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直流熔断器在光伏系统直流侧配置的分析

作为光伏电站直流侧配置的保护元件,各设计方案中存在一定的差异。本文首先描述熔断器的保护原理、应用情况,结合各标准的技术要求,提出光伏直流熔断器的参数配置要求;再结合目前国际主流设计方案及设备方案,对其存在问题及优势进行阐述。结论认为:直流熔断器配置对保障光伏电站安全可靠运行具有举足轻重的作用,不可或缺。

2014年我国光伏电站新增装机容量10.6GW,位列世界第一。2015年国家能源局规划新建光伏电站容量17.8GW,预计年内我国光伏电站累计装机容量将位列世界第一。

我国在光伏电站快速发展中,针对直流熔断器在光伏系统直流侧配置与否各设计方案、设备方案中还存在差异。本文将从直流熔断器保护原理的基础上,对此差异进行分析。

2.直流熔断器保护原理

光伏电站直流侧根据光伏逆变器方案配置的不同,分别将多个组串并联汇集至直流汇流箱(集中式逆变器方案)或组串式逆变器(组串式逆变器方案)的直流母线。

当若干光伏组串并联,如某组串发生短路故障,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。如缺少相应的保护措施,将导致光伏组件、与之联接的电缆等设备烧毁。同时,可能引起设备附近的附着物的燃烧。目前国内发生多起类似的屋顶光伏火灾事故,因此需在各组串的并联回路安装保护器件以增强光伏电站安全。同时,标准IEC62548[1]针对光伏电站直流侧的过电流保护也进行了明确要求。

基于此,光伏电站设计方案中多在各并联组串回路中串入直流熔断器。

2.1.熔断器的应用情况

串联在电路中的熔断器利用金属的热熔特性在设备出现过电流时切断电路,以保障电路安全运行。其作为过电流保护装置的一种,广泛应用于电力系统、电力电子、电信通信、轨道交通、系统等新能源、工业自动化、宇航及军用等相关行业。

目前光伏行业标准解决方案是采用熔断器用于过电流保护。熔断器已成为光伏电站普遍应用的保护器件,广泛的应用于汇流箱、逆变器中,国际主流逆变器厂家也都将熔断器作为直流保护的基本元件。同时,熔断器厂家如Bussman、Littelfuse等也推出了光伏专用直流熔断器。