Med den raske utviklingen av solceller (PV) kraftproduksjonssystemer, blir HVDC-design i økende grad brukt i boligtak, kraftverk og industrielle/kommersielle prosjekter. Sikringen er en sentral del av kretssikkerheten til PV-systemer. Hovedfunksjonen er å avbryte kretsen raskt i tilfelle overstrøm eller kortslutningsfeil, for å forhindre skade på utstyr og sikkerhetshendelser. Noen brukere tror imidlertid feilaktig at standard AC-sikringer-som er billigere-kan brukes som et alternativ til spesialsikringer for solcelleceller. I praksis utgjør dette betydelig sikkerhetsrisiko og kan føre til beskyttelsessvikt, skade på utstyr og til og med brann.
Så hvorfor ikke bytte ut PV-sikringer med standard vekselstrømsikringer? I denne artikkelen vil arbeidsprinsippet, ytelseskravene og relaterte standarder bli analysert i detalj.
PV-systemet bruker DC
PV montering produserer likestrøm; strømmen forblir likestrøm gjennom hele kretsen-fra monteringsstrengen og kombinasjonen av chassis til inngangsnivået til omformeren.
I stedet er standard AC-sikringer designet for AC-distribusjonssystemer basert på de elektriske egenskapene til strømmen (AC.
En av hovedkarakteristikkene til AC er den skiftende retningen til strømmen, som går gjennom "null" flere ganger per sekund. Ved 50Hz, for eksempel, kan strømmen overstige 100 ganger per sekund. Når en krets er smeltet, når strømmen går gjennom null, slukkes lysbuen naturlig, så lysbueslukkingsmekanismen i en AC-sikring er relativt enkel.
Derimot mangler DC et naturlig null-punktskjæringspunkt, og strømretningen forblir den samme. Under kortslutning vil lysbuen vedvare, noe som krever at sikringen er avhengig av en spesiell lysbueslukkingsstruktur for raskt å kutte strømmen. Derfor krever PV-system en sikring
spesialdesignet for DC-applikasjoner.
DC lysbue er vanskeligere å slukke enn AC lysbue
Dette er den grunnleggende grunnen til at standard AC-sikringer ikke kan erstatte solcellesikringer.
Når de indre komponentene i sikringen smelter, dannes det en lysbue med høy- temperatur mellom de to endene. Under AC kan lysbuen slukkes naturlig ettersom strømmen gjentatte ganger faller til null.
Imidlertid eksisterer lysbuen fortsatt i DC-systemet, som kan nå temperaturer på flere tusen grader Celsius og fortsette å avgi mye varme. Hvis sikringen ikke har tilstrekkelig lysbueslukkingsevne, kan følgende problemer oppstå:
Lysbuen fortsetter å brenne, og forhindrer at kretsen virkelig blir avbrutt.
Sikringer imploderer eller eksploderer;
Omkringliggende isolasjonsmaterialer brent;
Brenn kombineringsboksen eller strømfordelingsskapet;
Utstyr som invertere og PV-komponenter er skadet.
Derfor slukkes PV-sikringer vanligvis med kvartssand, keramisk skall med høy styrke, og strukturen til sikringselementet er optimalisert for å sikre rask og sikker slukking av likestrømsbuen.
Fotovoltaiske sikringer har høye likespenningsklassifiseringer.
600V DC
1000V DC
1500V DC
Derimot er spenningsklassifiseringene til en standard AC-sikring generelt:
250V AC
400V AC
500V AC
690V AC
Det er viktig å merke seg at AC-spenningen ikke er direkte ekvivalent med DC-spenningen.
For eksempel kan en AC-sikring med en merkestrøm på 690V bare tåle omtrent 250V til 400V DC. Hvis den er installert i et 1000V eller 1500V PV-system, kan det hende at sikringen ikke gir beskyttelse, siden sikringen ikke kan avbryte høyspennings-DC-buen selv om selve sikringselementet smelter.
Derfor krever PV-systemet en sikring som er spesielt utviklet for PV-applikasjoner, og DC-spenningens klassifiseringer bør oppfylle systemkravene.
De beskyttende egenskapene til fotovoltaiske sikringer er mer egnet for solenergisystemer.
Solcellepaneler har unike utgangsegenskaper.
For eksempel:
Strømmen svinger kontinuerlig med solinnstråling.
Utgangsstrømmen varierer mellom morgen/kveld, overskyet og solfylte dager;
Når flere strenger er parallelle, kan det oppstå en tilbakestrømning;
Feilstrømmer har en tendens til å vare lenger.
Tids-strømkarakteristikken til PV-sikringer er spesielt utformet for disse driftsforholdene; de tåler strømsvingninger under normal drift samtidig som de reagerer raskt ved feil.
Standard AC-sikringer er designet primært for AC-belastninger og fungerer ikke godt i PV DC-systemer, noe som fører til to potensielle problemer:
Ulykker med snuble (blåsing) under normal drift;
Forsinket respons eller manglende evne til å fungere under funksjonsfeil.
Begge disse forholdene kan påvirke den jevne driften av solcelleanlegg. PV tennrør i samsvar med spesialiserte internasjonale standarder
Tennrør spesialdesignet for solcelleanlegg må være i samsvar med internasjonale standarder, for eksempel:
IEC 60269-6 (lav-sikringer - sikringer som beskytter solcelleanlegg)
UL 248-19 (standard for fotovoltaiske sikringer)
Disse standardene stiller strenge krav til DC-brytbarhet, temperaturøkning, holdbarhet, lysbueslukking og pålitelighet.
I motsetning til dette er standard AC-sikringer designet i henhold til AC-distribusjonsstandarder og har ennå ikke blitt validert av driftsmiljøet til PV-systemer og oppfyller derfor ikke sikkerhetskravene til PV-systemet.
Risikoer ved bruk av standard AC-sikringer
Å bytte ut solcellesikringer med standard AC-sikringer for å redusere kostnadene kan føre til følgende risikoer:
DC feilstrøm kan ikke avbrytes;
Fortsatt lysbue, som fører til skade på sikringen;
Høytemperaturforbrenning inne i kombinasjonsboksen;
Overstrømsspenning av PV-komponenter og omformere;
Økt systemnedetid og vedlikeholdskostnader;
Tung og ekstremt stor elektrisk brann skjult fare, setter person- og eiendomssikkerheten i fare.
Med tanke på den totale investeringen i solcelleanlegg, er kostnaden for sikringer ubetydelig, men de spiller en avgjørende rolle i sikkerhetsbeskyttelsen. Å velge feil produkt for å spare en liten mengde anskaffelseskostnader fører ofte til større økonomiske tap.
Hvordan velge en PV-sikringer riktig?
For å sikre sikker og pålitelig drift av PV-systemet, bør følgende prioriteres i utvelgelsesprosessen:
Nominell spenning: skal ikke være lavere enn den maksimale likespenningen til systemet (f.eks. 1000V DC eller 1500V DC).
Merkestrøm: Basert på kortslutningsstrøm (Isc), antall parallelle tråder og designmarginer til solcelleenheten.
Knusekapasitet: Kravet til maksimal potensiell feilstrøm i anlegget skal oppfylles.
Akkrediteringskriterier: Prioriter produkter som oppfyller og er sertifisert i henhold til IEC 60269-6, 248-19 og andre.
Tilpasningsevne til miljøet: Vurder bruksmiljøer som høy/lav temperatur, fuktighet, salttåke osv., og velg produkter som er værbestandige-. Konklusjon:
Selv om solcellesikringer (PV) ligner på standard AC-sikringer, er det grunnleggende forskjeller i designprinsipper, applikasjonsmiljøer og ytelseskrav. Fordi PV-systemet opererer under høyspent likestrøm, er kravene til DC-buebrannslukkingsevne, fragmenteringsevne, nominell spenning osv. strenge. Standard AC-sikringer oppfyller ikke disse kravene, og bruk av standard AC-sikringer gir ikke bare effektiv beskyttelse, men utgjør også en alvorlig sikkerhetsrisiko.
Under bygging, drift og vedlikehold av PV-kraftverk skal spesialsikringer for solcelle (PV) velges i henhold til relevante standarder og i henhold til spenning, strøm og drift av anlegget. Bare ved å bruke riktig beskyttelsesanordning kan PV-anlegget fungere sikkert og stødig i lang tid.
Ofte stilte spørsmål
1. Fotovoltaiske sikringer ser ut som standard AC-sikringer. Er den utskiftbar?
Nei. Selv om noen produkter kan ha lignende fysiske dimensjoner, har de forskjellige interne strukturer, lysbuedesign og ytelsesparametere; du kan ikke bytte dem bare fordi de ser like ut.
2. Hvorfor er DC-systemer vanskeligere å beskytte enn AC-systemer?
Mangelen på et naturlig nullpunkt for DC-passering betyr at lysbuen som dannes under feilen vil fortsette å brenne; derfor kreves det spesialiserte DC-beskyttelseselementer med avansert lysbueslukkingsevne.
