Utvikling og påføring av sikringer for fotovoltaisk systembeskyttelse
Abstrakt: Introder utviklingshistorikken til sikringer som brukes til overstrømsbeskyttelse i solcellesystemer. Gjennom bestemmelsene i IEC og UL standarder for fotovoltaiske sikringer, kombinert med teknisk praksis av kjente omformer og DC kombiner boks produsenter i inn- og utland , Gi forholdsregler for riktig valg av sikringer for fotovoltaisk systembeskyttelse.
Nøkkelord: overstrøm beskyttelse; gPV klasse sikring; photovoltaic DC kombiner boks: høy effekt sentralisert omformer
PV Sikringer Introduksjon
I 1864 brukte den elektriske industrien platinaledning som sikring for å beskytte ubåtkabler. Sikringen ble født i en tid med glødelamper og har en historie med mer enn 0 års påføring. Sikringen har aldri vært utdatert, og påliteligheten har blitt den "siste forsvarslinjen" for elektrisk kretsbeskyttelse.
Linjebeskyttelsen av sikringen til likestrømsanlegget kan spores tilbake til 1879. Professor Thampson produserte en forbedret sikring det året. To jernledninger er koblet til en metallkule. Ballen er laget av bly og tinn. Legering eller andre lavsmeltepunkt ledende materialer. Når en stor nok strøm passerer gjennom sikringen i lang nok tid, vil metallkulen smelte og falle, slik at ledningene er skilt og kretsen er ødelagt. Det er verdt å notere at før 1890, de fleste av kretsene som brukes direkte strøm, så etter at kretsen ble plutselig frakoblet, en bue ville utvilsomt oppstå. Sikringsbeskyttelsen brukes derfor først på likestrømsmiljøet, og deretter brukes på vekselstrømsmiljøet.
Det grunnleggende prinsippet i sikringen er å la et lite stykke ledende materiale smelte når det er nødvendig, slik at den sunne delen av den beskyttede kretsen ikke er skadet, og skaden på den defekte delen er begrenset til det minste mulige området
Ifølge den nominelle strømmen kan sikringen bestå av en eller flere smelter parallelt. Når en tilstrekkelig stor overstrøm strømmer gjennom sikringen, smelter smelten, og deretter genereres en bue.
Én
1 Standarden på sikring er hjørnesteinen i kvalitet
Allerede i 1931 uttalte Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen (IEC) at:
l) Hver sikring designet og produsert skal være i stand til kontinuerlig bruk innenfor det nominelle strømområdet;
2) Når strømmen overstiger en viss verdi forårsaket av overbelastning, bør sikringen kunne operere på kort nok tid for å beskytte utstyret mot skade;
3) Når det oppstår en ulykke på utstyret eller linjen, bør sikringen handle raskt for å minimere skaden på ulykkesdelen og ikke skade den sunne delen.
Derfor må sikringen ha inverse tidsstrømegenskaper. For alle bruksområder bør sikringen velges riktig. Når det oppstår en feil, kan graden av feilen identifiseres riktig for å unngå unødvendig frakobling. Tabell 1 viser sikringsstandardene til ulike land og regioner som brukes i fotovoltaisk industri.
Solenergi
Tabell 1 Implementering av fotovoltaiske sikringsstandarder i ulike land og regioner
Standardnummer Gjeldende omfang
IEC 60269. Sjette 2010 Ed.l
13539, 6·2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9
DIN EN 60269·6一2011 Tilleggskrav til sikringskoblinger for beskyttelse av solcellefotovoltaiske energisystemer
Lavspenningssikringer-Del 6: Supplerende krav til sikringskoblinger for solcellefotovoltaisk systembeskyttelse
Sikringer for solcellesystemer
Lavspenningssikringer · Del 6: Supplerende krav til sikringskoblinger for beskyttelse av solcellefotovoltaiske energisystemer International Electrotechnical Commission standarder
(Gjelder i Europa) Kinesisk nasjonal standard, amerikansk UL-standard, tysk standard
2 Den universelle anvendelsen av sikringer i solcellesystemer i europeiske og amerikanske land. Forskere som deltok i design og analyse av hele solcellesystemet i europeiske og amerikanske land har valgt sikringer som lavspente elektriske apparater for overstrømsbeskyttelse i solcelle DC-systemer etter nøye sammenligning og måling. Den universelle anvendelsen av sikringer i fotovoltaisk industri. Professor John Wiles skrev en artikkel i 2008 og påpekte at grunnen til at en sikring anbefales som en overstrøms beskyttelsesenhet i et miljø med en DC-spenning som overstiger 0 V, er et resultat av omfattende vurdering av nåværende nivå, effektivitet og lavere kostnader.]
Det kan bli funnet at etikettene på fotovoltaiske moduler vil bli merket med
serien Fuse "! Ge" Maksimal serie Sikring
Tabell 2 Kortslutningsstrømmen til solcellemoduler og maksimal strømnivåstatistikk for seriesikringer
Batteriprodusent Isc/A sikringstrømsgrad Batteritype
Første solenergi
Første solenergi
Hanergy Photovoltaic Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar()ne)
Kanadisk solenergi
ET Solenergi
Det vil si det maksimale strømnivået på sikringen som er koblet til i serie med komponenten. Det kan sees fra tabell 2 at forskjellen i produksjonsprosessen av solcellepaneler fører til store forskjeller i kortslutningsstrøm.
3 Bruksposisjonen og sikringstypene i hele solcellesystemet. Ta omformerne lansert av ABB i det nordamerikanske markedet som et eksempel. I solcellesystemer i europeiske og amerikanske land og regioner har bruken av sikringer vanligvis følgende steder:
1) Den innkommende siden av DC-kombinerboksen: for å beskytte solbatteristrengen (gPV-klassesikring, IEC 60269-6):
2) Likestrøminntakssiden av den sentraliserte vekselretteren: beskytt likestrømssideinntakstilkoblingen (gPV-klassesikring);
3) Sentralisert omformer intern modul beskyttelse: beskytte omformermodulen (R-klasse sikring, IEC 60269·4);
4) Sikringsbeskyttelse av ladekontaktoren i den sentraliserte vekselretteren: kontaktorbeskyttelse for forhåndsladingskrets (gPV-klassesikring);
5) Jordfeil alarm deteksjon GFPD: brukes for jordfeil alarm (gpv klasse sikring);
6) Vekselstrømsiden på den sentraliserte vekselretteren: beskytter vekselrettermodulen og de elektriske hovedkretsene på ac-siden (R-klasse sikring).
Blant dem, og gpv klasse sikring er den type sikring. Sikringer brukes i totalt 6 posisjoner i det solcellesystemet. Sikringene er ansvarlige for nesten all dc side overstrøm beskyttelse av kombinerboksen og vekselretteren og det meste av ac side overstrøm beskyttelse.
Tabell 3 viser de vanlige typene sikringer. Fra synspunkt av deres bruk steder, kan det ses at sikringer er de vanlige produktene for strøm elektronisk kretsbeskyttelse i sentraliserte solcellenett-tilkoblede kraftproduksjonssystemer. Bedømme fra det store området og langvarig bruk i Europa og Amerika, så lenge sikringen kan velges riktig, ikke bare kan komponentene i hele det elektriske systemet være stabilt beskyttet i lang tid, men også den sentraliserte omformeren selv kan effektivt beskyttes.
Tabell 3 Bruk kategorier av vanlige sikringer
Gg
Am
Ar
Gr
gB brukes vanligvis til sikringskoblinger med hele spekteret av brytekapasitet, hovedsakelig brukt til kabel- og trådbeskyttelse
Sikring for å beskytte en del av brytekapasiteten til motorkretsen
Sikring for å beskytte en del av brytekapasiteten til halvlederenheter
Sikring for å beskytte hele spekteret av brytekapasitet for halvlederenheter (raskere enn gS) fotovoltaisk sikring
Øk bruken av ledninger for å beskytte hele spekteret av brytekapasitet for halvlederenheter. Nominelle sikringskoblinger. Sikringskoblinger med hele spekteret av brytekapasitet for gruver.
I tabell 3 indikerer den første små bokstaven bruddområdet til sikringen; Den andre og påfølgende store bokstaver indikerer egenskaper, det vil si angi brukskategorien og definere applikasjonsområdet.
l) "g" representerer en rekke bruddkapasitetssikringskobling, noe som betyr at sikringskoblingen kan bryte alle overstrømmer fra minimum smeltestrøm til brytekapasiteten. Full rekkevidde brytekapasitet sikring kan brukes som en separat beskyttelsesenhet.
2) "a" representerer et delvis utvalg av bryte kapasitet sikring-link, noe som betyr at sikring-koblingen kan bare bryte høye strømmer av en viss multiplum av sin nominelle strøm. En del av utvalget av sikringskoblinger med brytekapasitet kan bare brukes til kortslutningsbeskyttelse, slik at den kan brukes i kombinasjon med andre enheter som gir overstrømsbeskyttelse. Sikringskoblinger med rekkeviddebrytende kapasitet brukes også ofte som reservebeskyttelse for andre koblingsenheter med lavere brytekapasitet (for eksempel kontaktorer eller effektbrytere).
Foreslår begrepet 4gPV klasse sikring
gpv kan betraktes som en universell sikring som brukes i solcelle dc-systemer, og det representerer også en sikring med et komplett spekter av brytekapasitet.
Konseptet med denne typen sikring ble født med innføringen av 1 E c 60269-6-standarden. Tidligere ble gR brukt som beskyttelsessikring for DC-siden i Europa. Etter at konseptet gpv sikring ble lagt frem, gR sikring Plasseringen av PV DC-siden er erstattet. Den amerikanske UL 2579-standarden (Fuses for Photovoltaic Systems) ble først foreslått i desember 2007. Disse standardene er basert på den grunnleggende standarden UL248 for sikringer, som fastsetter flere testkrav som oppfyller egenskapene til solcellekretsbeskyttelse.
IEC-standarden fastsetter at sikringen for fotovoltaisk systembeskyttelse (gPV-klassesikring) som brukes i LIKESTRØM-kretsen, skal oppfylle følgende krav. 7]: l) Den laveste nominelle brytekapasiteten er 10kA DC
2) Konvensjonell ikke-sikringstrøm Inf: 1彐3 /,,, en sikringsstrøm/f: L45巛 Merk: Den avtalte fikseringsstrømmen i UL-standarden: L35 0, der /n er sikringens nominelle strøm.
3) Verifisering av nominell strøm utføres med 3000 strømsykluser.
4) Øk verifiseringen av akseptabelt termisk indusert driftsnivå og funksjonell verifisering under ekstreme temperaturforhold. I tillegg bør den avtalte strøm- og brytekapasitetstesten for sikringskoblingen ordnes etter verifisering av akseptabelt termisk induksjonsdrivnivå (det vil si temperatursyklus) er over, og testproduktet skal gjenopprettes til romtemperatur (25 °C) i minst 3 timer før du fortsetter.
Den nåværende syklustesten er å sikre den langsiktige stabile driften av gpvtJk-sikringen i henhold til den stadig skiftende temperaturen og strømbelastningen i det faktiske ingeniørmiljøet i fotovoltafeltet. Videre fastsetter standarden bare minimumskravene. Fra selve bruken er sikringen i Europa og Amerika svært stabil og pålitelig i feltet.
I tillegg har gpv-klassesikringer gjort et stort bidrag til å forutsi grunnfeilen til hele det fotovoltaiske DC-systemet. I 2013 valgte Sandia National Laboratory i USA gPV-sikringer fra totalt 8 sikringsprodusenter som forskningsobjekt, og studerte jording Følsomheten til feilalarmen (GFPD) er et problem.
Når det gjelder forskjellen mellom gPV-klassesikringen og andre sikringer i den tidsstrømskurven, viser figur 1 at gpv-klassesikringen har en svært rask responshastighet. Den begynner å blåse når den kommer inn i L45 UL-standarden/0L350-sikringsstrømsområdet, slik at den
Solenergi
Å
I LIKESTRØMSmiljøet kan kortslutningsstrømmen raskt og effektivt brytes selv når systemets kortslutningsfeilstrøm er lav.
Basert på egenskapene til likestrøm (det er ingen null-krysset punkt sammenlignet med vekselstrøm), jo raskere DC sikringen beveger seg, jo mer effektiv virkningen av kortslutningsfeilen på systemet vil bli redusert, og DC feilstrøm kan brytes pålitelig.
Sikringsstrøm/A
Merknader: "×" i figuren representerer størrelsen på den eksperimentelle strømmen for å teste fikseringstiden til sikringen
Figur 1 Forskjellen mellom kurvene til gpv-klassen smelter sammen og andre typer sikringer
5 Velg sikringen til gPV-klassen på innløpssiden av kombinerboksen
50 Bestemmelse av nominell spenningsnivå av solcellesikring
Un冫1.2Uoc(STC) (l) I formelen er 0 den nominelle spenningen til den fotovoltaiske sikringen som må velges; Q(STC) er den åpne kretsspenningen til det fotovoltaiske systemet målt under STC-forhold (STC, det vil si bestråling ved romtemperatur) Når graden er 10m W / m).
Det bør bemerkes at i henhold til NEC 690.7, hvis det fotovoltaiske systemet må operere ved en temperatur under 40 °C, bør faktor 1,2 økes til L25.
5 2 trinn for å fastslå ampere vurdering av fotovoltaiske sikringer
l) Bestem den maksimale linjestrømmen 0. For utgangen av den fotovoltaiske kretsen bør summen av den nominelle kortslutningsstrømmen til hver streng som er koblet parallelt, vurderes ved å multiplisere sikkerhetsfaktoren til L25. Med strengen som et eksempel er formelen:
maks: 1.25(/scl+/sc2+/sc3+ ", ti ECn) (2) NEC 60.8 · 0 i A) og (2), er denne bestemmelsen å ta hensyn til den nominelle kortslutningsstrømmen til komponenten / "er i eksperimentet Innendørs standard testmiljø (målt under STO, men når solcellemoduler kjører i ekstreme miljøer på stedet, for eksempel lav temperatur og sterkt sollys om vinteren, eller refleksjon av snø fra fjell og snø forbedrer belysningen, solceller Utgangsstrømmen på brettet vil overstige 7 ", så NEC fastsetter at 7" må multipliseres med koeffisienten til L25 for å beregne,
2) Bestem den nominelle sikringseffekten. N EC 690.8 · Klausul A fastsetter at forsikringsfaktoren til den overstrømmende beskyttelsesenheten ikke kan være lavere enn 125 % når du vurderer forsikringsfaktoren til den overstrømmende beskyttelsesenheten. Med andre ord, den overstrømmende beskyttelsesenheten kan ikke fortsette å arbeide innenfor området på mer enn 80% under sin nominelle ampere vurdering. /0,8: L25: 125%).
In = 1.251mas (3)
(4) 3) Om nødvendig må det ekstreme miljøet utenfor det normale arbeidsområdet nedvurderes.
(5) I formelen, 7.1. d er den nominelle verdien av sikringen som må velges; K er deratingfaktoren, kan denne parameteren bestemmes av derating-linjen levert av produsenten av sikringen
4) Bestem sikringens nåværende sikringsgrad. 7. t. d Generelt er den ikke akkurat lik standard strømklasse av sikringen, og sikringen som tilhører standard strømklasse bør bestemmes i henhold til den høyere strømklassen. Gjeldende rangeringer av sikringene som brukes i kombinerboksen er som følger (enhet: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
12, tilfeldighet, 16, 20, 25.
5) Kontroller kabelen som er beskyttet av sikringen. Det er nødvendig å kontrollere at sikringsskalaen til den valgte standardstrømklassifiseringen er mindre enn den store vurderingen til den valgte kabellederen. Hvis den ikke oppfyller kravene, av sikkerhetsmessige årsaker, må kabelens tråddiameter økes.