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无直流熔断器的组串逆变器存在安全陷阱

2015-9-3 23:12| 发布者: 阳阳| 查看: 17582| 评论: 0|原作者: 李鹏|来自: 同力电力设计有限公司

摘要:   1、引言  熔断器作为一种过电流保护器件,串联在电路中,可在系统出现短路故障时及时切断故障回路,保障系统安全,因此广泛应用于各种电气系统中,光伏系统直流侧保护也不例外。光伏系统直流侧一般由多个组串 ...
    1、引言

  熔断器作为一种过电流保护器件,串联在电路中,可在系统出现短路故障时及时切断故障回路,保障系统安全,因此广泛应用于各种电气系统中,光伏系统直流侧保护也不例外。光伏系统直流侧一般由多个组串并联,无论是集中式还是组串式逆变器方案,使用熔断器作为直流侧过流保护已是行业内标准解决方案。近年来,部分厂家提出对于每路MPPT中仅有两路组串并联的组串式逆变器,直流侧不需要熔断器保护的观点。笔者通过对系统结构深入分析和IEC标准研究发现,该系统中如果没有熔断器等过流保护器件存在巨大的安全隐患,也不符合IEC62548《光伏阵列设计要求》。

  2、两组串并联系统无熔断器保护的风险分析

  2.1 两组串并联系统等效电路

  两组串并联系统等效电路,系统由多路MPPT输入回路组成,每路MPPT接两路组串,各光伏组串通过Boost升压电路后并联在一起,前级Boost升压电路一般都并联旁路元件,目的是当电压升高后将Boost升压电路旁路,提高系统的效率。

  当Boost升压电路工作时,Boost升压电路在串联回路中可等效为一个电感和二极管,如图1(b)所示。当Boost升压电路不工作时,电流将流过旁路元件,当仅仅分析电路反向电流阻挡特性时,无论Boost升压电路工作还是不工作,电路都可简化等效成如图1(d)所示的等效电路,即光伏组串与逆变器直流母线之间等效为二极管连接。

  针对逆变系统,部分厂家提出由于每路MPPT中仅有两路组串并联,即使其中一个组串发生短路,短路电流仅仅在两个组串之间流动,其他组串和直流侧能量由二极管反向阻断,不会对组件造成损坏,因此直流侧不需要熔断器保护。然而笔者通过分析发现,该系统中如果没有熔断器等过流保护器件存在巨大的安全隐患,也不符合IEC62548要求。

  2.2 风险1:短路点出现拉弧时,增大火灾隐患

  对于1000V光伏直流系统,当直流侧由于绝缘破损、接头松动等短路现象时,如果没有熔断器及时切断故障回路,将持续产生拉弧,电弧在空气中自由燃弧时电流可达200A以上,增大了火灾发生的隐患,甚至可能超过组件和线缆的耐受能力,引起组件和线缆损坏。

  2.2 风险2:某些过载工况下下存在安全隐患
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