Utveckling och tillämpning av säkringar för solcellssystemskydd
Abstrakt: Införa utvecklingshistoriken för säkringar som används för överströmsskydd i solcellssystem. Genom bestämmelserna i IEC och UL-standarder för solceller säkringar, i kombination med ingenjörspraxis av välkända inverter och DC kombinerare tillverkare i hemlandet och utomlands , Ge försiktighetsåtgärder för korrekt val av säkringar för solceller systemskydd.
Nyckelord: överströmsskydd; gPV klass säkring; fotovoltaisk DC-kombranslåda: högeffektscentraliserad växelriktare
PV Säkringar Introduktion
År 1864 använde elindustrin platinatråd som säkring för att skydda undervattenskablar. Säkringen föddes i en tid präglad av glödlampor och har en historia av mer än 0 års tillämpning. Säkringen har aldrig varit föråldrad och dess tillförlitlighet har blivit "sista försvarslinjen" för elektrisk kretsskydd.
Linjeskyddet för säkringen till dc-elsystemet kan spåras tillbaka till 1879. Professor Thampson producerade en förbättrad säkring det året. Två järntrådar är anslutna till en metallkula. Bollen är gjord av bly och tenn. Alloy eller andra låg smältpunkt ledande material. När en tillräckligt stor ström passerar genom säkringen under en tillräckligt lång tid kommer metallkulan att smälta och falla, så att ledningarna separeras och kretsen bryts. Det är värt att notera att före 1890, de flesta av de kretsar som används direktström, så efter kretsen plötsligt var bortkopplad, skulle en båge utan tvekan inträffa. Därför appliceras säkringsskyddet först på DC-miljön, och tillämpas sedan på AC-miljön.
Den grundläggande principen för säkringen är att låta en liten bit av ledande material säkring när det behövs, så att den friska delen av den skyddade kretsen inte skadas, och skadan av den felaktiga delen är begränsad till minsta möjliga räckvidd
Enligt den klassade strömmen kan säkringen bestå av en eller flera smälter parallellt. När en tillräckligt stor överström strömmar genom säkringen smälter smältan, och sedan genereras en båge.
ett
1 Standarden på säkring är hörnstenen i kvalitet
Redan 1931 uppgav Internationella elektrotekniska kommissionen (IEC) att
l) Varje säkring som konstruerats och producerats bör kunna användas kontinuerligt inom det klassade strömområdet;
2) När strömmen överstiger ett visst värde som orsakas av överbelastning, bör säkringen kunna fungera på kort tid för att skydda utrustningen från skador;
3) När en olycka inträffar till utrustningen eller linjen, bör säkringen agera snabbt för att minimera skadan på olycksdelen och inte skada den friska delen.
Därför måste säkringen ha inversa tidsströmsegenskaper. För någon applikation ska säkringen väljas korrekt. När ett fel väl uppstår kan graden av felet identifieras korrekt för att undvika onödig frånkoppling. I tabell 1 anges säkringsstandarderna i olika länder och regioner som används inom solcellsindustrin.
Solenergi
Tabell 1 Genomförandet av standarder för solcellssäkringar i olika länder och regioner
Standardnummer Tillämpligt scope
IEC 60269. 6. 2010 Ed.l
GB/T 13539, 6·2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9
DIN EN 60269·6journalistik2011 Tilläggskrav för säkring-länkar för skydd av solcellsenergisystem
Lågspänningssäkringar-Del 6: Tilläggskrav för säkring-länkar för solceller systemskydd
Säkringar för Solcellssystem
Lågspänningssäkringar · Del 6: Tilläggskrav för säkringslänkar för skydd av solcellsenergisystem Internationella elektrotekniska kommissionens standarder
(Tillämpligt i Europa) Kinesisk nationell standard, amerikansk UL-standard, tysk standard
2 Den universella tillämpningen av säkringar i solcellssystem i europeiska och amerikanska länder. Forskare som deltagit i konstruktion och analys av hela solcellssystemet i europeiska och amerikanska länder har valt säkringar som lågvolt elektriska apparater för överströmsskydd i solceller DC-system efter noggrann jämförelse och mätning. Den universella tillämpningen av säkringar i solcellsindustrin. Professor John Wiles skrev en artikel 2008 och påpekade att anledningen till att en säkring rekommenderas som en överströmsskyddsanordning i en miljö med en likspänning som överstiger 0 V är resultatet av ett omfattande övervägande av nuvarande nivå, effektivitet och lägre kostnad.]
Det kan konstateras att etiketterna på solcellsmoduler kommer att markeras med
serie Fuse "! Ge" Maximal Serie Säkring
Tabell 2 Solcellsmodulens kortslutningsström och den högsta aktuella nivåstatistiken för seriesäkringar
Batteritillverkaren Isc/A säkringsströmning Batterityp
Första Solar
Första Solar
Hanergy Solceller Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar()ne)
Kanadensiska Solar
ET Sol
Det vill säga den maximala strömnivån för säkringen ansluten i serie med komponenten. Det kan ses från tabell 2 att skillnaden i tillverkningsprocessen av solpaneler leder till stora skillnader i kortslutningsström.
3 Användningspositionen och typerna av säkringar i hela solcellssystemet. Ta växelriktarna lanserades av ABB på den nordamerikanska marknaden som ett exempel. I solcellssystem i europeiska och amerikanska länder och regioner har användningen av säkringar i allmänhet följande platser:
1) Den inkommande sidan av DC-combiner-boxen: för att skydda solbatteristrängen (gPV-klasssäkring, IEC 60269-6):
2) DC-inloppssidan av den centraliserade växelriktaren: skydda DC-sidans inloppsanslutning (gPV-klasssäkring);
3) Centraliserat inverter inre modulskydd: skydda invertermodulen (R-klass säkring, IEC 60269·4);
4) Säkringsskydd av laddningskontaktorn i den centraliserade växelriktaren: kontaktorskydd för förladdning av kretsen (gPV-klasssäkring);
5) Jordfelslarmdetektering GFPD: används för jordfelslarm (gpv-klasssäkring);
6) VÄXELSTRÖMSsidan på den centraliserade växelriktaren: skyddar invertermodulen och de elektriska apparaterna för huvudkretsen på AC-sidan (R-klass säkring).
Bland dem, och GPV klass säkring är den typ av säkring. Säkringar används i totalt 6 positioner i solcellssystemet. Säkringarna är ansvariga för nästan alla DC sida överströms skydd av combiner box och inverter och de flesta av AC sidan överströms skydd.
I tabell 3 anges de vanliga typerna av säkringar. Ur synvinkel av deras användning platser, kan det ses att säkringar är de vanliga produkter för makt elektronisk krets skydd i centraliserade solceller nätanslutna kraftproduktionssystem. Att döma av det stora området och långvarig användning i Europa och Amerika, så länge säkringen kan väljas korrekt, inte bara kan komponenterna i hela det elektriska systemet vara stably skyddade under en lång tid, men också den centraliserade inverter själv kan effektivt skyddas.
Tabell 3 Användningskategorier av vanliga säkringar
Gg
Am
Ar
Gr
gB används i allmänhet för säkring-länkar med fullt sortiment av brottkapacitet, främst används för kabel- och trådskydd
Säkring för att skydda en del av motorkretsens brytförmåga
Säkring för att skydda en del av halvledaranordningars brytförmåga
Säkring för skydd av hela sortimentet av brottkapacitet hos halvledarenheter (snabbare än gS) solcellssäkring
Öka användningen av ledningar för att skydda hela sortimentet av brytkapacitet av halvledarenheter. Klassade säkringslänkar. Säkringslänkar med fullt sortiment av brottkapacitet för gruvor.
I tabell 3 anger den första gemena bokstaven säkringens brytområde; den andra och efterföljande versaler anger egenskaper, det vill säga ange användningskategori och definiera programintervallet.
l) "g" representerar en rad bryta kapacitet fuse-länk, vilket innebär att säkringen-länk kan bryta alla överströmmar från minsta smältströmmen till dess brytande kapacitet. Full-range brottkapacitetssäkringen kan användas som en separat skyddsanordning.
2) "a" representerar ett delintervall av bryta kapacitet fuse-link, vilket innebär att säkringen-länk kan bara bryta höga strömmar av en viss multipel av sin klassade ström. En del av intervallet för säkringslänkar för brottkapacitet kan endast användas för kortslutningsskydd, så det kan användas i kombination med andra anordningar som ger överströmsskydd. Intervall bryta kapacitet säkring-länkar används också ofta som backup skydd för andra kopplingsanordningar med lägre bryta kapacitet (såsom kontaktorer eller brytare).
Föreslår begreppet 4gPV klass säkring
GPV kan betraktas som en universalsäkring som används i solcells-DC-system, och den representerar även en säkring med ett komplett utbud av brottkapacitet.
Konceptet för denna typ av säkring föddes med införandet av 1 E c 60269-6-standarden. Tidigare användes gR som skyddssäkring för DC-sidan i Europa. Efter att begreppet GPV-säkring lagts fram, gR-säkring PV DC-sidans läge byts ut. Den amerikanska UL 2579-standarden (Fuses for Photovoltaic Systems) föreslogs första gången i december 2007. Dessa standarder är baserade på grundstandarden UL248 för säkringar, som stipulerar fler testkrav som uppfyller egenskaperna hos solcellskretsskydd.
IEC-standarden föreskriver att säkringen för solcellssystemskydd (gPV-klasssäkring) som används i LIKSTRÖMSkretsen ska uppfylla följande krav. 7]: l) Den lägsta rankade brytkapaciteten är 10kA DC
2) Konventionell icke-säkringsström Inf: 1彐3 /,,, en säkringsström/f: L45巛 Obs: Den överenskomna fusingströmmen i UL-standarden: L35 0, där /n är den märkströmmen på säkringen.
3) Verifieringen av klassad ström utförs med 3000 strömcykler.
4) Öka verifieringen av godtagbar termisk-inducerad avdriftsnivå och funktionell verifiering under extrema temperaturförhållanden. Dessutom bör den överenskomna ström- och brottkapacitetsprovningen av säkringslänken ordnas efter det att verifieringen av acceptabel avdriftsnivå för termisk induktion (dvs. temperaturcykel) är över, och testprodukten bör återställas till rumstemperatur (25°C) i minst 3 h innan den fortsätter.
Det aktuella cykeltestet är att säkerställa den långsiktiga stabila driften av gpvtSJk-säkringen enligt den konstant föränderliga temperaturen och strömbelastningen i den faktiska ingenjörsmiljön på solcellsfältet. Dessutom föreskriver standarden endast minimikraven. Från själva användningen är säkringen i Europa och Amerika mycket stabil och pålitlig på området.
Dessutom har säkringar av GPV-klass gjort ett stort bidrag till att förutsäga grundfelet för hela solcells-DC-systemet. År 2013 valde Sandia National Laboratory i USA gPV-säkringar från totalt 8 säkringstillverkare som forskningsobjekt, och studerade grundstötningen Fellarmets känslighet (GFPD) är ett problem.
Angående skillnaden mellan gPV-klasssäkringen och andra säkringar i tidströmskurvan visar figur 1 att säkringen i GPV-klassen har en mycket snabb responshastighet. Den börjar blåsa när den kommer in i L45 UL standard/0L350 säkringsströmsintervall, vilket säkerställer att den är
Solenergi
Att
I DC-miljön kan kortslutningsströmmen snabbt och effektivt brytas även när systemets kortslutningsfelström är låg.
Baserat på egenskaperna hos likström (det finns inget nollkorreringsställe jämfört med växelström), desto snabbare rör sig LIKSTRÖMssäkringen, desto effektivare kommer effekten av kortslutningsfelet på systemet att minskas, och DC-felströmmen kan brytas på ett tillförlitligt sätt.
Säkringsström/A
Anmärkningar: "×" i figuren representerar storleken på den experimentella strömmen för att testa säkringens smältningstid
Bild 1 Skillnaden mellan kurvorna i säkringarna i GPV-klassen och andra typer av säkringar
5 Välj korrekt gPV-klasssäkringen på kombinerardosans inloppssida
50 Bestämning av klassad spänningsnivå för solcellssäkring
Un冫1.2Uoc(STC) (l) I formeln är 0 klassspänningen för solcellssäkringen som behöver väljas; Q(STC) är den öppna kretsspänningen för solcellssystemet mätt under STC-förhållanden (STC, det vill säga bestrålning vid rumstemperatur) När graden är 10m W/m).
Det bör noteras att enligt NEC 690.7, om solcellssystemet behöver fungera vid en temperatur under 40 °C, bör faktorn 1.2 ökas till L25.
5 2 Steg för att bestämma ampereklassificering av solcellssäkringar
l) Bestäm maximal linjeström 0. För utdata från solcellskretsen bör summan av den klassade kortslutningsströmmen för varje sträng som parallellkopplats övervägas genom att säkerhetsfaktorn för L25 multipliceras. Med strängen som ett exempel är formeln:
max: 1,25(/scl+/sc2+/sc3+ ", tio Iscn) (2) NEC 60,8 · 0 i A) och (2), är denna bestämmelse att ta hänsyn till den klassade kortslutningsströmmen av komponenten / "är i experimentet Inomhus standard testmiljö (mätt under STO, men när solcellsmoduler körs i extrema miljöer på plats, såsom låg temperatur och starkt solljus på vintern, eller reflektion av snö från berg och snö förstärker belysningsstyrkan, solceller Brädans utgångsström kommer att överstiga 7", så NEC föreskriver att 7" behöver multipliceras med koefficienten för L25 för att beräkna,
2) Bestäm betyget för nominella säkring ampere. N EG 690,8 · Klausul A föreskriver att försäkringsfaktorn för överströmsskyddsanordningen inte kan vara lägre än 125 % när man överväger försäkringsfaktorn för överströmsskyddsanordningen. Med andra ord kan inte överströmsskyddsanordningen fortsätta att arbeta inom intervallet mer än 80 % under sin nominella ampereklassning. /0.8: L25: 125%).
In= 1.251mas (3)
(4) 3) Vid behov måste den extrema miljön utöver det normala arbetsområdet avvärderas.
klassas (5) I formeln, 7.1. d är det klassade värdet för den säkring som behöver väljas, K är deratingfaktorn, denna parameter kan bestämmas av den deratinglinje som tillhandahålls av tillverkaren av säkringen
4) Bestäm säkringens aktuella betyg. 7. t. d Generellt sett är den inte exakt lika med säkringens standardströmsklass, och säkringen som hör till standardströmsklassen bör bestämmas enligt den högre strömklassen. De aktuella klassarna på de säkringar som används i combiner-boxen är följande (enhet: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
1 2, tillfällighet, 16, 20, 25.
5) Verifiera den kabel som skyddas av säkringen. Det är nödvändigt att kontrollera att säkrings amperet för den valda standardströmsklassningen är mindre än ampereklassningen för den valda kabelledaren. Om den inte uppfyller kraven måste kabelns tråddiameter av säkerhetsskäl ökas.