一般国际一线品牌的光伏直流开关的电弧持续几个毫秒时间内被灭掉,比如IMO的SI系统宣称是在5个毫秒内进行灭弧。而一般交流断路器改良过来的直流断路器电弧持续100毫秒以上。
图六 通断多串独立的电池板的外置直流开关
图七 通断一串电池板的外置直流开关
3.耐高电压和电流。
一般光伏系统的电压可能达到 1000V(美国 600V),需要断开的电流根据组件的品 牌和功率、光伏系统连接方式是多串并联还是多串独立连接(多路MPPT)而不同。直流开关的电压和电流由需要断开的光伏阵列的串电压和并电流决定。光伏直流断路 器在选型时参照如下经验:
电压 = NS x VOC x 1.15(公式 1.1) 电流= NP x ISC x 1.25(公式 1.2) 其中
NS – 串联电池板的数量
NP –并联的电池组数量VOC –电池板开路电压 ISC – 电池板短路电流1.15和 1.25是经验系数一般大品牌的直流开关都可以断开1000V的系统直流电压,甚至设计断开1500V的直流输入。大品牌的直流开关往往有大功率系列,比如 ABB 的光伏直流开关有上百 安系列的产品,IMO专注于分布式光伏系统用直流开关,能提供 50A,1500V的直流开关。而一些小厂家一般只能提供16A,25A的直流开关,其技术和工艺很难生产出 大功率的光伏直流开关。
4.产品型号齐全。
一般大品牌的直流开关有多种型号能满足不同场合需求,有外置的、内置的、端 子通过串联和并联满足多路MPPT输入的、带锁和不带锁的、更有满足多种安装方式 的比如底座安装(安装在汇流箱和配电柜中),单孔和面板安装等。
5.材料阻燃和防护等级高。
一般直流开关的外壳、本体材料或者是手柄都是塑料,具有自身的阻燃特性,通 常能达到 UL94 标准。质量好的直流开关的外壳或者本体能满足 UL 94V-0 标准,而手 柄一般达到 UL94 V-2 标准。
其次对于内置于逆变器内部的直流开关,如果外部有手柄可以进行开关,一般要 求开关的防护等级至少满足整机防护等级的测试要求。目前行业中应用较多的组串型 逆变器(一般小于 30kW 功率等级)一般都满足 IP65 的整机防护等级,这就要求内置 直流开关和机器安装时面板的密封性要求比较高。对于外置的直流开关,如果安装室 外,都要求满足至少 IP65 的防护等级。
三、光伏系统中直流开关的选型步骤
光伏直流开关的选型一般通过关键参数初步估算并保证足够的余量。光伏系统中光伏电池板本身的输出功率受到天气、环境温度、逆变器功率点跟踪等影响;其次,光伏逆变器本身有输入功率的限制和保护,有最大容许输入电压,以及电流的限制和 保护;最后直流开关本身的额定关断能力和环境温度也有关系。
环境一定的时候电池 板(电池阵列)输出受逆变器直流侧功率跟踪的影响,随着电压的升高,直流开关通断电流的能力会下降(热效应影响)。总的来说使用的直流开关能通断电池板实际输 出的电压和电流,天气、环境稳定、逆变器的功率跟踪等都需要考虑在内。
最简单的方法是选择的直流开关(无论外置和内置)满足如上公式 1.1 和 1.2 的要求。由于电池板不可能工作在最大短路电压和开路电流上,所以一般外置的直流开关使用 最大功率点电压和电流来做参考:
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