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小編帶大家讀懂,熔斷器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的異同點(diǎn)!

作者:admin 發(fā)布日期:2022/9/7 關(guān)注次數: 二維碼分享

碳中和大勢下,光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,隨著(zhù)大功率組件廣泛應用、光伏系統設計復雜化、應用場(chǎng)景多樣化等趨勢,電站安全問(wèn)題日益突出。其中直流側配電保護一直是行業(yè)痛點(diǎn)光伏系統中常用的三種配電保護器件——熔斷器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān),名字聽(tīng)起來(lái)十分類(lèi)似,似乎都有隔離、短路的作用,因此,經(jīng)常被行業(yè)混淆、誤解。

由于三者具有相似性經(jīng)常被混用,實(shí)際上是不同類(lèi)型的器件。無(wú)論是從作用原理、標準要求,還是從應用場(chǎng)景、保護效果,都存在很大差異!

配電保護系統需充分理解系統應用場(chǎng)景保護需求,根據器件特性合理部署,每一種器件發(fā)揮適當的功能,讓電站更加安全可靠。本文對三種元器件進(jìn)行詳細的介紹。

一、作用原理不同

1)熔斷器

一種過(guò)電流保護器件,由熔體、熔管等構成,當電流超過(guò)一定數值時(shí),達到規定的時(shí)間,由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體,斷開(kāi)電路,從而起到保護的作用。

2)斷路器

能接通、承載以及分斷電流的一種機械開(kāi)關(guān)電器。由觸頭系統、滅弧系統、操作機構、脫扣器等構成,發(fā)生故障時(shí)可切斷故障電路進(jìn)行保護。短路時(shí),大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧,脫扣器拉動(dòng)操作機構,開(kāi)關(guān)瞬時(shí)跳閘;過(guò)載時(shí),電流變大發(fā)熱量加劇,雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機構動(dòng)作,使開(kāi)關(guān)跳閘。電流越大,動(dòng)作時(shí)間越短。

斷路器滅弧能力強,可分斷大短路電流,并可多次保護,整體保護特性不受時(shí)間、環(huán)境影響變化。

西熔熔斷器

3)隔離開(kāi)關(guān)

主要起到隔離作用,使被檢修電氣設備與電源有明顯斷開(kāi)點(diǎn),保證檢修工作安全。以往組串逆變器直流側均具有人工操作的手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)。隨著(zhù)光伏電站更加智能化,手動(dòng)關(guān)斷方式升級為電動(dòng)關(guān)斷。

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān):通過(guò)逆變器電流互感器檢測組串電流+DSP信號控制的方式實(shí)現電動(dòng)分斷,將手動(dòng)升級為電動(dòng)。據了解,1倍電流下可實(shí)現100-300次接通分斷,4倍電流下僅可實(shí)現5次接通分斷。但是手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)升級為電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)只是關(guān)斷方式的升級,并不能當作保護器件來(lái)用。

開(kāi)關(guān)本體的發(fā)熱電流最大50A,在額定電流為40A以?xún)仁褂?,可發(fā)揮其快速分斷的能力;需注意的是,在多匯一場(chǎng)合下(如5路組串接入1路MPPT),電流倒灌超過(guò)50A,開(kāi)關(guān)內部熱量不易散發(fā),易出現內部動(dòng)觸頭支架變形卡死等問(wèn)題。

綜上三種器件原理可見(jiàn):

熔斷器和斷路器:屬于保護器件,不依賴(lài)外部電路,通過(guò)物理作用實(shí)現可靠的機械式保護;

隔離開(kāi)關(guān):屬于隔離器件,電動(dòng)隔離能否可靠斷開(kāi)依賴(lài)于檢測、控制等外部回路,當系統掉電或控制回路出現故障時(shí),隔離開(kāi)關(guān)性能受限,存在斷不開(kāi)的風(fēng)險。

二、遵循的標準要求不同

斷路器現行國家標準為GB/T14048.2-2020(采用IEC 60947-2:2019國際標準),隔離開(kāi)關(guān)現行國家標準為GB/T 14048.3-2017(采用IEC 60947-3:2015國際標準)。兩者所從屬的標準對熱保護、磁保護、額定短路電流的接通或分斷倍數等有較大差異。具體如下表所示。

三、應用場(chǎng)景不同

在不同的應用場(chǎng)景下,光伏系統對不同設計方案的保護器件有明確要求。對于光伏直流側保護要求,GBT及IEC等相關(guān)標準均做出了明確規定:

1)單路MPPT接入3串及以上組件,需配置過(guò)流保護器件。

注:Ns代表組串并聯(lián)數量,ISC-MOD代表光伏組件短路電流,IMOD-MAX-OCPR代表光伏組件最大過(guò)電流保護額定值。

2)過(guò)流保護器件需是符合標準的專(zhuān)用熔斷器或斷路器。

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)并不具備保護能力,其功能作用與斷路器、熔斷器完全不同,這也是相關(guān)標準未將隔離開(kāi)關(guān)納入保護器件的根本原因。

四、保護效果不同

單獨使用電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān),未部署熔斷器、斷路器等保護器件,有何風(fēng)險?從逆變器安全設計方案來(lái)看,不同類(lèi)型的設計方案,過(guò)流后果不同?,F場(chǎng)測試發(fā)現,隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法有效保護引起組件損壞。

1)1路MPPT接入2串組件:發(fā)生故障后,系統中最大的短路電流或倒灌電流均只有1倍組件短路電流,隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)也不影響系統安全。

2)1路MPPT接入3串及以上組件:以1路MPPT接入5路為例,發(fā)生故障后,1個(gè)回路發(fā)生短路其余4串電流將會(huì )流向短路點(diǎn),故障回路將承受4倍短路電流。若隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi),相關(guān)部件將因持續過(guò)流而損壞直至發(fā)生火災。

在此基礎上,回顧下近期業(yè)內人士關(guān)注的實(shí)測實(shí)驗:

組串反接實(shí)測:

選取其中一路開(kāi)展正負極反接測試,該組串與其他4路形成回路,4路組串電流倒灌形成70A電流。故障發(fā)生后,隔離開(kāi)關(guān)未能跳脫,對應組件溫度急劇上升,組件二極管溫度超過(guò)150℃當場(chǎng)炸裂。

組串反灌實(shí)測:

選取1路開(kāi)展反灌測試,其余4串電流反灌進(jìn)故障組串,反灌電流達到30。故障發(fā)生后,隔離開(kāi)關(guān)未能跳脫,對應組件與線(xiàn)路溫度急劇上升,一分鐘內飆升了49℃(升溫至76.8℃)。

五、總結

從前文分析可以看出:電子隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法等同斷路器!

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)與斷路器原理作用、遵從標準均有不同,無(wú)法相互取代。隔離開(kāi)關(guān)可作為冗余器件與斷路器等保護器件組合,提升系統保護能力,但不能替代熔斷器或斷路器作為保護器件單獨使用。

安全保護器件選擇與部署,須謹慎。

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