(高清版)GBT 39750-2021 光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)技術(shù)要求

ICS27.160GB/T39750—2021光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)技術(shù)要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I 1 1 1 2 2 3 4 9 附錄C(資料性附錄)保護(hù)方式適用情況說明 附錄D(資料性附錄)測試系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)圖 ⅢGB/T39750—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：江蘇復(fù)迪電氣科技有限公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司、陽光電源股份有限公司、上海為恒新能源科技有限公司、浙江電騰云光伏科技有限公司、漢能移動能源控股集團(tuán)GB/T39750—2021光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)技術(shù)要求1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧的基本規(guī)定、保護(hù)裝置要求、保護(hù)方式及保護(hù)測試。本標(biāo)準(zhǔn)適用于與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)的電弧保護(hù)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T14048.3低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第3部分：開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)及熔斷器組合電器3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。電弧檢測器arc-faultdetector;AFD用于光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)電弧檢測并發(fā)出故障報警信號的裝置。電弧分?jǐn)嗥鱝rc-faultinterrupter;AFI安裝于光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)，接收電弧檢測信號，采取隔離、短路或開關(guān)等方式實現(xiàn)滅弧功能的裝置。電弧保護(hù)裝置arc-faultprotectionequipment;AFPE檢測光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧并能夠提供電弧保護(hù)功能的裝置。串聯(lián)電弧seriesarcing與負(fù)載串聯(lián)的電弧。與負(fù)載并聯(lián)的電弧。對地電弧groundarcing發(fā)生于導(dǎo)線與接地電路之間的電弧。當(dāng)裝置自身發(fā)生故障時，裝置能在無需任何額外觸發(fā)動作的條件下使光伏發(fā)電系統(tǒng)處于安全狀態(tài)?！?GB/T39750—20214基本規(guī)定4.1與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)直流側(cè)最大系統(tǒng)電壓大于或等于80V時，宜設(shè)置直流電弧保護(hù)。4.2光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)裝置(以下簡稱保護(hù)裝置)應(yīng)具有動作信號功能。動作信號可由控制器或逆變器持續(xù)發(fā)出，電弧檢測信號通道與光伏組串結(jié)構(gòu)如附錄A所示。當(dāng)保護(hù)裝置在15s內(nèi)接收不到動作信號時應(yīng)觸發(fā)保護(hù)動作，并要求如下：a)在并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)逆變器意外斷開或主網(wǎng)電壓丟失時，外部動作信號應(yīng)中斷。外部動作信號也可由其他開關(guān)或監(jiān)控裝置(如火災(zāi)報警系統(tǒng))手動中斷。b)在孤網(wǎng)運行或暫時孤島狀態(tài)下的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時，外部動作信號應(yīng)中斷。4.3用于與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)裝置中的電弧分?jǐn)嗥鲬?yīng)符合故障安全原則。4.4用于與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電弧保護(hù)可采用隔離、短路、開關(guān)或改變逆變器工作狀態(tài)等方式。隔離、短路、開關(guān)方式應(yīng)滿足GB/T14048.3的要求。4.5對于并聯(lián)電弧保護(hù)，若有絕緣監(jiān)測裝置，可不設(shè)獨立的對地并聯(lián)電弧保護(hù)裝置。4.6保護(hù)裝置應(yīng)標(biāo)明電弧保護(hù)裝置類型，開關(guān)器件應(yīng)顯著標(biāo)示出開和關(guān)的位置。5保護(hù)裝置要求5.1保護(hù)裝置包括電弧檢測器和電弧斷路器。電弧檢測器和電弧斷路器結(jié)構(gòu)參見附錄B。5.2保護(hù)裝置在檢測到故障電弧并動作后，應(yīng)能切斷發(fā)生電弧故障的組串并發(fā)出可視的告警信號(就地信號或遠(yuǎn)程監(jiān)控信號),當(dāng)不能判斷發(fā)生電弧故障的組串時應(yīng)關(guān)停故障電弧所在的整個陣列。5.3保護(hù)裝置的過流分?jǐn)嗄芰Σ粦?yīng)小于電弧斷路器安裝處短路電流的1.25倍。5.4保護(hù)裝置動作時間應(yīng)小于發(fā)生電弧2.5s且電弧能量小于750J時。5.5保護(hù)裝置復(fù)位可采用就地手動復(fù)位、遠(yuǎn)程手動復(fù)位或自動復(fù)位三種方式，當(dāng)采用自動復(fù)位方式時，要求如下：a)保護(hù)裝置應(yīng)在動作3min后自動復(fù)位；b)當(dāng)保護(hù)裝置需要第二次復(fù)位時，自動復(fù)位等待時間不應(yīng)少于10min;c)當(dāng)保護(hù)裝置在一天內(nèi)自動復(fù)位5次后，第6次復(fù)位應(yīng)采用手動復(fù)位方式。3GB/T39750—20216保護(hù)方式6.1.1隔離方式適用于串聯(lián)電弧保護(hù)，可采用隔離組串或隔離光伏發(fā)電系統(tǒng)的方式實現(xiàn)。6.1.2隔離裝置安裝于光伏組串輸出端或逆變器輸入側(cè)，隔離裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。十隔離裝置逆變器N圖2隔離裝置安裝位置示意圖6.2短路方式6.2.1短路方式適用于并聯(lián)電弧保護(hù)，可采用短路組串或短路光伏發(fā)電系統(tǒng)的方式實現(xiàn)。6.2.2短路裝置宜安裝于組串輸出端或逆變器輸入側(cè)，短路裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。6.2.3短路裝置短路持續(xù)時間不應(yīng)大于15s。十短路裝置逆變器光伏陣列圖3短路裝置安裝位置示意圖6.3開關(guān)方式6.3.1開關(guān)方式適用于串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧。4GB/T39750—20216.3.2開關(guān)裝置宜安裝于光伏組件或接線盒的輸出端。開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。1十1開關(guān)裝置N逆變器光伏陣列圖4開關(guān)裝置安裝位置示意圖6.4改變逆變器工作狀態(tài)6.4.1改變逆變器工作狀態(tài)可通過逆變器控制實現(xiàn)滅弧保護(hù)。6.4.2改變逆變器工作狀態(tài)適用于串聯(lián)電弧保護(hù)。6.5保護(hù)方式適用場景保護(hù)方式存在適用場景如附錄C所示，應(yīng)合理選擇。7保護(hù)測試7.1保護(hù)測試設(shè)備弧保護(hù)器等測試設(shè)備，線路結(jié)構(gòu)圖如附錄D。對于需要外部直流匯流箱的逆變器方案，在匯流箱前和匯流后均應(yīng)進(jìn)行電弧測試。測試系統(tǒng)應(yīng)具備直流電源。直流電源可采用恒壓電源或光伏陣列模擬電源。恒壓電源應(yīng)包含一個附加電阻。恒壓電源根據(jù)最大功率點進(jìn)行調(diào)節(jié)，要求如下：a)恒壓電源應(yīng)根據(jù)7.2中電弧測試工況對應(yīng)的開路電壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)；b)最大電流上限應(yīng)設(shè)定為7.2中電弧測試工況對應(yīng)的最大工作電流值的1.1倍；5c)根據(jù)7.2中電弧測試工況對應(yīng)的總電阻值及關(guān)系式見式(1)。R?=R?=R總電阻/2k—R?電弧測試工況對應(yīng)的總電阻值，單位為歐姆(Q);GB/T39750—2021光伏陣列模擬電源要求如下：a)光伏陣列模擬電源應(yīng)根據(jù)7.2中電弧測試工況設(shè)定最大工作點電壓；b)電流上限值應(yīng)設(shè)定為7.2中電弧測試工況的最大工作電流值的1.1倍；光伏陣列模擬電源可能會導(dǎo)致電弧保護(hù)裝置誤檢或漏檢，必要時可選用合適的光解耦網(wǎng)絡(luò)將電源與被測設(shè)備解耦，避免電源對測試造成干擾。解耦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖見圖5,各參數(shù)見表1。L?L2L?R?R?圖5直流電源解耦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖參數(shù)參數(shù)值備注解耦電容，該參數(shù)決定直流源的輸出值電容C?,電容C?旁路電容共模濾波電感電感L?,電感L?空心電感，以避免飽和電阻R?,電阻R?(R總電阻/2k)—R?保護(hù)電阻，k:解耦網(wǎng)絡(luò)個數(shù)6GB/T39750—2021線性阻抗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖見圖6,各參數(shù)值見表2。圖6線路阻抗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖表2線性阻抗網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置參數(shù)半串組串整串組串并聯(lián)組串模塊級備注電容C?,電容C?電感L?,電感L?空心電感，L?+L?:大約0.75μH/m,電阻R?,電阻R?測試用的電弧模擬裝置見圖7。7定基座定基座單位為毫米橫向調(diào)節(jié)器030.484×φ2.5464.57T1.91滑塊A→AR1.27φ19.05R3.39.655.08移動電極絕緣夾Q04.57OBR12.7R12.7電弧保護(hù)裝置可獨立設(shè)置，也可集成于逆變器設(shè)備內(nèi)。表3列出了所有電弧測試條件。應(yīng)根據(jù)被測設(shè)備等級選擇合適的電弧測試條件。表3電弧測試工況測試編號最小電弧電流A最大工作電流A拉弧速率mm/s最大工作電壓V開路電壓V總電阻Ω電弧間距mm1312.0480.02318.0490.021.03318.0490.04607.0810.024.050.9×Ima318.0490.0各項測試適用工況要求如下：a)測試1應(yīng)適用于所有被測設(shè)備，針對小電流狀態(tài)下可能發(fā)生的電弧；b)測試2適用于被測設(shè)備最大輸入電流為8A以上；8GB/T39750—2021c)測試3適用于被測設(shè)備最大輸入電流為16A以上；d)測試4適用于最大輸入電壓810V以上(最大系統(tǒng)電壓1500V);e)測試5適用于被測設(shè)備單個信號通道的最大輸入電流為24A以上；f)對于測試1～3,當(dāng)被測設(shè)備的最大輸入電壓低于開路電壓，應(yīng)將開路電壓替換為被測設(shè)備的最大輸入電壓，此時，最大工作電壓應(yīng)為被測設(shè)備最大輸入電壓的0.65倍；g)以上測試應(yīng)重復(fù)3次。7.3電弧能量及響應(yīng)時間測量應(yīng)測試并記錄電弧間電壓、電弧電流以及電弧持續(xù)時間，電弧能量Qare按式(2)計算。 -……(2)式中：Uarc——電弧間電壓，單位為伏特(V);Iare--—電弧電流，單位為安培(A);t?———電弧電壓為10V的時刻，單位為秒(s);t?———電弧電流低于250mA的時刻，單位為秒(s)。7.4測試結(jié)果判定電弧保護(hù)裝置應(yīng)能實現(xiàn)滅弧功能，滅弧時間應(yīng)能符合5.4要求。否則，應(yīng)對電弧保護(hù)裝置進(jìn)行改進(jìn)。注：光伏系統(tǒng)中發(fā)生電弧風(fēng)險較高的是由串聯(lián)電弧引起的。因此，本標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的串聯(lián)電弧進(jìn)行了要求和測試，以確保大部分串聯(lián)故障電弧都能被檢測到。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在光伏系統(tǒng)安裝時都要進(jìn)行接地故障保護(hù)，大于80V的光伏線纜采用雙重或加強(qiáng)絕緣線纜，通常情況下，接地故障首先發(fā)生，并聯(lián)電弧風(fēng)險很低。因此，本標(biāo)準(zhǔn)不對并聯(lián)電弧檢測做強(qiáng)制要求。GB/T39750—2021(資料性附錄)AFDAFD圖A.1單組串單信號通道AFDAFDAFDAF()AFD光伏組件串9光伙組件申光伙組件申光伏組件串光伏組件串光伏組件申光伏組件串光伏組件串逆變器光伏組件申光伏組件申光伏組件申AFDAFDAFDGB/T39750—2021(資料性附錄)電弧保護(hù)裝置B.1分立式故障電弧檢測分?jǐn)嘌b置AFD和AFI獨立于逆變器安裝，見圖B.1?？刂破骺刂破鰽FlAFD光伏組件串AFlAFD二二光伏組件串道變器AFJAFD光伏組件申圖B.1故障電弧保護(hù)裝置(AFD與AFI獨立安裝)B.2半分立式故障電弧檢測分?jǐn)嘌b置AFD集成在逆變器內(nèi)部，AFI獨立于逆變器安裝，見圖B.2。AFIAFI光伏組件中AFDAFIAFD逆變器AFI光伏組件中光伏組件中A圖B.2故障電弧保護(hù)裝置(逆變器集成AFD和控制器)逆變器GB/T39750—2021逆變器A控制器AFPEAFPEAFPE圖B.3故障電弧保護(hù)裝置(逆變器集成AFPE)GB/T39750—2021(資料性附錄)保護(hù)方式適用情況說明保護(hù)方式適用情況說明見表C.1。表C.1保護(hù)方式適用情況說明保護(hù)方式名稱適用情況隔離組串或光伏發(fā)電系統(tǒng)適用于串聯(lián)電弧保護(hù)短路組串或光伏發(fā)電系統(tǒng)適用于發(fā)生在光伏組串或接線端的并聯(lián)電弧故障(保護(hù)裝置后端)開關(guān)光伏組件組件級開關(guān)，適用于串聯(lián)電弧及其后端的并聯(lián)電弧保護(hù)通過改變光伏發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)GB/T39750—2021(資料性附錄)測試系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)圖測試系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)圖見圖D.1～圖D.5。L?L?L?I.CK=2CL1/2組串被測器件交流側(cè)L?R士魯K=2R?R?R?R?R?CI.4LCCCL..圖D.1串