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浅谈“非主流”光伏技能(十):1500V体系中被忽视的产品

2019-03-17 18:01

  浅谈“非主流”光伏技能(十):1500V体系中被忽视的产品

  跟着光伏DC1500V体系的脚步接近,选型问题咱们也提上了议事日程。2015年8月在三峡新能源30MW光伏电站项目中得首要运用了1500V体系,并选用了包含断路器在内的一切国产产品。本文就1500V体系中简略被忽视的产品打开讨论。

  ü 1500V光伏组件

  ü 1500V光伏接线缆

  ü 1500V光伏衔接器

  ü 1500V光伏体系维护用熔断器

  ü 1500V光伏体系直流侧用电涌维护器(SPD)

  ü 1500V光伏体系用低压直流断路器

  ü 1500V光伏汇流设备

  ü 1500V 光伏逆变器

  以上8种设备是组成1500V光伏体系的要素,缺一不可。本节只聊聊断路器和逆变器的中心部件,其他不做“弄巧成拙”。

  1.断路器

  1.1 断路器的详细解说

  断路器(英文名称:circuit-breaker,circuit breaker)是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规则的时刻内承载和开断反常回路条件下的电流的开关设备。断路器按其运用规模分为高压断路器与低压断路器,高低压界限区分比较含糊,一般将3kV以上的称为高压电器。

  断路器可用来分配电能,不频频地发动异步电动机,对电源线路及电动机等实施维护,当它们发作严峻的过载或许短路及欠压等毛病时能主动堵截电路,其功用相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。并且在分断毛病电流后一般不需求改动零部件。现在,已获得了广泛的运用。

  断路器的特性首要有:额外电压Ue;额外电流In;过载维护(Ir或Irth)和短路维护(Im)的脱扣电流整定规模;额外短路分断电流(工业用断路器Icu;家用断路器Icn)等。

  额外作业电压(Ue):这是断路器在正常(不间断的)的状况下作业的电压。额外电流(In):这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制作厂家规则的环境温度下所能无限接受的最大电流值,不会超越电流接受部件规则的温度限值。短路继电器脱扣电流整定值(Im):短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高毛病电流值呈现时,使断路器快速跳闸,其跳闸极限Im。额外短路分断才能(Icu或Icn):断路器的额外短路分断电流是断路器能够分断而不被危害的最高(预期的)电流值。规范中供给的电流值为毛病电流沟通重量的均方根值,核算规范值时直流暂态重量(总在最坏的状况短路下呈现)假定为零。工业用断路器额外值(Icu)和家用断路器额外值(Icn)通常以kA均方根值的方法给出。

  短路分断才能(Ics):断路器的额外分断才能分为额外极限短路分断才能和额外运转短路分断才能两种。国标《低压开关设备和操控设备低压断路器》(GB14048.2—94)对断路器额外极限短路分断才能和额外运转短路分断才能作了如下的解说:

  断路器的额外运转短路分断才能:按规则的试验程序所规则的条件,包含断路器持续承载其额外电流才能的分断才能;

  详细试验是:把线路的电流调整到预期的短路电流值(例如380V ,50kA),而试验按钮未合,被试断路器处于合闸方位,按下试验按钮,断路器经过50kA短路电流,断路器当即开断(open简称O),断路器应无缺,且能再合闸。t为间歇时刻,一般为3min,此刻线路仍处于热备状况,断路器再进行一次接通(close简称C)和紧接着的开断(O),(接通试验是查核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性)。此程序即为CO。断路器能彻底分断,则其极限短路分断才能合格。

  因而,能够看出,额外极限短路分断才能Icn指的是低压断路器在分断了断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运转并再分断这一短路电流一次,至于今后是否能正常接通及分断,断路器不予以确保;而额外运转短路分断才能Ics指的是断路器在其出线端最大三相短路电流发作时可屡次正常分断。

  

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1.2 1500V断路器运用剖析

  在光伏体系中断路器选型首要根据是:组件的参数、组串块数、海拔、辐照度峰值、极点低温及余量等几个首要方面,组件参数与组串块数是首要的核算根据,海拔、辐照度峰值、极点低温应当与规划余量测算一起考量。额外作业电压首要与组件参数、组串块数有直接联络,海拔与低温在考虑规划余量中考虑。额外作业电流与辐照度峰值、经历余量一起考虑。咱们的选型思路以额外作业电压与额外作业电流为主线打开。

  首要咱们先谈体系电压,其次谈电流。咱们挑选现已经过UL1500V认证的国内某闻名组件厂的组件作为核算参照样本,组件功率260W到275W,组件功率16.8%。需求要点阐明的是组件厂的样本参数是大气 AM1.5, 辐照度1000 W/m2, 温度25°C环境下参数,现场峰值数据与以上条件差异较大,这是余量规划核算的要点考虑方面。组件参数挑选方面要点参照组件三个首要参数,1.最大作业电压;2.最大作业电流;3.最大开路电压。

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  体系电压最首要的影响是组件的排布和单串组件块数,DC1500V体系的中心价值应当是进步体系功率,有用下降直流输电、逆变本钱。现在咱们干流的单串组件排布选用22比较多,这个计划是现在最优本钱计划。DC1500V体系并没有改动发电侧与沟通侧的体系,所以DC1500V计划应保存现在的组件排布干流计划采纳添加单串块数来完成更高的体系电压。根据以上原因咱们引荐DC1500V体系组串排布及块数最佳计划是33,这样在不改动组件阵列的计划的基础上能够在电缆、汇流箱、逆变器这三方面获得较大的本钱下降。假如咱们断定了单串的组件块数,那么后边的体系电压就十分简略核算了。

  光伏DC1500V体系不同功率组件体系在单串33块组件时基准电压:

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  上表得出的数据是否就是实践峰值?这个必定不是,关于体系电压还有两个首要影响要素。海拔及温度,首要从海拔谈断路器的灭弧功能,电压问题对断路器的最大应战是灭弧,电压越高难度越大。断路器参数试验环境是以2000米海拔的大气AM基准,在2000米以上空气相对淡薄,断路器的灭弧才能随海拔升高线性下降,咱们为了核算便利折算成额外作业电压降容系数的方法。根据笔者多年搜集的材料剖析,国内大型地上电站海拔在1500米到3000米占绝大多数,故引荐海拔降容规划余量方面考虑10%,这样能够掩盖绝大多数项目海拔。

  此外环境温度对组件的输出电压有很大影响,从25°到-10°之间组件输出电压是一个较陡的上升曲线,在超越-10°今后电压上升改变较小。组件的电压温度系数-0.35%/k(不同厂家略有差异),在温度系数余量方面咱们引荐考虑30*0.35%=10.5%,归纳海拔与温度的两个余量考量要素,引荐体系的电压规划余量为20%,以下为引荐的余量批改后的体系电压状况:

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  上图发现经过选用峰值数据核算体系作业电压最大值在1250V以下,选用DC1500V额外作业电压的光伏断路器能够满意体系要求。可是值得注意的是体系批改最大开路电压超越断路器的最高额外有用作业电压1.5%,尽管这仅仅批改得出的成果并不代表实践峰值,但海拔超越3000米后开路电压会超越断路器的最高有用作业电压,体系开路电压不该超越断路器的最高有用作业电压是咱们选型的根本守则。

  其次:再看一下电流的挑选,电流的挑选在DC1000V体系依照每串12A核算后取断路器优选值的速算方法是干流,这个计划也是大部分逆变器企业给定的整定值。在DC1500V体系核算方法没有错,可是不能再选用这个成果了。组件的功率进步是近年组件价格下降的首要原因,也就是在相同的单位面积中输出更高功率,组件面积没有增大但功率添加了,这必定会使组件电压和电流输出都进步,在260W以上光伏体系中都要逐渐考虑添加断路器的额外作业电流,电流的进步与DC1500V仍是DC1000V体系没有关系,这是组件输出参数进步带来的问题。

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  这种对光伏断路器的电流选型核算引荐用组件标称最大作业电流*150%的简略速算法,是上海圣昂电气团队人员经过从2010年开端盯梢调查成果。传统的130%的经历余量规划是临界值,十分简略呈现误跳事端。

  关于断路器引荐余量50%的原因有三点,1.辐照度影响:组件电流参数是辐照度1000的基准,辐照条件好的区域峰值辐照度在1200左右,这样至少耗费掉了20%规划余量,西北区域第二季度最易超发。2.设备装置环境都比较恶劣、散热差,设备内部温度都很高,这对断路器有降容的影响,现场实测发现过最高温度超越70°。3.不同厂家断路器温升操控距离很大,光伏断路器在串联后的温升不超越60K,一般要在70K以上,超越80K不合格产品也大行其道,超越80K温升的首要诱因是串联部分没有运用焊接方法,铜排螺钉装置发热过高。在2012年西北区域呈现过某韩国品牌断路器产品串联温升不能满意运用大面积误跳闸事端。所以引荐1.5倍数的安全余量。

  小结:光伏DC1500V体系咱们引荐单串组件33块的计划,汇流箱出线及逆变器进线断路器作业电压挑选DC1500V,电流最小挑选225A,如选用了串联是运用螺钉装置铜排等非焊接衔接的方法,电流主张再选大一档到250A。光伏断路器的选型引荐以峰值参数作为核算根据。

  作者:张喆 侯海磊

  

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