Entwicklung und Anwendung von Sicherungen für den Schutz von Photovoltaikanlagen
Abstract: Einführung in die Entwicklungsgeschichte von Sicherungen, die zum Überstromschutz in Photovoltaikanlagen eingesetzt werden. Durch die Bestimmungen der IEC- und UL-Normen für Photovoltaik-Sicherungen, kombiniert mit den Engineering-Praktiken namhafter Wechselrichter- und DC-Kombinator-Hersteller im In- und Ausland, geben Sie die Vorsichtsmaßnahmen für die richtige Auswahl von Sicherungen für den Schutz von Photovoltaik-Anlagen.
Schlüsselwörter: Überstromschutz; gPV-Klasse Sicherung; Photovoltaik-DC-Kombinator-Box: Hochleistungs-Zentralwechselrichter
PV Sicherungen Einführung
1864 verwendete die Elektroindustrie Platindraht als Sicherung, um U-Boot-Kabel zu schützen. Die Sicherung wurde in der Ära der Glühlampen geboren und hat eine Geschichte von mehr als 0 Jahren der Anwendung. Die Sicherung war nie veraltet und ihre Zuverlässigkeit ist zur "letzten Verteidigungslinie" für den Schutz elektrischer Schaltungen geworden.
Der Leitungsschutz der Sicherung bis zur Gleichstrom-Elektroanlage kann bis 1879 zurückverfolgt werden. Professor Thampson produzierte in diesem Jahr eine verbesserte Sicherung. Zwei Eisendrähte sind mit einer Metallkugel verbunden. Der Ball besteht aus Blei und Zinn. Legierung oder andere niederschmelzpunktleitfähige Materialien. Wenn ein ausreichend großer Strom lange genug durch die Sicherung fließt, schmilzt und fällt die Metallkugel, so dass die Drähte abgetrennt werden und der Kreislauf gebrochen ist. Es ist erwähnenswert, dass vor 1890 die meisten Schaltkreise Gleichstrom verwendet, so dass, nachdem die Schaltung plötzlich getrennt wurde, würde zweifellos ein Lichtbogen auftreten. Daher wird der Sicherungsschutz zuerst auf die DC-Umgebung und dann auf die AC-Umgebung angewendet.
Das Grundprinzip der Sicherung besteht darin, bei Bedarf ein kleines Stück leitfähiges Material verschmelzen zu lassen, damit der gesunde Teil des geschützten Kreislaufs nicht beschädigt wird und die Beschädigung des fehlerhaften Teils auf den kleinstmöglichen Bereich begrenzt ist.
Je nach Nennstrom kann die Sicherung aus einer oder mehreren Schmelzen parallel bestehen. Wenn ein ausreichend großer Überstrom durch die Sicherung fließt, schmilzt die Schmelze, und dann wird ein Lichtbogen erzeugt.
Eins
1 Der Standard der Sicherung ist der Eckpfeiler der Qualität
Bereits 1931 stellte die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) fest:
l) Jede entworfene und hergestellte Sicherung sollte im Nennstrombereich kontinuierlich verwendet werden können;
2) Wenn der Strom einen bestimmten Wert überschreitet, der durch Überlastung verursacht wird, sollte die Sicherung in der Lage sein, in kurzer Zeit zu arbeiten, um das Gerät vor Beschädigungen zu schützen;
3) Wenn ein Unfall an der Ausrüstung oder Leitung auftritt, sollte die Sicherung schnell handeln, um den Schaden am Unfallteil zu minimieren und den gesunden Teil nicht zu beschädigen.
Daher muss die Sicherung inverse Zeitstromeigenschaften aufweisen. Für jede Anwendung sollte die Sicherung richtig ausgewählt werden. Sobald ein Fehler auftritt, kann der Grad des Fehlers korrekt identifiziert werden, um unnötige Trennungen zu vermeiden. Tabelle 1 listet die Sicherungsnormen verschiedener Länder und Regionen auf, die in der Photovoltaikindustrie eingesetzt werden.
Solarenergie
Tabelle 1 Umsetzung von Photovoltaik-Sicherungsstandards in verschiedenen Ländern und Regionen
Standardnummer Anwendbarer Bereich
IEC 60269. 6. 2010 Ed.l
GB/T 13539, 6-2013 UL 2579. 2m3 Ed. 9
DIN EN 60269-6-2011 Ergänzende Anforderungen an Sicherungsverbindungen zum Schutz von Photovoltaik-Anlagen
Niederspannungssicherungen-Teil 6: Zusatzanforderungen für Sicherungsverbindungen für den Schutz von Photovoltaik-Anlagen
Sicherungen für Photovoltaikanlagen
Niederspannungssicherungen Teil 6: Ergänzende Anforderungen an Sicherungsverbindungen zum Schutz von Photovoltaik-Anlagen Internationale Normen der Elektrotechnischen Kommission
(Anwendbar in Europa) Chinesischer Nationalstandard, amerikanischer UL-Standard, deutscher Standard
2 Die universelle Anwendung von Sicherungen in Photovoltaikanlagen in europäischen und amerikanischen Ländern. Forscher, die an der Konzeption und Analyse der gesamten Photovoltaikanlage in europäischen und amerikanischen Ländern beteiligt waren, haben Sicherungen als Niederspannungs-Elektrogeräte für den Überstromschutz in Photovoltaik-Gleichstromsystemen nach sorgfältiger Vergleichs- und Messung ausgewählt. Die universelle Anwendung von Sicherungen in der Photovoltaik-Industrie. Professor John Wiles schrieb 2008 einen Artikel und wies darauf hin, dass der Grund, warum eine Sicherung als Überstromschutzvorrichtung in einer Umgebung mit einer Gleichspannung von mehr als 0 V empfohlen wird, das Ergebnis einer umfassenden Berücksichtigung des aktuellen Niveaus, der Effektivität und der niedrigeren Kosten ist.]
Es kann festgestellt werden, dass die Etiketten von Photovoltaikmodulen mit
Serie Fuse "! Ge" Maximale Serie Sicherung
Tabelle 2 Der Kurzschlussstrom von Photovoltaikmodulen und die maximale Stromstandsstatistik von Reihensicherungen
Batteriehersteller Isc/A Sicherungsstrombewertung Batterietyp
First Solar
First Solar
Hanergy Photovoltaik Trina Solar
Solarfun (Hanwha Solar()ne)
Canadian Solar
ET Solar
Das heißt, der maximale Aktuelle der Sicherung, die in Reihe mit der Komponente verbunden ist. Aus Tabelle 2 geht hervor, dass der Unterschied im Herstellungsprozess von Solarmodulen zu großen Unterschieden im Kurzschlussstrom führt.
3 Die Einsatzposition und die Art der Sicherungen in der gesamten Photovoltaikanlage. Nehmen wir die Wechselrichter, die ABB auf dem nordamerikanischen Markt lanciert hat. In Photovoltaik-Anlagen in europäischen und amerikanischen Ländern und Regionen hat der Einsatz von Sicherungen in der Regel die folgenden Standorte:
1) Die eingehende Seite der DC-Kombinator-Box: zum Schutz der Solarbatterieschnur (gPV-Klasse Sicherung, IEC 60269-6):
2) Die DC-Einlassseite des zentralisierten Wechselrichters: Schützen Sie die DC-Seiteneinlassverbindung (gPV-Klasse Sicherung);
3) Zentraler Internatsschutz für Wechselrichter: Schützen Sie das Wechselrichtermodul (Sicherung der R-Klasse, IEC 60269-4);
4) Sicherungsschutz des Ladeschützs im zentralen Wechselrichter: Vorladeschaltung setzschutz (gPV-Klasse Sicherung);
5) Bodenfehleralarmerkennung GFPD: für Bodenfehleralarm (gpv-Klasse Sicherung);
6) Die Wechselstromseite des zentralen Wechselrichters: schützt das Wechselrichtermodul und die elektrischen Hauptgeräte auf der AC-Seite (R-Klasse Sicherung).
Unter ihnen, und gpv-Klasse Sicherung ist die Art der Sicherung. Sicherungen werden in insgesamt 6 Positionen in der Photovoltaikanlage eingesetzt. Die Sicherungen sind für fast alle DC-seitigen Überstromschutz der Mähdrescher-Box und des Wechselrichters und den größten Teil des AC-Seitenüberstromschutzes verantwortlich.
In Tabelle 3 sind die gängigen Sicherungstypen aufgeführt. Aus Sicht ihrer Einsatzorte zeigt sich, dass Sicherungen die Mainstream-Produkte für den Stromelektronik-Schaltungsschutz in zentralisierten, netzgekoppelten Stromerzeugungsanlagen sind. Gemessen an der großen Fläche und dem langfristigen Einsatz in Europa und Amerika, solange die Sicherung richtig ausgewählt werden kann, können nicht nur die Komponenten im gesamten elektrischen System lange stabil geschützt werden, sondern auch der zentrale Wechselrichter selbst effektiv geschützt werden.
Tabelle 3 Verwenden von Kategorien von gemeinsamen Sicherungen
Gg
Bin
Ar
Gr
gB wird in der Regel für Sicherungsverbindungen mit voller Bruchkapazität verwendet, hauptsächlich für Kabel- und Drahtschutz
Sicherung zum Schutz eines Teils der Bruchkapazität des Motorkreises
Sicherung zum Schutz eines Teils der Bruchkapazität von Halbleiterbauelementen
Sicherung zum Schutz der gesamten Brechungskapazität von Halbleiterbauelementen (schneller als gS) Photovoltaik-Sicherung
Erhöhen Sie den Einsatz von Drähten, um die gesamte Bandbreite der Bruchkapazität von Halbleiterbauelementen zu schützen. Bewertete Sicherungslinks. Sicherungsverbindungen mit voller Bruchkapazität für Minen.
In Tabelle 3 gibt der erste Kleinbuchstabe den Bruchbereich der Sicherung an; Die zweiten und nachfolgenden Großbuchstaben geben Merkmale an, d. h. geben die Verwendungskategorie an und definieren den Anwendungsbereich.
l) "g" stellt eine Reihe von Bruchleistungssicherungen dar, was bedeutet, dass die Sicherungsverbindung alle Überströme vom minimalen Schmelzstrom bis zu ihrer Bruchkapazität brechen kann. Die Vollbereichs-Bruchkapazitätssicherung kann als separate Schutzvorrichtung verwendet werden.
2) "a" stellt einen Teilbereich der Bruchkapazität Der Sicherung-Verbindung dar, was bedeutet, dass die Sicherungsverbindung nur hohe Ströme eines bestimmten Vielfachen ihres Nennstroms brechen kann. Ein Teil des Bereichs der Bruchkapazitätssicherungsverbindungen kann nur für den Kurzschlussschutz verwendet werden, so dass es in Kombination mit anderen Geräten verwendet werden kann, die Überstromschutz bieten. Sicherungsverbindungen zur Reichweitenzerbrechen werden häufig auch als Backup-Schutz für andere Schaltgeräte mit geringerer Bruchkapazität (z. B. Schütze oder Leistungsschalter) verwendet.
Vorschlag des Konzepts der 4gPV-Klasse
gpv kann als universelle Sicherung in Photovoltaik-Gleichstromsystemen verwendet werden, und es stellt auch eine Sicherung mit einer vollständigen Palette von Bruchkapazität.
Das Konzept dieser Art von Sicherung wurde mit der Einführung der Norm 1 E c 60269-6 geboren. Früher wurde gR als Schutzsicherung für die DC-Seite in Europa eingesetzt. Nachdem das Konzept der gpv Sicherung vorgeschlagen wurde, gR Sicherung Die Position der PV DC Seite wird ersetzt. Die amerikanische Norm UL 2579 (Fuses for Photovoltaic Systems) wurde erstmals im Dezember 2007 vorgeschlagen. Diese Normen basieren auf der Grundnorm UL248 für Sicherungen, die mehr Prüfanforderungen vorschreibt, die den Eigenschaften des Photovoltaik-Schaltungsschutzes entsprechen.
Die IEC-Norm sieht vor, dass die im Dc-Kreislauf verwendete Sicherung für den Schutz von Photovoltaikanlagen (gPV-Klasse) die folgenden Anforderungen erfüllen muss. 7]: l) Die niedrigste Nennleistung ist 10kA DC
2) Konventioneller Nichtsicherungsstrom Inf: 1彐3 /,,, ein Sicherungsstrom/f: L45巛 Hinweis: Der vereinbarte Sicherungsstrom in der UL-Norm: L35 0, wobei /n der Nennstrom der Sicherung ist.
3) Die Überprüfung des Nennstroms erfolgt mit 3000 Stromzyklen.
4) Erhöhen Sie die Überprüfung des akzeptablen thermisch induzierten Driftpegels und die funktionelle Überprüfung unter extremen Temperaturbedingungen. Darüber hinaus sollte die vereinbarte Strom- und Bruchkapazitätsprüfung der Sicherungsverbindung nach Abschluss der Überprüfung des akzeptablen thermischen Induktionsdriftpegels (d. h. Temperaturzyklus) angeordnet werden, und das Prüfprodukt sollte mindestens 3 stunden lang auf Raumtemperatur (25 °C) zurückgeführt werden, bevor es fortgesetzt wird.
Der aktuelle Zyklustest soll den langfristig stabilen Betrieb der gpvtJk Sicherung entsprechend der sich ständig ändernden Temperatur und Strombelastung im eigentlichen Engineering-Umfeld des Photovoltaikfeldes sicherstellen. Darüber hinaus legt die Norm nur die Mindestanforderungen fest. Von der tatsächlichen Verwendung ist die Sicherung in Europa und Amerika sehr stabil und zuverlässig auf dem Gebiet.
Darüber hinaus haben die Sicherungen der gpv-Klasse einen großen Beitrag zur Vorhersage des Bodenfehlers der gesamten Photovoltaik-Gleichstromanlage geleistet. Im Jahr 2013 wählte das Sandia National Laboratory in den Vereinigten Staaten gPV-Sicherungen von insgesamt 8 Sicherungsherstellern als Forschungsobjekt aus und untersuchte die Erdung Die Empfindlichkeit des Ausfallalarms (GFPD) ist ein Problem.
In Bezug auf den Unterschied zwischen der sicherung der gPV-Klasse und anderen Sicherungen in der Zeitstromkurve zeigt Abbildung 1, dass die sicherung der gpv-Klasse eine sehr schnelle Ansprechgeschwindigkeit hat. Es beginnt zu blasen, wenn es in den Sicherungsstrombereich L45 UL/0L350 eintritt,
Solarenergie
An
In der DC-Umgebung kann der Kurzschlussstrom auch bei geringem Kurzschlussfehlerstrom schnell und effektiv gebrochen werden.
Basierend auf den Eigenschaften des Gleichstroms (es gibt keinen Null-Kreuzungspunkt im Vergleich zum Wechselstrom), je schneller sich die DC-Sicherung bewegt, desto effektiver wird der Aufprall des Kurzschlussfehlers auf das System reduziert und der DC-Fehlerstrom kann zuverlässig gebrochen werden.
Sicherungsstrom/A
Anmerkung: "×" in der Abbildung stellt die Größe des experimentellen Stroms dar, um die Sicherungszeit der Sicherung zu testen
Abbildung 1 Der Unterschied zwischen den Kurven von Sicherungen der gpv-Klasse und anderen Sicherungsarten
5 Wählen Sie die sicherung der gPV-Klasse auf der Einlassseite des Mähdrescherkastens richtig aus.
50 Bestimmung des Nennspannungsniveaus der Photovoltaiksicherung
Un冫1.2Uoc(STC) (l) In der Formel ist 0 die Nennspannung der Photovoltaik-Sicherung, die ausgewählt werden muss; Q(STC) ist die Freilaufspannung der Photovoltaikanlage, die unter STC-Bedingungen gemessen wird (STC, d. h. Bestrahlung bei Raumtemperatur) Wenn der Grad 10 m W/m beträgt).
Es sei darauf hingewiesen, dass gemäß NEC 690.7, wenn die Photovoltaikanlage bei einer Temperatur unter 40 °C betrieben werden muss, der Faktor 1.2 auf L25 erhöht werden sollte.
5 2 Schritte zur Bestimmung der Ampere-Bewertung von Photovoltaik-Sicherungen
l) Bestimmen Sie den maximalen Zeilenstrom 0. Für die Leistung des Photovoltaikkreises sollte die Summe des Nennkurzschlussstroms jeder parallel angeschlossenen Schnur durch Multiplikation des Sicherheitsfaktors L25 berücksichtigt werden. Am Beispiel der Zeichenfolge lautet die Formel:
max: 1.25(/scl+/sc2+/sc3+ ", ten Iscn) (2) NEC 60.8 0 in A) und (2) ist diese Bestimmung, um den Nennkurzschlussstrom des Bauteils / "ist im Experiment Indoor Standard Testumgebung (gemessen unter STO, aber wenn Photovoltaik-Module in extremen Umgebungen vor Ort laufen, wie niedrige Temperatur und starke Sonneneinstrahlung im Winter, oder die Reflexion von Schnee aus Bergen und Schnee verbessert die Beleuchtungsstärke, Solarzellen Der Ausgangsstrom des Boards wird 7 überschreiten", so NEC legt fest, dass 7" muss mit dem Koeffizienten von L25 multipliziert werden, um zu berechnen,
2) Bestimmen Sie die Nominal-Sicherung Ampere-Bewertung. N EG 690,8 Paragraf A legt fest, dass der Versicherungsfaktor der Überstromschutzeinrichtung bei Berücksichtigung des Versicherungsfaktors der Überstromschutzeinrichtung nicht unter 125 % liegen darf. Mit anderen Worten, die Überstromschutzeinrichtung kann nicht mehr im Bereich von mehr als 80 % unter ihrer nennen Ampere-Bewertung arbeiten. /0,8: L25: 125%).
In= 1.251mas (3)
(4) 3) Gegebenenfalls muss die extreme Umgebung über den normalen Arbeitsbereich hinaus abgeleitungt werden.
(5) In der Formel 7.1. d ist der Nennwert der Sicherung, die ausgewählt werden muss; K ist der Derating-Faktor, dieser Parameter kann durch die Derating-Linie des Herstellers der Sicherung bestimmt werden
4) Bestimmen Sie die aktuelle Bewertung der Sicherung. 7. t. d Im Allgemeinen ist sie nicht genau der Standardstromklasse der Sicherung entspricht, und die Sicherung, die zur Standardstromklasse gehört, sollte entsprechend der höheren Stromklasse bestimmt werden. Die aktuellen Nennwerte der im Mähdrescherkasten verwendeten Sicherungen sind wie folgt (Einheit: A): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,
1 2, Zufall, 16, 20, 25.
5) Überprüfen Sie das durch die Sicherung geschützte Kabel. Es muss überprüft werden, ob die Sicherungsampere der ausgewählten Standardstrombewertung kleiner ist als die Ampere-Bewertung des ausgewählten Kabelleiters. Wenn es die Anforderungen nicht erfüllt, muss aus Sicherheitsgründen der Drahtdurchmesser des Kabels erhöht werden.