光伏系統(tǒng)中直流匯流箱的選擇

1、光伏系統(tǒng)中直流匯流箱的選擇摘要：本文主要根據(jù)光伏匯流箱技術(shù)規(guī)范CGC GF 002-2010、匯流設(shè)備技 術(shù)規(guī)范CGC GF 037-2014、光伏發(fā)電站匯流箱技術(shù)要求GB T 34936-2017以及低壓熔斷器第6部分：太陽能光伏系統(tǒng)保護(hù)用熔斷體的補(bǔ)充要求GB T 13539.6-2013規(guī)范，針對直流匯流箱內(nèi)部的相關(guān)元器件進(jìn)行正確計(jì)算。一、直流 熔斷器的計(jì)算，其目的主要為了保護(hù)太陽能電池板。二、防反二級管的計(jì)算，其 目的主要避免由于太陽電池方陣在陰雨或出現(xiàn)短路故障時(shí).其中一路或幾路電壓 降低，未發(fā)生故障的高電壓回來回向發(fā)生故障的低電壓回路反送電，造成對太陽 能電池板的損害。三、直流斷路器的

2、計(jì)算。其目的主要是提供電流過載和短路保 護(hù)功能，并具有隔離的功能。四、浪涌保護(hù)器的計(jì)算。其目的主要是為了保護(hù)直 擊雷及其電磁脈沖對直流匯流箱的損害。通過以上對相關(guān)主要元器件的計(jì)算，經(jīng) 濟(jì)、合理的選擇出直流匯流箱。關(guān)鍵詞：直流匯流箱；直流熔斷器；防反二極管；直流斷路器；浪涌保護(hù)器; 引言在大中型光伏系統(tǒng)中，光伏陣列中組件串?dāng)?shù)量多、輸出多，必須需要一個(gè)設(shè) 備把這些輸出集中起來，使之可以直接連在逆變器上。直流匯流箱可以減少光伏 組件與逆變器之間的連接線，減少了系統(tǒng)成本，方便維護(hù)，提高可靠性，一般需 要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流裝置。使用光伏直流匯流箱，用戶可以 根據(jù)逆變器輸入的直流電壓范圍，

3、把一定數(shù)量的規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)成一個(gè) 光伏組件串列，再將若干個(gè)組件串列接入光伏直流匯流箱，通過浪涌保護(hù)器和直 流斷路器后輸出，極大的方便了后級逆變器的接入。本文結(jié)合光伏相關(guān)規(guī)范要求及本人在過往項(xiàng)目中親自選擇直流匯流箱的經(jīng)驗(yàn)， 針對直流匯流箱的選擇進(jìn)行簡要分析與研究。一、基本條件說明1、直流匯流箱構(gòu)成直流匯流箱由箱體、直流熔斷器、防反二極管、直流斷路器、浪涌保護(hù)器(SPD)、正極端子、負(fù)極端子和接地端子等組成。2、直流匯流箱的工作原理直流匯流箱接入多個(gè)光伏組串，通過直流熔斷器保護(hù)后，接入防反二極管， 防止太陽能光伏陣列中串聯(lián)起來的光伏電池板有逆流的產(chǎn)生，再通過直流斷路器， 接入到逆變器中。浪

4、涌保護(hù)器可以將雷電產(chǎn)生的過大電流泄放掉從而避免對匯流 箱帶來的損害。3、直流匯流箱的使用環(huán)境環(huán)境溫度要求：直流匯流箱工作的額定環(huán)境溫度為-25C + 50C (可以 安裝在沒有陽光直射的地方，如建筑外墻的北面)；相對濕度要求：5%95%，直流匯流箱內(nèi)部不應(yīng)凝露，也不應(yīng)結(jié)冰；海拔高度小于等于2000m；無劇烈振蕩沖擊，垂直傾斜角度小于等于5度；空氣中不含有腐蝕性及爆炸性的微粒和氣體。二、直流匯流箱的選擇及要求1、箱體和結(jié)構(gòu)的要求直流匯流箱應(yīng)該具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在正常使用時(shí)可以承受可能遇到的沖 擊和碰撞而不引起危險(xiǎn)，元器件應(yīng)可靠地固定且電氣連接應(yīng)牢固可靠。直流匯流箱的結(jié)構(gòu)和機(jī)柜本身的制造質(zhì)量、主

5、電路連接及電氣元件安裝等應(yīng)符合下列要求：（1）機(jī)架組裝有關(guān)零部件均應(yīng)符合各自的技術(shù)要求；（2）箱體應(yīng)牢固、平整，表面應(yīng)光滑平整，涂覆的顏色應(yīng)均勻一致，無明顯 的色差和眩光，表面應(yīng)無砂粒、銹蝕、褶皺和流痕等缺陷。（3）機(jī)架面板平整，文字和符號要求清楚、整齊、規(guī)范、正確。（4）標(biāo)牌、標(biāo)志、標(biāo)記應(yīng)完整清晰。（5）各種鎖扣應(yīng)便于操作，靈活可靠。（6）在直流匯流箱的顯著位置上，標(biāo)有箱內(nèi)金屬部件帶電的警示標(biāo)志。（7）直流匯流箱的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP65。2、直流熔斷器的選擇求（1）太陽能光伏系統(tǒng)保護(hù)用熔斷體應(yīng)該具有全分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟囿w，即為“gPV”熔斷體；（2）直流熔斷器額定電壓大于等于光伏匯流設(shè)備的額定

6、電壓；（3）直流熔斷器額定電流大于等于1.4倍的光伏組串的短路電流；3、防反二極管的選擇防反二極管可阻止部分光伏方陣產(chǎn)生的反向電流。（1）額定電壓大于等于2倍光伏匯流設(shè)備的額定電壓；（2）額定電流大于等于1.4倍光伏光伏組串的額定電流；4、直流斷路器的選擇（1）額定電壓大于等于光伏設(shè)備的額定電壓（銘牌上需標(biāo)明直流額定電壓）；（2）額定電流大于等于1.25倍光伏子方陣短路電流；（3）直流短路器應(yīng)為無極性的（光伏方陣中的故障電流會造成電流反方向， 此時(shí)斷路器也能正常動作）；（4）直流斷路器若采用的多端點(diǎn)串聯(lián)形式，各觸頭在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)保證同步 接觸與分?jǐn)?；?）直流斷路器在電路中起過載、短路保護(hù)功能

7、，并具有隔離的功能。5、浪涌保護(hù)器（SPD）的選擇（1）最大持續(xù)工作電壓大于1.3倍的直流系統(tǒng)電壓；（2）標(biāo)稱放電電流In（8/20）大于等于20kA；（3）浪涌保護(hù)器應(yīng)具有脫離器和故障指示功能；（4）保護(hù)電壓水平（Up）:應(yīng)滿足表1要求；表1電壓保護(hù)水平6、直流匯流箱接地要求光伏匯流設(shè)備中所有可接觸的裸露導(dǎo)電部件應(yīng)連接在一起，并連接至接地導(dǎo) 體或接地裝置上，接地電路中的任何一點(diǎn)到接地端子之間的電阻應(yīng)不超過0.1QO保護(hù)地導(dǎo)線的電氣連接應(yīng)采用下列連接方法：（1）通過金屬直接接觸連接；（2）通過其他安裝固定的可接觸導(dǎo)電部件連接；（3）通過專門的保護(hù)接地導(dǎo)線連接；（4）通過匯流設(shè)備中的其他金屬零部

8、件連接。三、案例分析1、項(xiàng)目概況山西金能移動能源有限公司辦公樓項(xiàng)目，位于山西省太原市小店區(qū)武洛街31 號。該建筑周圍無爆炸性、腐蝕性氣體，當(dāng)?shù)睾０胃叨燃s為800米，當(dāng)?shù)刈罡邷?度約為39C，最低溫度約為-20C。太陽能光伏發(fā)電組件安裝于該建筑南立面非 采光區(qū)域。安裝組件數(shù)量為720塊。每塊組件功率為140Wp，即安裝功率為 100.8kW。2、光伏組件信息表3-1發(fā)電墻電氣參數(shù)根據(jù)光伏組件信息、逆變器最大直流輸入電壓及當(dāng)?shù)刈畹蜏囟扔?jì)算得出，每8塊光伏組 件組成一個(gè)組件串列，每9個(gè)光伏組串接入一個(gè)匯流箱，共10臺匯流箱。光伏系統(tǒng)電壓為 1000V。3、直流匯流箱的計(jì)算（1）直流熔斷器的計(jì)算直流熔

9、斷器的額定電流=1.4x1.72=2.408A；直流熔斷器的額定電壓=1000V DC；因此選用：額定電壓1000V DC，額定電流3A的熔斷器。（2）防反二極管的計(jì)算防反二級管的額定電流=1.4x1.63=2.282A；防反二級管的額定電壓=2x1000=2000V DC；因此選用：額定電壓2000V DC，額定電流3A的防反二極管。（3）直流斷路器的計(jì)算直流斷路器的額定電流=1.25x1.72x9=19.35A；直流斷路器的額定電壓=1000V DC；因此選用：額定電壓1000V DC，額定電流20A的斷路器。（4）浪涌保護(hù)器（SPD）的計(jì)算浪涌保護(hù)器（SPD）的額定電壓=1.3x1000=1300V DC標(biāo)稱放電電流In（8/20）=20kA因此選用：額定電壓1300V DC，標(biāo)稱放電電流20KA的浪涌保護(hù)器。4、直流匯流箱系統(tǒng)圖圖3-1匯流箱系統(tǒng)圖結(jié)論直流匯流箱作為光伏系統(tǒng)的主要設(shè)備，一般需要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流 箱，100%電流都從直流匯流箱流過，為了保證直流匯流箱能夠安全可靠的運(yùn)行，則必須對直 流匯流箱內(nèi)部的直流熔斷器、防反二極管、直流斷路器及浪涌保護(hù)器（SPD）正