光伏电站中熔断器的选型和设计
发布时间：2022-07-13
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熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用普遍的保护器件之一。光伏电站的熔断器分为直流熔断器和交流熔断器。
光伏电站直流侧根据光伏逆变器方案配置的不同，分别将多个组串并联汇集至直流汇流箱(集中式逆变器方案)或组串式逆变器(组串式逆变器方案)的直流母线。当若干光伏组串并联，如某组串发生短路故障，直流母线上的其它组串的和电网将向短路点提供短路电流。如缺少相应的保护措施，将导致光伏组件、与之联接的电缆等设备烧毁。同时，可能引起设备附近的附着物的燃烧。目前国内发生多起类似的屋顶光伏火灾事故，因此需在各组串的并联回路安装保护器件以增强光伏电站安全。
目前直流熔断器应用于汇流箱、逆变器中，用于过电流保护。主流逆变器厂家也都将熔断器作为直流保护的基本元件。
随着光伏行业对直流熔断器的需求日益增多，如何正确选用直流熔断器进行有效的保护，是用户和制造厂都应认真关注的问题，选用直流熔断器时，不能简单地照搬交流熔断器的电气规格和结构尺寸，因为两者之间有许多不同的技术规范和设计理念，关乎到能否安全可靠分断故障电流和不发生意外事故的综合考量。
1)由于直流电流没有电流的过零点，因此在开断故障电流时，只能依靠电弧在石英砂填料强迫冷却的作用下，自行迅速熄灭进行开断，比开断交流电弧要困难许多，熔片的合理设计与焊接方式，石英砂的纯度与粒度配比、熔点高低、固化方式等因素，都决定着对直流电弧强迫熄灭的效能和作用。
2)在相同的额定电压下，直流电弧产生的燃弧能量是交流燃弧能量的2倍以上，为了保证每一段电弧能够被限制在可控制的距离之内同时迅速熄灭，不会出现各段电弧直接串联导通酿成巨大的能量汇集，导致持续燃弧时间过长发生熔断器炸裂的事故，直流熔断器的管体一般要比交流熔断器长，否则在正常使用时看不出的尺寸差异，当故障电流出现时就会产生严重的后果。
3)根据国际熔断器技术组织的推荐数据，直流电压每增加150V，熔断器的管体长度即应增加10mm。
4)熔断器在直流回路使用时，必须考虑电感、电容能量存在所产生的复杂影响，因此时间常数L/R 是不可忽略的重要参数，应根据具体线路系统的短路故障电流发生和衰减率做准确评估，不是随意选大或选小都可以。由于直流熔断器时间常数L/R 大小决定着分断燃弧能量和分断时间及允通电压，所以管体的粗细与长短必须合理而安全的选择使用。
光伏电站直流侧根据光伏逆变器方案配置的不同，分别将多个组串并联汇集至直流汇流箱(集中式逆变器方案)或组串式逆变器(组串式逆变器方案)的直流母线。当若干光伏组串并联，如某组串发生短路故障，直流母线上的其它组串的和电网将向短路点提供短路电流。如缺少相应的保护措施，将导致光伏组件、与之联接的电缆等设备烧毁。同时，可能引起设备附近的附着物的燃烧。目前国内发生多起类似的屋顶光伏火灾事故，因此需在各组串的并联回路安装保护器件以增强光伏电站安全。
目前直流熔断器应用于汇流箱、逆变器中，用于过电流保护。主流逆变器厂家也都将熔断器作为直流保护的基本元件。
随着光伏行业对直流熔断器的需求日益增多，如何正确选用直流熔断器进行有效的保护，是用户和制造厂都应认真关注的问题，选用直流熔断器时，不能简单地照搬交流熔断器的电气规格和结构尺寸，因为两者之间有许多不同的技术规范和设计理念，关乎到能否安全可靠分断故障电流和不发生意外事故的综合考量。
1)由于直流电流没有电流的过零点，因此在开断故障电流时，只能依靠电弧在石英砂填料强迫冷却的作用下，自行迅速熄灭进行开断，比开断交流电弧要困难许多，熔片的合理设计与焊接方式，石英砂的纯度与粒度配比、熔点高低、固化方式等因素，都决定着对直流电弧强迫熄灭的效能和作用。
2)在相同的额定电压下，直流电弧产生的燃弧能量是交流燃弧能量的2倍以上，为了保证每一段电弧能够被限制在可控制的距离之内同时迅速熄灭，不会出现各段电弧直接串联导通酿成巨大的能量汇集，导致持续燃弧时间过长发生熔断器炸裂的事故，直流熔断器的管体一般要比交流熔断器长，否则在正常使用时看不出的尺寸差异，当故障电流出现时就会产生严重的后果。
3)根据国际熔断器技术组织的推荐数据，直流电压每增加150V，熔断器的管体长度即应增加10mm。
4)熔断器在直流回路使用时，必须考虑电感、电容能量存在所产生的复杂影响，因此时间常数L/R 是不可忽略的重要参数，应根据具体线路系统的短路故障电流发生和衰减率做准确评估，不是随意选大或选小都可以。由于直流熔断器时间常数L/R 大小决定着分断燃弧能量和分断时间及允通电压，所以管体的粗细与长短必须合理而安全的选择使用。
- 使用熔断器的注意事项上一篇：
- 熔断器gR和aR的区别下一篇：
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