选择合适的光伏直流开关的重要性和方法-

1、选择合适的光伏直流开关的重要性和方法一、光伏直流开关质量问题导致多家澳大利亚太阳能公司关门大吉越来越多的澳大利亚太阳能公司由于贴牌销售的光伏直流开关不合格导致关门大吉。几乎所有的澳大利亚经销商都选择对进口廉价的直流开关进行贴牌来销售,一来开关的贴牌比较容易,仅仅更换名牌和包装,原厂配合容易;其次这些原厂往往属于小作坊,没有什么品牌知名度,规模小,也愿意配合。经销商通过贴上澳洲本地品牌进行销售能增加廉价直流开关的附加值。经销商对贴牌后的产品需要承担后期所有的质保服务,对产品的问题承担一切责任。这样,一旦产品有质量问题,会让经销商承担更高的风险,影响自身的品牌影响度,这也是导致这些公司倒闭的主要原

2、因。这些直流开关主要的问题在于:1.触点高阻抗引起过热,甚至起火;2.开关无法正常关断,开关手柄保持在OFF状态;3.不完全切断,引起火花;4.由于容许工作电流太小,容易引起过热,使开关灭弧室损坏甚至外形变形。昆士兰一家公司出售据检验有安全隐患的直流开关,在用户屋顶的太阳能系统上引发了至少70起火灾,另外还有数以万计存在电气火灾风险的房主忧心忡忡。总部设在阳光海岸的Advancetech是一个历史悠久的公司,他们的座右铭是“尝试,测试,可信”。2014年5月12日,昆士兰首席检察官Jarrod Bleijie下令立即召回由Advancetech公司进口及销售的27600个太阳能直流开关,该光伏

3、直流开关在进口时被更名为“Avanco”。2014年5月16日,Advancetech进入破产清算,所有安装商和二级分销商不得不自己承担更换问题产品的费用及风险。苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd. 这表明,关键不在于你购买了什么而是你向谁购买的东西及其潜在的风险。相关信息可以查阅.au/content/index.phtml/itemId/1059088。 图一:AVANCO 品牌光伏直流开关召回通知另外在澳大利亚被召回的品牌还涉及到:GW

4、R PTY LTD Trading as Uniquip Industries 公司的直流开关,召回原因是过热和引起火灾:.au/content/index.phtml/itemId/1060436NHP Electrical Engineering Product Pty Ltd 公司的直流开关,召回原因是当手柄切换到OFF状态,但是触点始终是ON状态,开关无法关断:.au/content/index.phtml/itemId/1055934 Re-sellers: Cease supplying switc

5、hes with affected date codes and arrange returns bycontacting (03 9368 4088 or email NHPReturns.au. Visit .au/recallfor further details.See .au forAustralian product recall information图三:PVPOWER品牌光伏直流开关召回通知苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.eltechindustries公司的的DC ISO-MAX 品牌直流开关,主要原因

6、是由于设计缺陷导致不完全切断,甚至产品火弧和过热:.au/content/index.phtml/itemId/1009869Industry Bulletin 25 J anuary 2012DC ISO-MAX Solar Co nnect DC Isolator Switch FailuresFurther to the bulletin released by Energy Safe Victoria (ESV dated 26 October 2011, we provi dethe following update to the indus

7、try.The approximate number of DC ISO-MAX Solar Connect DC Isolator switches reported to havefailed to date is 28 out of approximately 25,000 that have been installe d.1. Results of expert investigation1.1 Switches supplied by Eltech have been investigated by an independent expert specialisingin swit

8、ch design, testing and application.1.2 The results of the investigation have shown that:(a Some switches have a defective switching mechanism resulting in a manuallydependent slow make/slow break operation, which may produce a partial contactclosure and arcing. Failure of such switches is likely to

9、occur within min utes even atlow currents. There is a risk that the switch and the enclosure may catch fire.(b Switches LS16, LS25 and LS32, operating at cur rents greater than 12A, are likely tooverheat even with correctly operating switching mechanisms.2. Action taken by Eltech2.1 Whilst the numbe

10、r of burnt out switches is very small, in the interest of public safety and inconsultation with ESV, Eltech has decided to undertake a staged replacement of all DCISO-MAX switches installed between June and November 2011.2.2 The replacement switches have a manually independent quick make/quick break

11、mechanism. Connect with four poles in series with ratings as per the nameplate foroptimum performance.2.3 Eltech is in the process of making arrangements with its customers (installers of theswitches to arrange for the replacement of all remaining switches, in t he following order ofpriority:(a thos

12、e switches that are operating in solar systems at currents greater than 12A;(b followed by all remaining switches.3. What should you do?3.1 To assist Eltech in the timely replac ement of switches, if you have installed any DC ISO-MAX switches, or if you have any DC ISO-MAX switches installed at you

13、premises, pleasevisit the Eltech website at .au and complete a DC ISO-MAXAdvice Form (for installers or Claim Form (for home owners.3.2 Eltech or the installer of your switch(es will be in contact with you in du e course to arrangefor the DC ISO-MAX switch(es to be replaced.3.3 As recommended in pre

14、vious bulletins, all switches that have been switched off shouldremain switched off. Any switches that are presently switched on sh ould remain switchedon. If you want to operate your switch on or off, please contact Eltech for assistance on1300 76 44 70.docs 3349519v1 DAH图四:DC ISO-MAX品牌光伏直流开关召回通知目前

15、市面上也有很多所谓的直流断路器并不是真正的直流断路,而是由交流断路器改良而来。光伏系统一般断开电压和电流都比较高,万一有接地故障,高的短路电流会把触头拉到一起,从而造就极高的短路电流,最大可高达千安培(取决于不同产品。尤其是光伏系统中常见多路电池板并联输入或者多路电池板独立输入,这样就需要同时切断多路电池板直流并联输入或多路电池板直流独立输入,这些场合对直流开关的灭弧能力要求会更高,这些改良而来的直流断路器用在光伏系统中会存在很大的风险。交流电的每个周期都有自然过零点,在过零点容易熄弧;而直流电没有零点,电弧难以熄灭。交流系统灭弧容易,直流系统灭弧比较困难。由于系统不一样、灭弧的原理不同,因此

16、交流断路器与直流断路器在结构和性能上有很大区别。相对于交流断路器,直流断路器需要增加额外的灭弧装置以增强灭弧能力。任何交流断路器大部分材料采用一些适用于交流电路的设计制造,这意味着无论负载的电压是230伏(交流还是400伏(交流,它都是50/60赫兹苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.的正弦波。在通断交流电时,一定要注意电压的特点是它一定会通过0伏,因此,尽管不同的负载情况有不同,但是电流都会逐渐自行消失这里指的是即使断路器在电源峰值的时候开关,且触头间有电弧形成,电源电压减小到0伏的过程也意味着负载的电压同样会趋向于零,电弧被灭掉。然而,直流负载电压总保

17、持恒定,通过触头之间的功率总是不变,除非负载变为零。如果负载是500伏(直流,25安培,那么它现在,一秒以后,一分钟以后,一小时以后都是500伏,25安培保持恒定。与交流不一样,所有直流负载在整个关断过程中直流开关触头之间的负载是恒定的; 直流电不穿越0伏电平,除非有系统电源故障(或其它错误。 图五:直流和交流电二、正确选择直流开关的几条标准如何为光伏系统选择合适的直流开关呢?以下几个标准可以作为参考:1.尽量选择大品牌,尤其是通过国际认证的品牌。光伏直流断路器主要有欧洲的认证IEC 60947-3(欧洲通用标准,亚太大多国家沿用, UL 508(美国通用标准,UL508i(针对光伏系统用直流

18、开关美国标准,GB14048.3 (国内通用标准,CAN/CSA-C22.2(加拿大通用标准, VDE 0660。目前国际大品牌都具备如上所有的认证,比如英国的IMO和荷兰的SANTON,国内的大多数品牌目前都只通过了通用性标准 IEC 60947-3。2.选择灭弧功能好的直流断路器。苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.灭弧效果是考核直流开关的最重要指标之一。真正的直流断路器都有专门的灭弧装置,可以带载关断。一般真正的直流断路器的结构设计比较特殊,手柄和触头没有直接的连接,所以通断的时候不是直接旋转触头而断开,而是有特殊的弹簧进行连接,当手柄旋转或者移动到

19、一个特定点时触发所有的触头“突然断开”,因而产生一个非常迅速的通断动作,使电弧时间持续比较短。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。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 = N S x V OC x 1.15(公式1.1电流=

20、N P x I SC x 1.25(公式1.2其中N S串联电池板的数量N P并联的电池组数量V OC电池板开路电压I SC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。苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.一般大

21、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IP

22、65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

23、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开路电压和短路电流上,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:电压 = N S x V MP x 1.15(公式1.3电流= N P x I MP x 1.25(公式1.4苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.对于内置的直流开关,可能还会受到逆变器本身最大输入电压和电流的限制,所以为了合理节约系统成本,一般依据直流开关能通断电池板实际输出的电压和电流,并不高于所选

24、择使用的逆变器的保护电压和电流。总的来说,直流开关的通断V-1曲线需要包络逆变器允许输入的直流电压和电流曲线。总的来说光伏直流开关的选择可以根据如下几个步骤:1.确定系统电压。所选择的直流开关允许最大电压需要能达到光伏系统电压要求。常见的有600V和1000V。一般接入单相逆变器的系统电压最高为600V,三相组串型或者电站型逆变器的系统电压最高为1000V。2.确定独立电池串的路数。如果是内置的直流开关,由于集成在逆变器内部,所以和逆变器独立的MPPT数目有关系。常见的逆变器是单路MPPT,双路MPPT,市面上也有少数3路MPPT的并网逆变器。一般逆变器功率等级在1kW3kW的设计为单路MPP

25、T;3kW30kW为双路MPPT,有少数公司也有三路MPPT的逆变器;大型逆变器100kW以上一般都是通过汇流箱汇流后输入一路MPPT。逆变器独立的MPPT数目决定了选择的内置直流开关的独立通段对数。如果是外置直流开关,可能和设计的系统组网有关系,可以选择具有通断多串电池板的外置直流开关或者选择只能通断一串电池板的外置直流开关苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd. 图六通断多串独立的电池板的外置直流开关苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd. 图七通断一串电池板的外置直流开关苏州普兆新能源设备有限公司ProJoy Electric Co.,Ltd.苏州普兆新能源设备有限公司 ProJoy Electric Co.,Ltd. 3确定电池串的电压和电流。 通过电池组串电压和电流参数，一般保险起见根据公式 1.1 和 1.2 计算，也 可以根据公式 1.3 和 1.4。如果对光伏逆变器的构造比较了解，尤其是逆变器厂 家在选择内置直流开关时，为了有效节约逆变器整机成本，可以通过研究逆变 器出入直流电压电流曲线来选择，保证所选择的直流开关曲线在