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小編帶大家讀懂,熔斷器、斷路器、隔離開關(guān)的異同點!

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

碳中和大勢下,光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,隨著大功率組件廣泛應用、光伏系統(tǒng)設(shè)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(cè)配電保護一直是行業(yè)痛點光伏系統(tǒng)中常用的三種配電保護器件——熔斷器、斷路器、隔離開關(guān),名字聽起來十分類似,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(tǒng)需充分理解系統(tǒng)應用場景保護需求,根據(jù)器件特性合理部署,每一種器件發(fā)揮適當?shù)墓δ?,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(gòu)成,當電流超過一定數(shù)值時,達到規(guī)定的時間,由熔體自身產(chǎn)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(guān)電器。由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機構(gòu)、脫扣器等構(gòu)成,發(fā)生故障時可切斷故障電路進行保護。短路時,大電流產(chǎn)生的磁場克服反力彈簧,脫扣器拉動操作機構(gòu),開關(guān)瞬時跳閘;過載時,電流變大發(fā)熱量加劇,雙金屬片變形到一定程度推動機構(gòu)動作,使開關(guān)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(huán)境影響變化。

西熔熔斷器

3)隔離開關(guān)

主要起到隔離作用,使被檢修電氣設(shè)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(cè)均具有人工操作的手動隔離開關(guān)。隨著光伏電站更加智能化,手動關(guān)斷方式升級為電動關(guān)斷。

電動隔離開關(guān):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(xiàn)電動分斷,將手動升級為電動。據(jù)了解,1倍電流下可實現(xiàn)100-300次接通分斷,4倍電流下僅可實現(xiàn)5次接通分斷。但是手動隔離開關(guān)升級為電動隔離開關(guān)只是關(guān)斷方式的升級,并不能當作保護器件來用。

開關(guān)本體的發(fā)熱電流最大50A,在額定電流為40A以內(nèi)使用,可發(fā)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(guān)內(nèi)部熱量不易散發(fā),易出現(xiàn)內(nèi)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(xiàn)可靠的機械式保護;

隔離開關(guān):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(tǒng)掉電或控制回路出現(xiàn)故障時,隔離開關(guān)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(xiàn)行國家標準為GB/T14048.2-2020(采用IEC 60947-2:2019國際標準),隔離開關(guān)現(xiàn)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(shù)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(tǒng)對不同設(shè)計方案的保護器件有明確要求。對于光伏直流側(cè)保護要求,GBT及IEC等相關(guān)標準均做出了明確規(guī)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(lián)數(shù)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(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

單獨使用電動隔離開關(guān),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(shè)計方案來看,不同類型的設(shè)計方案,過流后果不同?,F(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn),隔離開關(guān)無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(tǒng)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(guān)無法斷開也不影響系統(tǒng)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個回路發(fā)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(guān)無法斷開,相關(guān)部件將因持續(xù)過流而損壞直至發(fā)生火災。

在此基礎(chǔ)上,回顧下近期業(yè)內(nèi)人士關(guān)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(fā)生后,隔離開關(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(fā)生后,隔離開關(guān)未能跳脫,對應組件與線路溫度急劇上升,一分鐘內(nèi)飆升了49℃(升溫至76.8℃)。

五、總結(jié)

從前文分析可以看出:電子隔離開關(guān)無法等同斷路器!

電動隔離開關(guān)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(guān)可作為冗余器件與斷路器等保護器件組合,提升系統(tǒng)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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