Udvikling og anvendelse af sikringer til beskyttelse af solcelleanlæg
Abstrakt: Indfør udviklingshistorien for sikringer, der anvendes til overstrømsbeskyttelse i solcelleanlæg. Gennem bestemmelserne i IEC og UL standarder for fotovoltaiske sikringer, kombineret med den tekniske praksis af kendte inverter og DC mejetærskere box producenter i ind-og udland , Giv forholdsregler for korrekt udvælgelse af sikringer til solcelleanlæg beskyttelse.
Nøgleord: overstrømsbeskyttelse; gPV klasse sikring; fotovoltaisk DC-kombinerkasse: højeffektcentraliseret omformer
PV sikringer Introduktion
I 1864 brugte den elektriske industri platintråd som en sikring til at beskytte undersøiske kabler. Sikringen blev født i en tid med glødelamper og har en historie på mere end 0 års anvendelse. Sikringen har aldrig været forældet, og dens pålidelighed er blevet den "sidste linje i forsvaret" for elektrisk kredsløb beskyttelse.
Linjebeskyttelsen af sikringen til dc-elektriske system kan spores tilbage til 1879. Professor Thampson producerede en forbedret sikring det år. To jernledninger er forbundet til en metalkugle. Bolden er lavet af bly og tin. Legering eller andre lav smeltepunkt ledende materialer. Når en stor nok strøm passerer gennem sikringen i lang nok tid, vil metalkuglen smelte og falde, så ledningerne adskilles, og kredsløbet er brudt. Det er værd at bemærke, at før 1890, de fleste af de kredsløb, der anvendes jævnstrøm, så efter kredsløbet pludselig blev afbrudt, ville en bue utvivlsomt forekomme. Derfor anvendes sikringsbeskyttelsen først på DC-miljøet og påføres derefter til ac-miljøet.
Det grundlæggende princip i sikringen er at lade et lille stykke ledende materiale smelte, når det er nødvendigt, således at den sunde del af det beskyttede kredsløb ikke beskadiges, og skaden af den defekte del er begrænset til det mindst mulige område
Ifølge den nominelle strøm kan sikringen bestå af en eller flere smelter parallelt. Når en tilstrækkelig stor overstrøm strømmer gennem sikringen, smelter smelter, og derefter genereres en bue.
En
1 Sikringsstandarden er hjørnestenen i kvaliteten
Allerede i 1931 erklærede Den Internationale Elektrotekniske Kommission (IEC), at:
l) Hver sikring, der konstrueres og fremstilles, skal kunne anvendes kontinuerligt inden for det nominelle strømområde.
2) Når strømmen overstiger en vis værdi forårsaget af overbelastning, skal sikringen være i stand til at fungere på kort nok tid til at beskytte udstyret mod skader;
3) Når der sker en ulykke på udstyret eller linjen, skal sikringen virke hurtigt for at minimere skaderne på ulykkesdelen og ikke for at beskadige den sunde del.
Derfor skal sikringen have omvendte tidsstrømsegenskaber. For enhver anvendelse skal sikringen vælges korrekt. Når der opstår en fejl, kan fejlgraden identificeres korrekt for at undgå unødvendig frakobling. Tabel 1 viser sikringsstandarderne i forskellige lande og regioner, der anvendes i solcelleindustrien.
Solenergi
Tabel 1 Gennemførelse af standarder for solcellesikring i forskellige lande og regioner
Standardnummer Gældende område
IEC 60269. 6.
DK/T 13539, 6·2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9
DIN EN 60269·6一2011 Supplerende krav til sikringsforbindelser til beskyttelse af solcelleanlæg
Lavspændingssikringer-Del 6: Supplerende krav til sikringsforbindelser til beskyttelse af solcelleanlæg
Sikringer til solcelleanlæg
Lavspændingssikringer · Del 6: Supplerende krav til sikringslink til beskyttelse af solcelleanlæg Internationale elektrotekniske kommissionsstandarder
(Gælder i Europa) Kinesisk national standard, amerikansk UL-standard, tysk standard
2 Den universelle anvendelse af sikringer i solcelleanlæg i europæiske og amerikanske lande. Forskere, der deltog i design og analyse af hele solcellesystemet i europæiske og amerikanske lande, har valgt sikringer som elektriske lavspændingsapparater til overstrømsbeskyttelse i solcelle-DC-systemer efter omhyggelig sammenligning og måling. Den universelle anvendelse af sikringer i solcelleindustrien. Professor John Wiles skrev en artikel i 2008 og påpegede, at grunden til, at en sikring anbefales som en over-strøm beskyttelse enhed i et miljø med en DC spænding på over 0 V er resultatet af omfattende hensyntagen til nuværende niveau, effektivitet og lavere omkostninger.]
Det kan bemærkes, at etiketterne på solcellemoduler vil blive markeret med
serie Fuse "! Ge" Maksimal serie sikring
Tabel 2 Kortslutningsstrømen for solcellemoduler og de maksimale aktuelle niveaustatistikker for seriesikringer
Batteriproducent Isc/A sikring nuværende rating Batteritype
Første Solar
Første Solar
Hanergy Fotovoltaisk Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar()ne)
Canadiske Solar
ET Solar
Det vil sige det maksimale strømniveau for sikringen, der er forbundet i serie med komponenten. Det fremgår af tabel 2, at forskellen i fremstillingsprocessen af solpaneler fører til store forskelle i kortslutningsstrøm.
3 Brugspositionen og typerne af sikringer i hele solcelleanlæget. Tag invertere lanceret af ABB på det nordamerikanske marked som et eksempel. I solcelleanlæg i europæiske og amerikanske lande og regioner har brugen af sikringer generelt følgende steder:
1) Den indgående side af DC-kombinerkassen: for at beskytte solbatteristrengen (gPV-klassesikring, IEC 60269-6):
2) DC indløb side af den centraliserede inverter: beskytte DC side indløb forbindelse (gPV klasse sikring);
3) Centraliseret inverter interne modul beskyttelse: beskytte inverter modul (R-klasse sikring, IEC 60269·4);
4) Sikringsbeskyttelse af opladningskontaktoren i den centraliserede omformer: foropladningskredsløbskontaktorbeskyttelse (gPV-klassesikring);
5) Registrering af jordfejlsalarm GFPD: bruges til alarm om jordfejl (gpv-klassesikring);
6) AC-siden af den centraliserede inverter: beskytter invertermodulet og hovedkredsløbets elektriske apparater på AC-siden (R-klasse sikring).
Blandt dem, og gpv klasse sikring er den type sikring. Sikringer anvendes i i alt 6 positioner i solcellesystemet. Sikringerne er ansvarlige for næsten al overstrømsbeskyttelse af kombinationsboksen og inverteren og det meste af AC-sidens overstrømsbeskyttelse.
Tabel 3 viser de almindelige typer sikringer. Med hensyn til deres anvendelsesplaceringer kan det ses, at sikringer er de almindelige produkter til elektrisk elektronisk kredsløbsbeskyttelse i centraliserede solcellenettilsluttede elproduktionssystemer. At dømme ud fra det store område og den langvarige brug i Europa og Amerika, så længe sikringen kan vælges korrekt, kan ikke blot komponenterne i hele det elektriske system beskyttes stabilt i lang tid, men også den centraliserede inverter selv kan beskyttes effektivt.
Tabel 3 Anvendelseskategorier af fælles sikringer
Gg
Am
Ar
Gr
gB anvendes generelt til sikringsforbindelser med hele spektret af brudkapacitet, der hovedsagelig anvendes til kabel- og trådbeskyttelse
Sikring for at beskytte en del af motorkredsløbets brudkapacitet
Sikring til beskyttelse af en del af halvlederenheders brudkapacitet
Sikring til beskyttelse af hele spektret af brudkapacitet af halvlederanordninger (hurtigere end gS) fotovoltaisk sikring
Forøg brugen af ledninger for at beskytte hele spektret af brudkapacitet af halvlederenheder. Klassificerede sikringsforbindelser. Sikringsforbindelser med komplet spektret af brudkapacitet for miner.
I tabel 3 angiver det første lille bogstav sikringens brudområde. det andet og det efterfølgende store bogstaver angiver egenskaber, dvs.
l) "g" repræsenterer en række brudkapacitetssikringsforbindelse, hvilket betyder, at sikringsforbindelsen kan bryde alle overstrømme fra den mindste smeltestrøm til dens brudkapacitet. Full-range brudkapacitetssikringen kan bruges som separat beskyttelsesanordning.
2) "a" repræsenterer en delvis række brudkapacitet sikring-link, hvilket betyder, at sikringen-link kun kan bryde høje strømme af en vis multiplum af sin nominelle strøm. En del af rækken af brudkapacitetssikringsforbindelser kan kun bruges til kortslutningsbeskyttelse, så den kan bruges i kombination med andre enheder, der giver overstrømsbeskyttelse. Range brudkapacitet sikring-links bruges også ofte som backup beskyttelse for andre switching enheder med lavere brudkapacitet (såsom kontaktorer eller afbrydere).
Forslag til begrebet 4gPV klasse sikring
gpv kan betragtes som en universel sikring, der anvendes i solcelle-DC-systemer, og det repræsenterer også en sikring med et komplet sortiment af brudkapacitet.
Begrebet denne type sikring blev født med indførelsen af 1 E c 60269-6 standard. Tidligere blev gR brugt som beskyttelsessikring for DC-siden i Europa. Efter begrebet gpv sikring blev fremsat, gR sikring Placeringen af PV DC side udskiftes. Den amerikanske UL 2579 standard (Sikringer til solcelleanlæg) blev først foreslået i december 2007. Disse standarder er baseret på den grundlæggende standard UL248 for sikringer, som fastsætter flere testkrav, der opfylder egenskaberne ved fotovoltaisk kredsløbsbeskyttelse.
IEC-standarden fastsætter, at sikringen til fotovoltaisk systembeskyttelse (gPV-klassesikring), der anvendes i DC-kredsløbet, skal opfylde følgende krav. 7]: l) Den laveste nominelle brudkapacitet er 10kA DC
2) Konventionel ikke-sikringsstrøm Inf: 1彐3 /,,, en sikringsstrøm/f: L45巛 Bemærk: Den aftalte smeltestrøm i UL-standarden: L35 0, hvor /n er den nominelle strøm af sikringen.
3) Verifikationen af den nominelle strøm udføres med 3000 aktuelle cyklusser.
4) Øge verifikationen af acceptabelt termisk induceret afdriftniveau og funktionel verifikation under ekstreme temperaturforhold. Desuden bør den aftalte strøm- og brudkapacitetsprøvning af sikringsforbindelsen arrangeres, når verifikationen af det acceptable termiske induktionsafdriftsniveau (dvs. temperaturcyklus) er overstået, og testproduktet skal genoprettes til stuetemperatur (25°C) i mindst 3 timer, før det fortsættes.
Den aktuelle cyklustest er at sikre en langsigtet stabil drift af gpvtJk sikringen i henhold til den konstant skiftende temperatur og aktuelle belastning i det faktiske tekniske miljø i solcellefeltet. Desuden fastsætter standarden kun minimumskravene. Fra den faktiske anvendelse, sikringen i Europa og Amerika er meget stabil og pålidelig i marken.
Desuden har gpv klasse sikringer gjort et stort bidrag til at forudsige jorden fejl i hele solcelle-DC system. I 2013 valgte Sandia National Laboratory i USA gPV sikringer fra i alt 8 sikringsproducenter som forskningsobjekt, og studerede grundstødning Følsomheden af fejlalarmen (GFPD) er et problem.
Med hensyn til forskellen mellem gPV-klassesikringen og andre sikringer i den tidsstrømskurve viser figur 1, at gpv-klassesikringen har en meget hurtig responshastighed. Den begynder at blæse, når den kommer ind i L45 UL-standarden/0L350 sikringsstrømsintervallet, hvilket sikrer, at den
Solenergi
Til
I DC-miljøet kan kortslutningsstrømen hurtigt og effektivt brydes, selv når systemets kortslutningsfejlstrøm er lav.
Baseret på dc-strømmens karakteristika (der er ingen nulovergangspunktet sammenlignet med vekselstrøm), jo hurtigere bevæger DC-sikringen sig, jo mere effektiv reduceres virkningen af kortslutningsfejlen på systemet, og JÆVN-fejlstrømen kan brydes pålideligt.
Sikringsstrøm/A
Bemærkninger: "×" i figuren repræsenterer størrelsen af forsøgsstrømen for at teste sikringens smeltetid
Figur 1 Forskellen mellem kurverne af gpv-klassesikringer og andre typer sikringer
5 Vælg gPV-klassesikringen korrekt på indløbssiden af kombinationsboksen
50 Bestemmelse af fotovoltaisk sikrings nominelle spændingsniveau
Un冫1.2Uoc(STC) (l) I formlen er 0 den nominelle spænding for den fotovoltaiske sikring, der skal vælges. Q(STC) er det åbne kredsløbs spænding i solcellesystemet målt under STC-forhold (STC, det vil sige bestråling ved stuetemperatur) Når graden er 10 m W/m).
Det skal bemærkes, at hvis solcellesystemet ifølge NEC 690.7 skal fungere ved en temperatur under 40 °C, bør faktor 1,2 øges til L25.
5 2 Trin til bestemmelse af ampereklassificeringen af fotovoltaiske sikringer
l) Bestem den maksimale linjestrøm 0. For fotovoltaisk kredsløbs output bør summen af den nominelle kortslutningsstrøm for hver streng, der er forbundet parallelt, overvejes ved at gange sikkerhedsfaktoren for L25. Med strengen som eksempel er formlen:
max: 1.25(/scl+/sc2+/sc3+ ", ti Iscn) (2) NEC 60.8 · 0 i A) og (2), denne bestemmelse er at tage hensyn til den nominelle kortslutning strøm af komponenten / "er i forsøget Indendørs standard testmiljø (målt under STO, men når solcellemoduler kører i ekstreme miljøer på stedet, såsom lav temperatur og stærkt sollys om vinteren, eller refleksion af sne fra bjerge og sne øger illuans, solceller Output strøm af bestyrelsen vil overstige 7 ", så NEC fastsætter, at 7 "skal ganges med koefficienten på L25 til at beregne,
2) Bestem den nominelle sikrings ampereklassificering. N EF 690,8 · I henhold til punkt A kan forsikringsfaktoren for den overstrømssikringsanordning ikke være lavere end 125 %, når der tages hensyn til forsikringsfaktoren for den overstrømsbeskyttelsesanordning. Med andre ord kan den overstrømsbeskyttelsesanordning ikke fortsætte med at fungere inden for mere end 80 % under den nominelle ampereklassificering. /0.8: L25: 125%).
In= 1.251mas (3)
(4) 3) Om nødvendigt skal det ekstreme miljø ud over det normale arbejdsområde derde.
(5) I formlen 7.1. d er den nominelle værdi af sikringen, der skal vælges K er derating faktor, kan denne parameter bestemmes af den derating linje, som producenten af sikringen
4) Bestem sikringens aktuelle klassificering. 7. t. d Generelt er den ikke helt lig med sikringens standardstrømsklasse, og sikringen, der tilhører den aktuelle standardklasse, skal bestemmes efter den højeste strømklasse. De aktuelle klassificeringer af de sikringer, der anvendes i kombinationsboksen, er som følger (enhed: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
1 2, tilfældighed, 16, 20, 25.
5) Kontroller det kabel, der er beskyttet af sikringen. Det er nødvendigt at kontrollere, at sikringsforstærkeren for den valgte standardstrømsrettighed er mindre end ampereklassificeringen for den valgte kabelleder. Hvis den af sikkerhedsmæssige årsager ikke opfylder kravene, skal kablets tråddiameter øges.