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PV专用电器耐久性安全性可靠性研究更深的解决方案北京人民电器厂有限公司于一九九二年成立，秉承“尊严维护立身、精益执行立人、创新先驱立本、卓越绩效立世”企业精神，历经二十年的发展，已经成为我国低压电器主导研制企业之一。公司主要服务于工业和电力系统，为用户提供交流断路器、直流断路器、控制电器、隔离电器、电动机保护电器以及双电源自动转换开关六大系列二百多个不同规格的低压电器产品，满足国家重大项目的需求，能为客户提供一揽子电气技术解决方案。所有产品都获得中国质量认证中心CQC颁发的“CCC”证书，许多产品还通过了欧共体CE、RoHS认证。企业还通过了质量管理体系ISO9001，环境管理体系ISO14001、职业健康管理体系OHSAS18001及测量管理体系ISO10012等体系认证。企业先后获得“北京市守信企业”、“北京市质量管理优秀企业”等称号，并被中国质检协会评定为“质量兴企、争创名牌示范单位”，“固安祥”商标被评为“北京市著名商标”和北京市名牌产品称号。辉煌的业绩:有超过1500万台直流产品和5000万台交流产品在全国各个电厂、变电站、风电场、光伏电站、工矿企业、政治性工程等可靠运行，特别是祖国五十周年大庆天安门供电工程、2008年北京奥运会、首都机场三号航站楼等重大项目和新能源领域得到良好的应用。总装A厂区全景图零部件B厂区全景图未来，北京人民电器厂有限公司将继续坚持以“超客户价值需求”为价值导向，发挥“综合应用技术领先”的优势，成为“提供综合智能化工业电气保护解决方案”工业电器保护专家的企业，将企业打造成为全球特种电气研制基地。二十年来，我司坚持走卓越创新之路，创造了多项中国及世界第一……世界第一台核电用智能直流断路器研制成功，应用于AP1000核电国产化项目；世界最小体积万能式断路器2000A/3200A/5000A研制成功，宽度只有同类产品的3/5以下，分断能力达到国际领先水平；世界第一台全选择性保护（熔断器特性）直流断路器研制成功；研制成功中国第一台超小体积智能双电源自动转换开关；发明断路器联接板一体化技术，使国产DZ20断路器质量得到稳定；实现漏电断路器全选择性保护；装备中国电器行业第一套直流试验站；年研制成功世界分断能力最高的微型直流断路器，分断能力达到20kA；研制成功中国第一台带交、直流两用带门槛电压控制直流运行节能技术的交流接触器；世界第一台计量回路专用低压降断路器研发成功；提出CCV消游离灭弧塑壳断路器技术，研制成功世界第一台50kA高分断小体积塑壳断路器，断路器高度只有68mm；研制成功世界第一台三段保护技术的直流断路器，最大额定电流至2000A；研制成功中国分断能力最高的微型交流断路器，分断能力达到35kA，在众多热电厂控制系统中得到应用；提出新的强制电弧消游离理论，研制成功中国第一台高分断万能式断路器，使万能断路器的分断能力提升至150kA；研制成功中国第一套区域选择性联锁（ZSI）技术；世界第一台光伏用DC1000V/2P微型直流断路器研制成功；世界第一套万能式断路器用双核智能控制器研制成功；世界第一台9mm超微型断路器研制成功；研制成功中国第一台双断点塑壳断路器；1994199519982000200220041997199920012003光伏系统解决方案…………………………………5光伏产品现状与理论分析……………………6光伏直流配电方案介绍………………………9光伏产品选型安装指导………………………13光伏系统直流配电产品介绍………………18光伏系统交流配电产品介绍………………42附件………………………………………………………49外形尺寸………………………………………………59工程业绩………………………………………………67目录目录CONTENTS1234678955北京人民电器厂有限公司61保护电器（断路器）的基准环境温度符合UL489B性能的要求符合UL489B极端环境循环试验：运行环境●+50℃（UL489B标准）●按照多极光伏断路器、隔离开关制造商的说明书进行接线（应规定多极串联时导线的截面积和长度）。●额定电压在601~1000V的光伏断路器，应按照UL489断路器100%额定值进行试验。●多极光伏断路器或开关的每个极应单独进行试验。●50个高低温循环，每个循环包括15分钟的-40℃低温与紧接着的15分钟的+90℃高温（任意适当的温度变化率）。在50个循环结束后，试品将在室温下23℃±3℃保护至少3个小时。当在室温下放置3h后，断路器将进行UL4897.1.2.2条中的200%的校准电流试验，脱扣时间应不超过UL489表7.1.2.2.1中的要求的允许范围。●运行温度：-25℃~+50℃（UL489B规定）；-40℃~+70℃（现场实测温度）。●储存温度：-45℃~+70℃。●温度变化大：热胀冷缩明显。●可根据实际情况特殊定制。光伏产品现状与理论分析太阳能发电系统直流汇流箱、直流柜与逆变器直流侧对直流电器元件的要求工作电压高防护等级高海拨高度●使用环境的冲击电压达到DC500V~DC1000V，主回路的开关一般会采用Ui=DC1000V。●电站多设置于沙漠，部分用于潮湿多雨地区有耐腐蚀的高要求，柜体防护等级要求高达：IP65。●青藏高原的平均海拔高于4000米，散热差，额定工作电压降容明显。●汇流箱一般要求有自动复位，可用带复位功能的微断。●汇流箱的隔离开关一般要有隔离功能并能带DC1000V负荷分断功能的隔离开关。北京人民电器厂有限公司71光伏产品现状与理论分析缺陷之一、DC500V以上直流电器需多极串联，串联后降容问题应用在光伏系统里的部分直流电器元件存在的缺陷缺陷之二、用有极性（顺向）保护的直流断路器替代无极性（可逆）保护的直流断路器用一般的有永磁磁吹结构的直流断路器，只能对顺向电流进行保护，光伏串产生逆电流时则保护不了。逆电流保护：由于太阳能电池板正常工作状态下不会产生过载电流，只有当某组电池板被遮挡或者故障导致其它太阳能电池板将其作为负载时才会出现故障电流。这时的故障电流是：Ir=（nsp-1）*Isc其中Ir最大逆电流nsp并联的光伏串数量Isc光伏模块/光伏串的短路电流用直流有极性断路器就会无法正常断开此故障电流。缺陷之三、熔断器作为保护元件a、电弧灼伤人体如在汇流箱里，正常拨插熔断器时，应先将总汇流电器切除，再拨插熔断器。而现场先拨插熔断器的现象经常发生，导致高压的直流电弧直接喷向操作人员而灼伤，酿成人身安全事故。b、误动作：熔断器本身设计上的缺陷，熔体的老化现象①无冶金效应的熔体老化现象：由于熔断体反复负载使熔体受到加热和冷却的循环；②产生热膨胀和冷却收缩，使熔体受到机械应力，引起熔体金属材料晶格粗化、扭曲；③导致电阻率增加而使特性变坏；④有冶金效应的熔体老化现象：有冶金效应的熔体，不仅受到上述的老化影响；由于熔体通过电流时温度的增加，还会使熔体材料的分子溶解到溶剂中去；产生合金现象，改变了熔点，而使特性变坏；c、由于熔断器受环境温度和湿度的影响较大，熔断时间离散性大；d、无状态指示熔断器是否正常工作无状态指示，造成维修麻烦和造成安全事故。现在一些光伏直流元件（断路器、隔离开关）制造商，说明书只规定了多极外部极间串联方式（按国家标准温升试验方法为：极与极之间要串联4米符合额定电流截面积的铜导线），而不规定串联极间的导体的截面积和长度，这会导致以下缺陷：在实际工程中，因受汇流箱的体积限制，极与极之间只能连接大约等于相间距长度的导线，与国家标准温升规定的长度相差悬殊，导致串联导体散热差，造成直流电器误动作早跳。为避免误动作将直流断路器的额定电流值提升至很高值，这又不能起到保护电缆的作用和逆电流产生时对光伏电池的保护。根据IEC规定：光伏串用直流微型断路器的额定电流值应符合Isc：光伏模块/光伏串的短路电流根据试验得知：直流微型断路器用短导体连接将会产生25%以上的降容系数。直流塑壳断路器用短导体连接将会产生30%以上的降容系数。1.25*Isc≤In≤2*Isc光伏产品现状与理论分析缺陷之四、用基准温度为30℃的直流断路器作为光伏用直流断路器光伏用直流电器元件，如用基准温度为30度工业级/民用级将会产生：1、不符合UL489B标准；2、不符合现场实际最高工作温度；3、过载脱扣器受热误动：如光伏现场温度达到50℃时，此时断路器过载脱扣器受高温热的影响而弯曲，基本上将处于跳闸或跳闸临界状态，再受短时的遮挡过电流影响，或在IP65密闭的箱体内受到散热条件限制，断路器将会误动作，给光伏发电投资方带来经济损失。一些工程则将额定电流值提升至很高值，这又带来B型磁脱扣器（电磁脱扣值为6*In）的瞬时动作电流也随之增大，如遇到接地故障或短路、遮拦等，出现的逆电流将有可能使断路器不能起到保护的作用，导致模块和电缆的损坏。北京人民电器厂有限公司81缺陷之五、交直流通用断路器的直流光伏应用的问题缺陷之六、柜体内断路器安全距离、散热能力不足断路器串联后温升测试标准目前一些交直流通用断路器的产品在使用，此类产品一般是按照GB14048标注做的认证，在该标准下作的实验是按照本壳架额定工作电压下的最大工作电流和最小工作电流进行验证。直流光伏系统在实际使用过程中会出现电压、电流波动的情况。所以交直流通用断路器在额定电压、电流30%~60%的范围内有可能出现燃弧时间过长或者持续燃弧烧毁断路器的情况。即断路器不能够可靠地分断临界电流，因此此类产品在光伏系统中应用存在安全隐患。现在的汇流箱和直流柜中断路器之间或断路器与导电件之间的安全距离过小的问题（电气间隙和爬电距离），这种情况会导致相间短路及火灾等问题，所以设计过程中一定要注意此问题，根据断路器制造商所提供的安全距离要求进行设计安装；由于汇流箱防护等级高，存在暴露在阳光下，防反二极管发热太高等问题，直流柜存在防反二极管发热过高问题，所以设计过程中一定要注意散热问题，否则就会出现断路器频繁跳闸的问题。光伏产品现状与理论分析光伏直流配电方案介绍接线端子的温升极限接线端子材料温升极限1）3），K裸铜60裸黄铜65铜(或黄铜)镀锡65铜(或黄铜)镀银或镀镍70其他金属2）1)在实际使用中外接导体不应显著小于表9和表10规定的导体，否则会促使接线端子和电器内部部件温度较高，并导致电器损坏。为此在未得到制造厂同意的情况下不应采用这种导体。2）温升极限是按使用经验或寿命试验来确定，但不应超过65K。3）产品标准对不同试验条件和小尺寸器件可以规定不同的温升值，但不应超过本表规定的10K。易近部件的温升极限易接近部件温升极限1)K人力操作部件金属的15非金属的25可触及但不能握住的部件：金属的30非金属的40正常操作时不触及的部件：2)外壳接近电缆进口处外表面：金属的40非金属的50电阻器外壳的外表面200电阻器外壳通风口的气流2001）产品标准对不同的试验条件和小尺寸器件可以规定不同的温升值，但不应超过本表规定的10K。2）电器应具有防止与易燃材料接触或与人的偶然接触。如果制造厂有此规定，则200K的极限可以超过。确定按装位置和提供防护措施以免发生危险是安装者的责任。制造厂应根据5.3的规定提供适当的信息。北京人民电器厂有限公司92光伏产品现状与理论分析汇流箱系统方案图光伏直流配电方案介绍GM5-125PGM5-250P汇流箱系统方案汇流箱方案保护电器选择关注点：●光伏串逆电流保护，线路出线保护●断路器的接线与温升问题光伏串逆电流保护解决方案北京人民电器厂有限公司GM5-40P系列光伏串逆流保护断路器特点：为光伏串提供安全可靠保护、双断点结构、两极最高可达到DC1000V额定工作电压、分断能力1kA，全球体积最小2极DC1000V逆流保护断路器，36mm宽度，功耗比熔断器大幅下降。特色产品GM5-40P系列光伏串逆流保护断路器：光伏串逆电流保护专用断路器针对光伏汇流箱的工作需求和现有元件的缺陷北京人民电器厂有限公司开发了针对性产品和提供了全部采用断路器和隔离开关解决方案。GM5-40P使用对比对比项目熔断器断路器产品外形故障显示不直观直观显示日常维护复杂