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    小編帶大家讀懂,熔斷器、斷路器、隔離開關的異同點!

    作者:admin 發布日期:2022/9/7 關注次數: 二維碼分享

    碳中和大勢下,光伏產業快速發展,隨著大功率組件廣泛應用、光伏系統設計復雜化、應用場景多樣化等趨勢,電站安全問題日益突出。其中直流側配電保護一直是行業痛點光伏系統中常用的三種配電保護器件——熔斷器、斷路器、隔離開關,名字聽起來十分類似,似乎都有隔離、短路的作用,因此,經常被行業混淆、誤解。

    由于三者具有相似性經常被混用,實際上是不同類型的器件。無論是從作用原理、標準要求,還是從應用場景、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景保護需求,根據器件特性合理部署,每一種器件發揮適當的功能,讓電站更加安全可靠。本文對三種元器件進行詳細的介紹。

    一、作用原理不同

    1)熔斷器

    一種過電流保護器件,由熔體、熔管等構成,當電流超過一定數值時,達到規定的時間,由熔體自身產生的熱量熔斷熔體,斷開電路,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關電器。由觸頭系統、滅弧系統、操作機構、脫扣器等構成,發生故障時可切斷故障電路進行保護。短路時,大電流產生的磁場克服反力彈簧,脫扣器拉動操作機構,開關瞬時跳閘;過載時,電流變大發熱量加劇,雙金屬片變形到一定程度推動機構動作,使開關跳閘。電流越大,動作時間越短。

    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間、環境影響變化。

    西熔熔斷器

    3)隔離開關

    主要起到隔離作用,使被檢修電氣設備與電源有明顯斷開點,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隔離開關。隨著光伏電站更加智能化,手動關斷方式升級為電動關斷。

    電動隔離開關:通過逆變器電流互感器檢測組串電流+DSP信號控制的方式實現電動分斷,將手動升級為電動。據了解,1倍電流下可實現100-300次接通分斷,4倍電流下僅可實現5次接通分斷。但是手動隔離開關升級為電動隔離開關只是關斷方式的升級,并不能當作保護器件來用。

    開關本體的發熱電流最大50A,在額定電流為40A以內使用,可發揮其快速分斷的能力;需注意的是,在多匯一場合下(如5路組串接入1路MPPT),電流倒灌超過50A,開關內部熱量不易散發,易出現內部動觸頭支架變形卡死等問題。

    綜上三種器件原理可見:

    熔斷器和斷路器:屬于保護器件,不依賴外部電路,通過物理作用實現可靠的機械式保護;

    隔離開關:屬于隔離器件,電動隔離能否可靠斷開依賴于檢測、控制等外部回路,當系統掉電或控制回路出現故障時,隔離開關性能受限,存在斷不開的風險。

    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),隔離開關現行國家標準為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、應用場景不同

    在不同的應用場景下,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,需配置過流保護器件。

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

    2)過流保護器件需是符合標準的專用熔斷器或斷路器。

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

    四、保護效果不同

    單獨使用電動隔離開關,未部署熔斷器、斷路器等保護器件,有何風險?從逆變器安全設計方案來看,不同類型的設計方案,過流后果不同?,F場測試發現,隔離開關無法有效保護引起組件損壞。

    1)1路MPPT接入2串組件:發生故障后,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,隔離開關無法斷開也不影響系統安全。

    2)1路MPPT接入3串及以上組件:以1路MPPT接入5路為例,發生故障后,1個回路發生短路其余4串電流將會流向短路點,故障回路將承受4倍短路電流。若隔離開關無法斷開,相關部件將因持續過流而損壞直至發生火災。

    在此基礎上,回顧下近期業內人士關注的實測實驗:

    組串反接實測:

    選取其中一路開展正負極反接測試,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。故障發生后,隔離開關未能跳脫,對應組件溫度急劇上升,組件二極管溫度超過150℃當場炸裂。

    組串反灌實測:

    選取1路開展反灌測試,其余4串電流反灌進故障組串,反灌電流達到30。故障發生后,隔離開關未能跳脫,對應組件與線路溫度急劇上升,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:電子隔離開關無法等同斷路器!

    電動隔離開關與斷路器原理作用、遵從標準均有不同,無法相互取代。隔離開關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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