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光伏电站熔断器故障分析

2015-5-28 11:45| 发布者: 有机硅测试技术| 查看: 20066| 评论: 0|原作者: 马勇

摘要: 摘要:当前,光伏电站普遍存在熔丝故障多、维护工作量大等问题。本文就光伏熔丝的失效机理、应用场景、保护原理与实践等通过理论分析与现场考察相结合,分析了直流熔丝应用于光伏电站的失效率、安全可靠性风险等,供 ...
3.2 熔丝在低倍过载时,熔断慢,发热高,存在着火风险

       熔丝的保护原理是利用金属的热熔特性,这一特性决定了熔丝的熔断时间与过电流的大小呈反时限的关系,电流越大,其熔断时间越短,电流越小,其熔断时间越长。电池板的电流受天气影响,大小不可控制,当熔丝处在小电流过载时,其熔断时间将变得很长,在这种“将断未断”的情况下,熔丝将处于一个非常高温的热平衡状态。这么高的温度将破坏线缆和熔丝盒的绝缘,最终引发着火事故。

图8:熔丝发热使熔丝盒着火

       另外,部分熔丝在熔断时会出现喷弧现象,电弧温度非常高,会使相邻的塑料元件、线缆绝缘等着火。

图9:熔丝熔断时喷弧烧毁相邻元件

3.3 熔丝并不能有效地保护组件

       熔丝的工作原理是利用金属的热熔特性,那么15A的熔丝肯定要在大于15A的电流下才能够熔断,那么到底是多大的电流呢?笔者查阅相关标准,得到了如下答案:15A的熔丝,标准要求在16.95A下(1.13倍),1小时不能熔断,在21.75A下(1.45倍),1小时内熔断。

101:“gPV”型熔断体的约定时间和约定电流

额定电流A

约定时间H

约定电流 gPV”

Int

It

Ia63

1

1.13 Ia

1.45Ia

63Ia160

2

160Ia400

3

Ia400

4


       组件有一个参数是“最大保险丝额定电流 15A”,那么组件的这个参数是怎么来的,代表什么意思?笔者查阅相关标准,得到了如下答案:最大保险丝额定电流15A的组件,标准要求在20.25A(1.35倍)下,2小时不能燃烧。值得一提的是,标准只是要求组件不起火,却不能保证组件不损坏,实际上组件一直在承受反向电流而发生热斑效应,性能会下降,输出功率会降低。

       10.9 反向过电流试验 MST26具体规定:
       将一台实验室用直流电源连接到组件上,电源正极接组件输出端的正极。反向试验电流(Itest)应等于制造商提供的组件过流保护电流额定值的135%。试验电源电流值应被限制为Itest,加大电源电压使反向电流能流过组件。 试验应持续2h,或出现失败时。

       通过标准如下:
       A)组件不燃烧,与组件接触的粗棉布和薄纱布没有燃烧或烧焦

       从上面可以看到,熔丝的标准要求是1.45倍的电流熔断,而组件的标准要求是1.35倍的电流,那么在1.35倍到1.45倍之间就出现了一个保护空挡。在这个保护空挡内,熔丝不能够有效地保护组件,可能出现组件着火的严重事故。

       从前文光伏熔丝熔体结构上可以看出,熔丝狭径非常细,对制造工艺要求很高,普通厂家很难控制好熔丝的质量。若生产的熔丝偏大,不能够在规定的电流和时间下及时熔断,更会加剧组件的损坏,带来着火风险。

       笔者听闻2014年青海及内蒙电站先后出现过多块组件损坏的问题,有可能就是熔丝没能及时的熔断,使组件承受了长时间的反向电流导致。
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