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浅谈光伏系统中直流开关的选型思路

2015/10/9 11:51:07 来源:普兆直流开关
关键词:光伏直流开关选型, 如何选择光伏直流开关, 光伏直流开关选择步骤

光伏行业发展至今,电站装机量不断上升,发电量也越来越受到大家的关注。然而近年来光伏电站频频爆发的各种安全问题也使得电站投资者越发担忧。光伏直流开关是系统安全性保障的最重要部件,光伏直流开关的可靠性和稳定性直接关系到光伏系统的稳定发电和收益,直接影响到光伏系统的安全可靠运行。

德国、荷兰等强制要求逆变器制造商标配内置直流开关,英国、印度、澳洲等更强制规定光伏系统一定要安装外置直流开关,随着国内光伏政策的明晰,光伏电站新增安装的逐年增加,尤其是目前分布式光伏系统的启动,个人住户屋顶光伏系统的安装将越来越流行。目前国内市场所谓的光伏直流开关多是一些交流开关或其改进产品,不是真正应用在光伏系统中的具有安全灭弧、高功率切断的直流开关。这些交流开关的灭弧能力、额定带载切断功率都远远不够,容易导致过热、漏电和火花,严重时甚至烧毁掉整个光伏电站。

因此选择合格的光伏直流开关将至关重要。如何为光伏系统选择合适的直流开关呢?

总的来说光伏直流开关的选择可以根据如下几个步骤:

1.确定系统电压

所选择的直流开关的型号应能满足最大光伏系统电压和电流要求。常见的有满足UL标准的600V和TUV标准的1000V以及目前比较热点的1500V系统。一般接入单相逆变器的系统电压最高为600V,三相组串型或者电站型逆变器的系统电压最高为1000V或者1500V。

2.确定独立电池串的路数

如果是内置的直流开关,由于集成在逆变器内部,所以和逆变器独立的MPPT数目有关系。常见的逆变器是单路MPPT,双路MPPT,市面上也有少数3路MPPT的并网逆变器。一般逆变器功率等级在1kW~3kW的设计为单路MPPT;3kW~30kW为双路MPPT,有少数公司也有三路MPPT的逆变器;大型逆变器100kW以上一般都是通过汇流箱汇流后输入一路MPPT。逆变器独立的MPPT数目决定了选择的内置直流开关的独立通段对数。

如果是外置直流开关,可能和设计的系统组网有关系,可以选择具有通断多串电池板的外置直流开关或者选择只能通断一串电池板的外置直流开关,如下图。

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路

3.确定电池组串的电压和电流

根据电池组串的最大电压和电流参数,确定直流开关的选型。如果使用者对光伏逆变器的参数比较了解,尤其是逆变器厂家在选择内置直流开关时,为了有效节约逆变器整机成本,可以通过研究逆变器输入直流电压电流曲线来选择,保证其所选择的直流开关适用于各种天气环境和温度(详见第5条)。

根据EN 60947-3 的标准,光伏系统中直流开关电气参数选型必须以光伏组串的最大电压和电流为基础,且具有一定的安全系数余量。

电压= Ns × Voc × 1.15
电流= Np × Isc × 1.25
Ns - 电池板串联数量
Np - 电池板并联数量
Voc – 电池板开路电压
Isc – 电池板短路电流

举例一:
单路MPPT组串系统 – 3kW 功率输出
逆变器: 直流输入600VDC, 16A, 20A
电池板: 39V, 9.06A, 270Wp
电池板数量: 11
计算: V = 11 × 39 × 1.15 = 493.35V ,I = 9.06 × 1.25 = 11.33A
对于这个配置, Projoy PEDS150-EL16R-2 在500V时可持续通流16A,即可满足该系统要求

举例二:
多路MPPT组串系统 – 12kW 功率输出
逆变器: 直流输入1000VDC (VOC), 22A/22A (IDC), 25A/25A (IDC max)
电池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom)
电池板数量: 22 x 2
计算: V = 22 x 39 x 1.15 = 986.7V ,I (每路)= 9.06 x 1.25 = 11.33A
对于这个配置, Projoy PEDS150-EL32R-4 在1000V时可持续通流13A,即可满足该系统要求

4.分析使用的环境和安装方式。

根据使用的环境确定工作温度,防护和防火等级,一般品质好的直流开关工作稳定可以在-40°到60°。常见的外置直流开关防护等级为IP65,内置直流开关安装后保证整机通过IP65。防火等级一般为外壳或者本体材料UL 94V-0, 手柄UL 94V-2。

开关的一般安装方式有面板安装,底座安装,单孔安装等,可根据实际需求选择安装方式。

5.确定具体型号

目前Projoy可提供有单触点电流为16A,25A和32A电流等级,2~12级(层)可选,通过跳线组成新的串并联结构,最大电流可达到58A,最大电压可达到1500V。

通用逆变器直流开关选型可参考下表:

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路

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浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-2/4/6/8

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-2H

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-3S

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-3H

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-4S

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路
PEDS150-4H

浅谈光伏系统中直流开关的选型思路 一般逆变器功率等级在1kW~3kW的设计为单路MPPT;3kW~30kW为双路MPPT,有少数公司也有三路MPPT的逆变器;大型逆变器100kW以上一般都是通过汇流箱汇流后输入一路MPPT。逆变器独立的MPPT数目决定了选择的内置直流开关的独立通段对数。

选择合适的光伏直流开关的重要性和方法 灭弧效果是考核直流开关的最重要指标之一。真正的直流断路器都有专门的灭弧装置,可以带载关断。一般真正的直流断路器的结构设计比较特殊,手柄和触头没有直接的连接,所以通断的时候不是直接旋转触头而断开,而是有特殊的弹簧进行连接,当手柄旋转或者移动到一个特定点时触发所有的触头“突然断开”,因而产生一个非常迅速的通断动作,使电弧时间持续比较短

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