Desenvolupament i aplicació de fusibles per a la protecció del sistema fotovoltaic
Resum: Introduir la història de desenvolupament dels fusibles utilitzats per a la protecció sobrecorrent en sistemes fotovoltaics. A través de les disposicions de les normes IEC i UL per a fusibles fotovoltaics, combinat amb les pràctiques d'enginyeria dels coneguts fabricants de caixes inverter i dc combinats a casa i a l'estranger, donar les precaucions per a la correcta selecció de fusibles per a la protecció del sistema fotovoltaic.
Paraules clau: protecció sobrecorrent; fusible classe gPV; caixa de combinació dc fotovoltaica: inversor centralitzat d'alta potència
Introducció de Fusibles de PV
El 1864, la indústria elèctrica va utilitzar el filferro platí com a fusible per protegir els cables submarins. El fusible va néixer en l'era de les làmpades incandescents i té una història de més de 0 anys d'aplicació. El fusible mai ha estat antiquat i la seva fiabilitat s'ha convertit en l'"última línia de defensa" per a la protecció del circuit elèctric.
La protecció de la línia del fusible al sistema elèctric DC es remunta a 1879. El professor Thampson va produir un fusible millorat aquell any. Dos cables de ferro estan connectats a una bola metàl·lica. La pilota està feta de plom i estany. Aliatge o altres materials conductius de punt de fusió baixos. Quan un corrent prou gran passa a través del fusible durant molt de temps, la bola metàl·lica es fondrà i caurà, de manera que els cables estan separats i el circuit es trenca. Cal destacar que abans de 1890, la majoria dels circuits utilitzaven corrent directe, de manera que després que el circuit es desconnecti sobtadament, sens dubte es produiria un arc. Per tant, la protecció del fusible s'aplica primer a l'entorn DC, i després s'aplica a l'entorn de ca.
El principi bàsic del fusible és deixar que una petita peça de material conductiu es fusioni quan sigui necessari, de manera que la part sana del circuit protegit no estigui danyada, i el dany de la part defectuosa es limita al menor rang possible
Segons el corrent nominal, el fusible es pot compondre d'una o diverses foses en paral·lel. Quan un sobrecorrent prou gran flueix a través del fusible, la fusió es fon, i després es genera un arc.
U
1 L'estàndard de fusible és la pedra angular de la qualitat
Ja el 1931, la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) va declarar que:
l) Cada fusible dissenyat i produït ha de ser capaç d'utilitzar contínuament dins del rang de corrent nominal;
2) Quan el corrent excedeixi d'un determinat valor causat per la sobrecàrrega, el fusible ha de ser capaç d'operar en un temps suficient per protegir l'equip dels danys;
3) Quan es produeixi un accident a l'equip o línia, el fusible ha d'actuar ràpidament per minimitzar els danys a la part de l'accident i no danyar la part sana.
Per tant, el fusible ha de tenir característiques inverses de corrent de temps. Per a qualsevol aplicació, el fusible s'ha de seleccionar correctament. Una vegada que es produeix una avaria, el grau de l'avaria es pot identificar correctament per evitar desconnexió innecessària. La taula 1 enumera els estàndards de fusibles de diversos països i regions utilitzats en la indústria fotovoltaica.
ENERGIA SOLAR
Taula 1 La implementació dels estàndards de fusible fotovoltaic en diversos països i regions
Número estàndard Àmbit aplicable
IEC 60269. 6. 2010 Ed.l
GB/T 13539, 6·2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9 (2m3 Ed. 9)
DIN EN 60269·602011 Requisits complementaris per fusionar enllaços per a la protecció de sistemes d'energia solar fotovoltaica
Fusibles de baixa tensió-Part 6: Requisits complementaris per a enllaços de fusibles per a la protecció del sistema solar fotovoltaic
Fusibles per a sistemes fotovoltaics
Fusibles de baixa tensió · Part 6: Requisits complementaris per als fusibles per a la protecció dels sistemes d'energia solar fotovoltaica Estàndards de la Comissió Electrotècnica Internacional
(Aplicable a Europa) Estàndard nacional xinès, estàndard americà UL, estàndard alemany
2 L'aplicació universal de fusibles en sistemes fotovoltaics en països europeus i americans. Els investigadors que han participat en el disseny i anàlisi de tot el sistema fotovoltaic en països europeus i americans han seleccionat fusibles com a aparells elèctrics de baixa tensió per a la protecció sobrecorrent en sistemes dc fotovoltaics després d'una acurada comparació i mesurament. L'aplicació universal dels fusibles en la indústria fotovoltaica. El professor John Wiles va escriure un article el 2008 i va assenyalar que la raó per la qual es recomana un fusible com un dispositiu de protecció de corrent continu en un entorn amb un voltatge dc superior a 0 V és el resultat d'una consideració completa del nivell actual, l'eficàcia i el menor cost.]
Es pot trobar que les etiquetes dels mòduls fotovoltaics es marcaran amb
sèrie Fuse "! Ge" Fusible sèrie màxima
Taula 2 El corrent de curtcircuit de mòduls fotovoltaics i les estadístiques de nivell màxim actual dels fusibles de sèries
Fabricant de bateries Isc / A fusible de qualificació actual Tipus de bateria
Primera Solar
Primera Solar
Hanergy Fotovoltaica Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar()ne)
Solar canadenc
ET Solar
És a dir, el nivell màxim de corrent del fusible connectat en sèrie amb el component. Es pot veure des de la taula 2 que la diferència en el procés de fabricació de plaques solars condueix a grans diferències en el corrent de curtcircuit.
3 La posició d'ús i els tipus de fusibles en tot el sistema fotovoltaic. Prengui els inversors llançats per ABB en el mercat nord-americà com a exemple. En els sistemes fotovoltaics dels països i regions europees i americanes, l'ús de fusibles generalment té les següents ubicacions:
1) El costat entrant de la caixa de combinació de DC: per protegir la corda de la bateria solar (fusible de classe gPV, IEC 60269-6):
2) El costat d'entrada DC de l'inversor centralitzat: protegir la connexió d'entrada lateral DC (fusió de classe gPV);
3) Protecció del mòdul intern inversor centralitzat: protegir el mòdul inversor (fusible de classe R, IEC 60269·4);
4) Protecció de fusibles del contactor de càrrega en l'inversor centralitzat: protecció contactor de circuit de precàrrega (fusible de classe gPV);
5) Detecció d'alarma de falla terrestre GFPD: utilitzat per a alarma d'avaria terrestre (fusible de classe gpv);
6) El costat AC de l'inversor centralitzat: protegeix el mòdul inversor i els aparells elèctrics del circuit principal en el costat AC (fusible de classe R).
Entre ells, i el fusible de classe GPV és el tipus de fusible. Els fusibles s'utilitzen en un total de 6 posicions en el sistema fotovoltaic. Els fusibles són responsables de gairebé tota la protecció sobrecorrent lateral de DC de la caixa de combinació i inversor i la major part de la protecció sobrecorrent del costat AC.
La taula 3 enumera els tipus comuns de fusibles. Des del punt de vista de les seves ubicacions d'ús, es pot veure que els fusibles són els principals productes per a la protecció de circuits electrònics d'energia en sistemes centralitzats de generació d'energia connectats a la xarxa fotovoltaica. A jutjar per la gran àrea i l'ús a llarg termini a Europa i Amèrica, sempre que el fusible es pugui seleccionar correctament, no només es poden protegir de manera efectiva els components de tot el sistema elèctric, sinó també l'inversor centralitzat en si.
Taula 3 Utilitza categories de fusibles comuns
Gg
Sóc
Ar
Gr
gB s'utilitza generalment per a enllaços de fusibles amb tota la gamma de capacitat de ruptura, utilitzat principalment per a la protecció de cable i filferro
Fusible per protegir part de la capacitat de ruptura del circuit motor
Fusible per protegir part de la capacitat de ruptura dels dispositius semiconductors
Fusible per protegir tota la gamma de capacitat de ruptura de dispositius semiconductors (més ràpid que gS) fusible fotovoltaic
Augmentar l'ús de cables per protegir tota la gamma de capacitat de ruptura de dispositius semiconductors. Enllaços de fusibles classificats. Fusible enllaços amb tota la gamma de capacitat de ruptura per a les mines.
A la taula 3, la primera lletra minúscula indica el rang de ruptura del fusible; la segona i posterior lletra majúscula indiquen característiques, és a dir, indiquen la categoria d'ús i defineixen l'interval d'aplicacions.
l) "g" representa una gamma de fusibles de capacitat de ruptura, el que significa que l'enllaç de fusible pot trencar tots els corrents del corrent mínim de fusió a la seva capacitat de ruptura. El fusible de capacitat de ruptura de gamma completa es pot utilitzar com un dispositiu de protecció independent.
2) "a" representa un rang parcial de fusible de capacitat de ruptura, el que significa que el fusible-enllaç només pot trencar alts corrents d'un cert múltiple del seu corrent nominal. Part de la gamma d'enllaços de fusible de capacitat de ruptura només es pot utilitzar per a la protecció de curt circuit, de manera que es pot utilitzar en combinació amb altres dispositius que proporcionen protecció sobrecorrent. Els enllaços de fusibles de capacitat de trencament de rang també s'utilitzen sovint com a protecció de còpia de seguretat per a altres dispositius de commutació amb menor capacitat de ruptura (com ara contactors o interruptors de circuit).
Proposar el concepte de fusible de classe 4gPV
gpv pot ser considerat com un fusible universal utilitzat en sistemes dc fotovoltaics, i també representa un fusible amb una gamma completa de capacitat de ruptura.
El concepte d'aquest tipus de fusible va néixer amb la introducció de l'estàndard 1 E c 60269-6. Anteriorment, gR es va utilitzar com un fusible de protecció per al costat de DC a Europa. Després que el concepte de fusible gpv es va presentar, gR fusible La posició del costat PV DC és reemplaçat. L'estàndard americà UL 2579 (Fuses for Photovoltaic Systems) va ser proposat per primera vegada al desembre de 2007. Aquests estàndards es basen en l'estàndard bàsic UL248 per a fusibles, que estipula més requisits de prova que compleixen amb les característiques de la protecció del circuit fotovoltaic.
L'estàndard de l'IEC estipula que el fusible per a la protecció del sistema fotovoltaic (fusible de classe gPV) utilitzat en el circuit DC ha de complir els requisits següents. 7]: l) La capacitat de ruptura més baixa és 10kA DC
2) Corrent convencional no fusible Inf: 1彐3 / ,,, un corrent de fusible / f: L45巛 Nota: El corrent de fusió acordat en l'estàndard UL: L35 0, on / n és el corrent nominal del fusible.
3) La verificació del corrent nominal es realitza amb 3000 cicles actuals.
4) Augmentar la verificació del nivell de deriva induïda per la tèrmica acceptable i la verificació funcional en condicions extremes de temperatura. A més, la prova de capacitat actual i de ruptura acordada de l'enllaç de fusible s'ha d'organitzar després de la verificació del nivell de deriva d'inducció tèrmica acceptable (és a dir, el cicle de temperatura) s'ha acabat, i el producte de prova s'ha de restaurar a temperatura ambient (25 ° C) durant almenys 3 h abans de continuar.
La prova de cicle actual és assegurar el funcionament estable a llarg termini del fusible gpvtJk d'acord amb la temperatura en constant canvi i la càrrega actual en l'entorn d'enginyeria real del camp fotovoltaic. A més, la norma només estipula els requisits mínims. Des de l'ús real, el fusible a Europa i Amèrica és molt estable i fiable en el camp.
A més, els fusibles de classe GPV han fet una gran contribució a predir la fallada terrestre de tot el sistema de DC fotovoltaic. El 2013, el Laboratori Nacional de Sandia als Estats Units va seleccionar fusions de GPV d'un total de 8 fabricants de fusibles com a objecte de recerca, i va estudiar la base La sensibilitat de l'alarma de fracàs (GFPD) és un problema.
Pel que fa a la diferència entre el fusible de classe gPV i altres fusibles en la corba de corrent de temps, la figura 1 mostra que el fusible de classe GPV té una velocitat de resposta molt ràpida. Comença a bufar quan entra en el rang de corrent de fusible L45 UL/0L350, assegurant-se que
ENERGIA SOLAR
Per
En l'entorn DC, el corrent de curtcircuit es pot trencar ràpidament i eficaçment fins i tot quan el corrent d'avaria de curt circuit del sistema és baix.
Basant-se en les característiques del corrent DC (no hi ha un punt d'encreuament zero en comparació amb el corrent d'AC), com més ràpid es mou el fusible DC, més eficaç serà l'impacte de la fallada del curtcircuit en el sistema, i el corrent d'avaria DC es pot trencar de manera fiable.
Fusible corrent/A
Observacions: "×" en la figura representa la mida del corrent experimental per provar el temps de fusió del fusible
Figura 1 La diferència entre les corbes dels fusibles de classe GPV i altres tipus de fusibles
5 Seleccioneu correctament el fusible de classe de GPV a la part d'entrada del quadre combinat
50 Determinació del nivell de tensió nominal del fusible fotovoltaic
Un冫1.2Uoc(STC) (l) A la fórmula, 0 és la tensió nominal del fusible fotovoltaic que cal seleccionar; Q(STC) és la tensió de circuit obert del sistema fotovoltaic mesurat en condicions STC (STC, és a dir, irradiació a temperatura ambient) Quan el grau és de 10m W / m).
Cal assenyalar que segons NEC 690.7, si el sistema fotovoltaic ha d'operar a una temperatura inferior a 40 °C, el factor 1.2 s'ha d'augmentar a L25.
5 2 Passos per determinar la qualificació ampere de fusibles fotovoltaics
l) Determinar la línia màxima actual 0. Per a la sortida del circuit fotovoltaic, la suma del corrent de curtcircuit nominal de cada cadena connectada en paral·lel s'ha de considerar multiplicant el factor de seguretat de L25. Prenent la cadena com a exemple, la fórmula és:
màx: 1.25(/scl+/sc2+/sc3+ ", deu Iscn) (2) NEC 60.8 · 0 en A) i (2), aquesta disposició és tenir en compte el corrent de curtcircuit nominal del component / "es troba en l'experiment Indoor standard test environment (mesurat sota STO, però quan els mòduls fotovoltaics s'estan executant en ambients extrems in situ, com la baixa temperatura i la forta llum solar a l'hivern, o el reflex de la neu de les muntanyes i la neu millora la il·uminància, les cèl·lules solars El corrent de sortida de la placa superarà els 7", per la qual cosa NEC estipula que 7 "ha de ser multiplicat pel coeficient de l'L25 per calcular,
2) Determinar la qualificació d'ampere fusible nominal. N EC 690.8 · La clàusula A estipula que el factor assegurador del dispositiu de protecció sobrecorrent no pot ser inferior al 125% a l'hora de considerar el factor d'assegurança del dispositiu de protecció sobrecorrent. En altres paraules, el dispositiu de protecció sobrecorrent no pot continuar treballant dins del rang de més del 80% sota la seva qualificació nominal d'ampere. /0,8: L25: 125%).
En = 1.251mas (3)
(4) 3) Si cal, l'entorn extrem més enllà del rang de treball normal ha de ser desvalorat.
(5) A la fórmula, 7.1. d és el valor nominal del fusible que s'ha de seleccionar; K és el factor de desratatge, aquest paràmetre pot ser determinat per la línia de desratatge proporcionada pel fabricant del fusible
4) Determinar la qualificació actual del fusible. 7. t. d Generalment, no és exactament igual a la classe actual estàndard del fusible, i el fusible pertanyent a la classe actual estàndard s'ha de determinar d'acord amb la classe actual superior. Les qualificacions actuals dels fusibles utilitzats en el quadre combinat són les següents (unitat: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
1 2, coincidència, 16, 20, 25.
5) Verifiqueu el cable protegit pel fusible. Cal verificar que l'amperatge de fusible de la classificació actual estàndard seleccionada és inferior a la qualificació ampera del cable conductor seleccionat. Si no compleix els requisits, per raons de seguretat, s'ha d'augmentar el diàmetre del cable.