională în condiții de temperatură extremă. În plus, testul de curent și capacitatea de rupere convenit pentru legătura siguranței ar trebui să fie aranjat după verificarea nivelului acceptabil de derivare a inducției termice (adică ciclul de temperatură) și produsul testat trebuie readus la temperatura camerei (25 ° C) pentru cu cel puțin 3 ore înainte de a continua.
Testul de ciclu curent este de a asigura funcționarea stabilă pe termen lung a siguranței gpvtJk în funcție de temperatura și sarcina curentă în continuă schimbare în mediul real de inginerie al câmpului fotovoltaic. Mai mult, standardul prevede doar cerințele minime. Din utilizarea reală, siguranța în Europa și America este foarte stabilă și fiabilă pe teren.
În plus, siguranțele clasei gpv au contribuit foarte mult la prezicerea defecțiunii la sol a întregului sistem fotovoltaic de curent continuu. În 2013, Laboratorul Național Sandia din Statele Unite a selectat siguranțe gPV dintr-un total de 8 producători de siguranțe ca obiect de cercetare și a studiat punerea la pământ. Sensibilitatea alarmei de defecțiune (GFPD) este o problemă.
În ceea ce privește diferența dintre siguranța clasei gPV și alte siguranțe din curba timp-curent, Figura 1 arată că siguranța clasei gpv are o viteză de răspuns foarte rapidă. Începe să sufle când intră în gama curentului de siguranțe standard L45 UL / 0L350, asigurându-se că este
ENERGIE SOLARA
La
În mediul continuu, curentul de scurtcircuit poate fi întrerupt rapid și eficient chiar și atunci când curentul de defect al sistemului de scurtcircuit este scăzut.
Pe baza caracteristicilor curentului continuu (nu există un punct de trecere zero în comparație cu curentul alternativ), cu cât siguranța continuă se mișcă mai repede, cu atât impactul defecțiunii de scurtcircuit asupra sistemului va fi redus, iar defectul continuu curentul poate fi rupt în mod fiabil.
Siguranță curent / A
Observații:" ×" în figură reprezintă dimensiunea curentului experimental pentru a testa timpul de fuziune al siguranței
Figura 1 Diferența dintre curbele siguranțelor din clasa gpv și alte tipuri de siguranțe
5 Selectați corect siguranța din clasa gPV pe partea de intrare a cutiei combinate
50 Determinarea nivelului de tensiune nominală a siguranței fotovoltaice
Un 冫 1.2Uoc (STC) (l) În formulă, 0 este tensiunea nominală a siguranței fotovoltaice care trebuie selectată; Q (STC) este tensiunea în circuit deschis a sistemului fotovoltaic măsurată în condiții STC (STC, adică iradiere la temperatura camerei) Când gradul este de 10m W / m).
Trebuie remarcat faptul că, conform NEC 690.7, dacă sistemul fotovoltaic trebuie să funcționeze la o temperatură mai mică de 40 ℃, factorul 1.2 ar trebui mărit la L25.
5 2 Pași pentru a determina gradul de amperi al siguranțelor fotovoltaice
l) Determinați curentul maxim de linie 0. Pentru ieșirea circuitului fotovoltaic, suma curentului nominal de scurtcircuit al fiecărui șir conectat în paralel ar trebui luată în considerare prin înmulțirea factorului de siguranță L25. Luând șirul ca exemplu, formula este:
max: 1,25 (/ scl {{2}} / sc2+ / sc3+" ;, zece Iscn) (2) NEC 60,8 · 0 în A) și (2), această prevedere trebuie să țină seama de curentul de circuit al componentei /" se află în experiment Mediul de testare standard în interior (măsurat în STO, dar când modulele fotovoltaice rulează în medii extreme la fața locului, cum ar fi temperatura scăzută și lumina puternică a soarelui în timpul iernii sau reflexia zăpezii munții și zăpada îmbunătățesc iluminarea, celulele solare. Curentul de ieșire al plăcii va depăși 7", deci NEC stipulează că 7" trebuie să fie înmulțit cu coeficientul L25 pentru a calcula,
2) Determinați valoarea nominală a amperiului siguranței. N EC 690.8 · Clauza A prevede că factorul de asigurare al dispozitivului de protecție la supracurent nu poate fi mai mic de 125% atunci când se ia în considerare factorul de asigurare al dispozitivului de protecție la supracurent. Cu alte cuvinte, dispozitivul de protecție împotriva supracurentului nu poate continua să funcționeze în intervalul mai mare de 80% sub valoarea nominală a amperilor. / 0,8: L25: 125%).
În=1.251mas (3)
(4) 3) Dacă este necesar, mediul extrem care depășește intervalul normal de lucru trebuie redus.
evaluat (5) În formulă, 7.1. d este valoarea nominală a siguranței care trebuie selectată; K este factorul de reducere, acest parametru poate fi determinat de linia de reducere furnizată de producătorul siguranței
4) Determinați valoarea curentă a siguranței. 7. t. d În general, nu este exact egal cu clasa de curent standard a siguranței, iar siguranța aparținând clasei de curent standard trebuie determinată în funcție de clasa de curent superioară. Evaluările curente ale siguranțelor utilizate în cutia de combinare sunt după cum urmează (unitate: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
1 2, coincidență, 16, 20, 25.
5) Verificați cablul protejat de siguranță. Este necesar să se verifice dacă amperajul siguranței la curentul standard selectat este mai mic decât amperul nominal al conductorului de cablu selectat. Dacă nu îndeplinește cerințele, din motive de siguranță, diametrul firului cablului trebuie mărit.