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PV产品耐久性、安全性和可靠性，深入研究的必要性UL全球副总裁周威方：安全与可靠性是包括太阳能在内的整个新能源行业必须高度重视的一个议题。对于光伏行业而言，设备的耐久性是此行业的上下游厂商都必须采取措施来进行提高的重中之重，因为这关系到发电企业核算等微观经济问题，而且还涉及到电力及新能源供给的安全可靠性以及当地经济可持续发展的宏观经济课题。欧洲光伏工业协会MurrayCameron博士：在环境问题和能源紧缺等诸多因素的刺激下，光伏产业正显示无限的潜力。然而发展光伏产业的关键，依旧是通过不断降低成本来提升产业的竞争力，因为高额的成本已经成为抑制整个产业快速发展的严峻挑战之一。因此，我们必须重视可靠性和耐用性以提高性能并延长系统有限使用寿命。这也是确保政府对产业的持续支持、降低产业成本，实现光伏电价平价上网的有效途径。摘自“光伏耐久性亚洲会议”序目录目录CONTENTS12346光伏产品现状与理论分析光伏方案介绍特色产品介绍光伏产品降容介绍重点工程业绩外形尺寸7附件5北京人民电器厂有限公司3太阳能发电系统直流汇流箱、逆变器直流侧对直流电器元件的要求保护电器（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：运行环境耐受冲击电压及冲击电流大高防护等级高海拨高度●+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）●储存温度：-40℃~+70℃●温度变化大：热胀冷缩明显●使用环境的冲击电压达到500VDC~1000VDC，主回路的开关一般会采用Ui=1000VDC；●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1000VDC负荷分断功能的隔离开关；●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（逆变器直流侧防护等级为IP66）●青藏高原的平均海拔高于4000米，散热差。光伏产品现状与理论分析1北京人民电器厂有限公司4缺陷之一、DC500V以上直流电器需多级串联缺陷之二、用有极性（顺向）保护的直流断路器替代无极性（可逆）保护的直流断路器缺陷之三、熔断器作为保护元件缺陷之四、用基准温度为30℃的直流断路器作为光伏用直流断路器应用在光伏系统里的部分直流电器元件存在的缺陷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。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；当由于电池板被遮挡或者故障导致一个光伏串失效时，通过一个相对于标准条件下反向流动的电流吸收或释放并联到同一逆变器的其他光伏串产生的电能，这意味着正常光伏串向故障光伏串馈入较高的逆电流，逆电流产生的热量，将可能损坏各个光伏串中的光伏模块以及线路。逆电流最大电流是：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。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K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。1.25*Isc≤In≤2*Isc光伏产品现状与理论分析1北京人民电器厂有限公司5汇流箱系统方案图光伏方案介绍G32PVGM5R-PV/GM5G-PVGM5/G-125PV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G32PV系列光伏串逆流保护断路特点：为光伏串提供安全可靠保护、双断点结构、两级最高可达到DC800V额定工作电压、分断能力2.5kA，全球体积最小2极DC800V逆流保护断路器，36mm宽度，功耗比熔断器大幅下降。特色产品G32PV系列光伏串逆流保护断路器：G32PV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。光伏产品现状与理论分析2北京人民电器厂有限公司6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简单误操作易出现误操作危害操作者无误操作的可能特性参数会改变不会改变特性参数检测不可检测可随时检测GM5-125PV直流断路器/隔离开关特点：GM5R塑壳直流断路器特点：特别适合在太阳能光伏系统中使用光伏电站保护典型选型表（主要选型标准参考GB14048)如汇流箱光伏串总容量不超过125A，并且箱体空间较小。建议使用GM5-125PV开关，此开关应用了永磁磁吹等先进技术，满足逆变器直流侧单向保护的需求。该开关具有接线简单；体积小:86×144×73；容量大：125A；温升低：40K；开断电压高：1000VDC等特点，并应用大开距设计保证隔离性能的可靠性，尤其适合在IP65防护等级的汇流箱中使用。发明的多断点灭弧技术，开断电压高达1500VDC；额定电流范围：63A~800A；接线方便、简单：二进二出接线，不1、熔断器方案与G32PV使用对比需极间串接母排；降低成本：节约铜材和工时；温升低：50K；基准温度高：环境温度达到50℃时不需降容。光伏方案介绍2设备单元2000米(海拔）3000米（海拔）4000米（海拔）备注：汇流箱光伏串G32PVK10ADC800VG32PVK10ADC1200V无环境温度如果参考UL489B的50°时，请参看样本中符合UL489B标准相关产品汇流箱出口GM5G-125PV4125ADC1000VGM5G-125PV4125ADC1250VGM5G-125PV4125ADC1500VGM5G-250PV4250ADC1000VGM5G-250PV4250ADC1250VGM5G-250PV4250ADC1500V直流柜GM5R-250PV4TM225ADC1000VGM5R-250PV4TM225ADC1250VGM5R-250PV4TM225ADC1500VGM5R-400PV4TM315ADC1000VGM5R-400PV4TM315ADC1250VGM5R-400PV4TM315ADC1500V逆变器GM5R-800PV4TM630ADC1000VGM5R-800PV4TM630ADC1250VGM5R-800PV4TM630ADC1500VGM5R-800PV4TM800ADC1000VGM5R-800PV4TM800ADC1250VGM5R-400PV4TM800ADC1500V北京人民电器厂有限公司7光伏方案介绍特色产品介绍高性能微型断路器—--G32PV（光伏专用直流顺、逆双向保护）光伏系统应用的安全方案G32PV是参照美国UL489B标准为满足光伏系统的要求而专门研发制造的直流断路器；比欧共体标准更加严格。更小体积每极宽度只有18mmDIN导轨安装，可大大节省空间更高电压额定电压高达1200VDC额定持续工作电流高达32A更高基准温度基准温度高达+50°C符合UL489B标准G32PV（光伏串保护）直流侧光伏专用微型断路器光伏专用微型断路器G32PV系列是专门为光伏系统研发制造。对于故障光伏串产生的反向电流以及故障逆变器反馈的交流再生负载，G32PV可为模块和线路提供可靠保护。●为成本密集型的系统元件提供最佳保护●能够运行在更宽的温度范围内●可满足光伏串的电压和电流要求●可带载有选择性地断开光伏串●采用DIN导轨安装，安装便捷●适用于全球各类汇流箱G32PV在研发过程中，已考虑到光伏系统的严格要求3北京人民电器厂有限公司8汇流箱内光伏电池出口保护电器的反向电流最高可达多少？G32PV怎样发挥保护作用？光伏串并联时，故障光伏串的反向电流为其它光伏串的电流之和：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/光伏串的短路电流每个光伏组件就像是一个小型的发电机，许多这样的小型发电机并联在一起组成了大型光伏发电系统。由未受损光伏组件流向受损光伏组件的反向电流，将导致系统过载。G32PV光伏串保护MCB是专门为光伏系统的需求研发制造，它可从两个方面为光伏串（成本密集型投资）提供保护。首先，在发生上述故障时，磁脱扣装置可迅速、安全地脱扣，因此迅速涌现的反向大电流不会对系统及安装的光伏模块等造成威胁。另一方面，G32PV具有热脱扣机构，当系统中的故障引起电流长期缓慢增加时，它可以可靠分断故障回路。光伏发电直流测保护配电方案图光伏电池出口保护电器G32PV汇流箱出线隔离电器GM5/G-125PV逆变器直流侧保护电器GM5R-PV特色产品介绍3北京人民电器厂有限公司9无熔断器的光伏保护配电方案图当太阳能电池、光伏组件和光伏串发生短路时，其短路电流仅略高于其工作电流，因此，当光伏串电路中仅仅发生一个简单短路时，用于为光伏串提供短路保护的过电流保护器很难脱扣。因太阳辐射被反射导致辐照强度增加以及云量的增加，都会导致有很高的电流迅速通过，因此脱扣不宜过于迅速。故障时，未受损的光伏串向受损的光伏串产生的反向电流会对组件造成危险。反向电流如何产生？危险何在？与熔断器相比，G32PV有何优势？反向电流可因光伏系统某个光伏串中1个或多个模块发生短路或接地故障而产