IEC 61439-82026 EXV 低压开关设备和控制设备组件 第8部分光伏装置用组件标准立项发展报告

低压开关设备和控制设备组件第8部分：光伏装置用组件标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Low-voltageswitchgearandcontrolgearassemblies-Part8:Assembliesforuseinphotovoltaicinstallations摘要关键词：低压开关设备；控制设备组件；光伏装置；IEC61439-8；标准化；直流电气安全AbstractWiththeaccelerationofglobalenergystructuretransformationandtherapidgrowthofphotovoltaicinstalledcapacity,higherrequirementshavebeenplacedonthesafety,reliabilityandstandardizationoflow-voltageswitchgearandcontrolgearassembliesusedinphotovoltaicsystems.Toregulatethetechnicalrequirementsandtestmethodsforassembliesinphotovoltaicinstallations,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)publishedthestandardIEC61439-8:2026EXVinMarch2026.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,compilationprocess,coretechnicalcontentandthelogicalrelationshipwiththeIEC61439series,analyzesthescopeofapplication,keyperformancerequirements,testverificationmethodsanddesignverificationprocedures,andelaboratesonthetechnicalinnovationsinDC-sidesafetyprotection,assemblyadaptabilityandtemperature-risecharacteristics.Thereportalsointroducesthetechnicalcontributionsofmajordraftingorganizationsandprospectstheapplicationofthestandardintermsoflocalizedapplication,productcertificationandindustryaccess.Thisreportaimstoprovidecomprehensiveinterpretationandimplementationguidanceformanufacturers,testingandcertificationbodies,engineeringdesigninstitutesandpractitioners,facilitatingthefoundationalroleofthestandardinpromotinghigh-qualitydevelopmentofthephotovoltaicindustry.Keywords:Low-voltageswitchgear;Controlgearassemblies;Photovoltaicinstallations;IEC61439-8;Standardization;DCelectricalsafety一、引言在全球应对气候变化、实现碳中和目标的背景下，光伏发电已成为最具竞争力的可再生能源形式之一。据国际能源署（IEA）统计，全球光伏累计装机容量已突破1.6太瓦（TW），且仍保持年均20%以上的增长态势。中国作为全球最大的光伏制造和应用市场，连续多年保持新增装机容量世界第一。光伏系统的安全稳定运行不仅取决于光伏组件和逆变器的性能，更依赖于整个电气系统中开关设备和控制设备组件的可靠保障。光伏发电系统具有直流电压高、输出功率波动大、故障特性复杂等特点，其电气设备运行工况与常规交流供配电系统存在显著差异。光伏方阵直流侧电压可高达1500V甚至更高，短路特性受光照条件影响而复杂多变，且直流故障电流不存在自然过零点，电弧熄灭难度大，对开关设备的灭弧能力和保护特性提出了特殊要求。长期以来，光伏装置用低压开关设备和控制设备组件缺乏统一的国际标准规范，导致各制造商产品性能参差不齐，工程设计与设备选型缺乏统一依据。为解决这一问题，国际电工委员会低压成套开关设备和控制设备技术委员会（IECSC121D）组织制定了IEC61439-8标准，作为IEC61439系列标准的重要组成部分，专门针对光伏装置用组件的特殊要求进行规范。该标准的发布填补了光伏直流侧低压成套设备国际标准的空白，对于提升光伏系统电气安全水平、促进国际贸易和技术交流具有深远意义。二、标准立项背景与编制历程2.1标准编制背景IEC61439系列标准是低压成套开关设备和控制设备领域的纲领性标准，其第1部分《总则》（IEC61439-1）规定了低压成套设备的基本要求和试验方法，第2部分《电力成套设备》（IEC61439-2）针对电力系统的成套设备提出了附加要求。然而，光伏装置用组件在电气参数、使用环境、功能要求等方面具有显著的特殊性，现有的通用标准无法充分覆盖其技术需求。光伏装置用组件的主要技术特征包括：运行于直流电路、电压等级通常为DC1000V或DC1500V、需要适应户外或半户外的严酷环境条件、需要考虑光伏组串的故障馈入特性、对绝缘配合和电弧防护有更高要求等。此外，光伏系统日益普及的智能化运维需求也对组件的通信接口、监测功能等提出了新的要求。2.2标准制定历程IECSC121D于2016年启动光伏装置用组件标准的预研工作，成立专门的工作组（WG5）负责标准起草。标准制定过程中，工作组广泛征集了来自德国、中国、法国、日本、美国等主要光伏产业国家的专家意见，充分考虑了各国在光伏电气设备领域的技术积累和运行经验。经过多轮工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等各阶段的讨论、修改和投票，标准最终于2026年正式发布。标准编号为IEC61439-8:2026，版本类型为EXV（ExtendedVersion），即包含标准正文及解释性附件的扩展版本，便于用户理解标准规定的技术要求和验证方法。三、标准核心技术内容3.1标准适用范围IEC61439-8:2026适用于光伏装置中使用的低压成套开关设备和控制设备组件（以下简称“组件”），覆盖了光伏发电系统中从光伏方阵到逆变器直流侧之间的电气设备，以及逆变器交流侧至并网点之间的配套设备。标准规定的额定电压不超过直流1500V或交流1000V。标准涵盖的典型产品包括：光伏直流汇流箱、光伏直流配电柜、光伏交流并网柜、光伏升压站低压侧成套设备、光伏储能系统配套低压成套设备等。标准同时适用于室内安装和室外安装（通过加装合适的防护外壳）的组件。3.2引用标准和规范性文件IEC61439-8:2026在技术内容上以IEC61439-1:2020为基础，同时引用了多项光伏领域和低压电气领域的专业标准，包括但不限于：-IEC61439-1:2020《低压成套开关设备和控制设备组件第1部分：总则》-IEC60947系列《低压开关设备和控制设备》-IEC62548《光伏（PV）阵列设计要求》-IEC60269-6《低压熔断器第6部分：光伏系统保护用熔断器》-IEC62790《光伏组串用连接器安全要求和试验方法》-IEC60529《外壳防护等级（IP代码）》-IEC62262《电气设备外壳对外部机械碰撞的防护等级（IK代码）》3.3关键性能要求与技术指标3.3.1电气性能要求标准对光伏装置用组件在额定绝缘电压、额定冲击耐受电压、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流等基本电气参数方面做出了具体规定，并针对光伏系统的特殊性提出了专门要求：直流短路耐受能力：光伏直流侧发生短路故障时，光伏组串和逆变器均会向故障点馈入电流，短路电流波形与交流系统有本质区别。标准要求组件在规定的直流短路条件下能够承受相应的热应力和电动力应力，确保故障切除前不发生结构破坏和性能失效。直流开断能力：考虑到直流故障电流无自然过零点的问题，标准对组件内安装的直流开关电器和protectivedevices的配合提出了要求，确保在直流条件下能够可靠分断故障电流，有效熄灭直流电弧。绝缘配合：针对光伏系统可能运行在海拔较高地区、温湿度变化剧烈环境等实际工况，标准对电气间隙和爬电距离提出了不低于IEC61439-1规定的要求，并推荐根据实际环境条件进行修正计算。3.3.2温升要求温升是影响组件长期运行可靠性的关键因素。光伏直流配电设备通常安装在户外或通风条件受限的场所，且光伏方阵的持续功率输出特性使得设备长期处于较高负荷状态。标准在IEC61439-1温升限值的基础上，结合光伏应用的特点，对外壳内各个部位的温升限值进行了适当调整和补充规定。3.3.3防护等级与环境适应性光伏装置用组件大量安装于户外或半户外环境，需具备良好的防尘、防水、防腐蚀能力。标准要求组件外壳防护等级不低于IP54（安装在户外时），并规定了外壳承受外部机械冲击的能力等级。同时，标准对组件在高温、低温、湿热、盐雾、紫外线辐射等环境条件下的性能提出了相应的验证要求。3.3.4光伏专用功能要求组串监测功能：标准推荐（但不强制）组件配备组串电流监测、绝缘电阻监测等智能监测功能，以支持光伏系统的数字化运维需求。对于配置监测功能的组件，标准要求其监测精度、响应时间、通信协议等方面满足相应规定。防孤岛保护配合：组件在系统中应与逆变器的防孤岛保护功能协调配合，在电网失电时能够可靠断开与电网的连接。3.4试验方法与设计验证IEC61439-8:2026继承了IEC61439-1确立的“设计验证”（DesignVerification）理念，通过验证试验、例行检验和特殊检验三个层次确保组件质量。标准将验证项目分为通用验证项目和针对光伏应用的专项验证项目两大类。3.4.1通用验证项目（引用IEC61439-1）包括结构材料、成套设备的介电性能、温升验证、短路耐受强度、电气间隙和爬电距离、外壳防护等级、机械操作等基本验证项目。对于已有符合IEC61439-1验证结果的系列产品，允许采用派生设计验证的方式，避免重复试验。3.4.2光伏专项验证项目（第10章）直流介电性能验证：在直流电压条件下验证设备的绝缘性能，试验电压按照标准规定的系数整定。直流短路验证：通过直流短路试验验证组件承受光伏系统短路电流的能力。试验电路应能够模拟光伏组串和逆变器共同馈入短路电流的工况。温度循环验证：模拟光伏设备在昼夜温差大、季节温差显著条件下的长期运行性能。光伏熔断器配合验证：当组件采用光伏专用熔断器作为保护电器时，验证其分断能力、弧前特性和时间-电流特性与设计预期的一致性。四、标准创新点与技术突破4.1首次建立光伏直流成套设备国际统一标准IEC61439-8:2026作为IEC61439系列中首个针对新能源直流应用场景的专用标准，首次在国际层面系统规定了光伏装置用低压成套设备的技术要求和试验方法，填补了直流侧成套设备标准的国际空白，为光伏电气设备的设计、制造、检验和认证提供了统一的技术依据。4.2提出光伏直流短路特性等效验证方法光伏系统的直流短路电流包含光伏组串短路电流和逆变器电容放电电流等多种分量，其幅值和波形随光照条件变化而具有不确定性。标准在大量故障仿真和试验数据的基础上，提出了等效的直流短路试验方法和试验参数整定原则，使试验室验证能够较好地反映现场实际工况，具有重要的工程指导意义。4.3强化直流电弧防护的技术要求直流电弧是光伏系统电气火灾的主要风险源之一。标准从设备结构设计、内部隔离、电弧故障保护三个层面提出了系统性的电弧防护要求，包括内部电弧试验的引弧方式、故障电弧检测装置的配置建议和联锁保护要求等，有效提升了光伏直流设备的安全防护水平。4.4引入智能监控功能的规范性框架标准顺应光伏系统智能化发展趋势，首次将组串监测、绝缘监测、温度监测等智能功能纳入标准框架的推荐性条款中，对这些功能的性能指标和验证方法提出了规范性要求，为光伏直流成套设备的智能化升级指明了技术路径。五、主要起草单位及技术贡献5.1IECSC121D/WG5工作组IEC61439-8:2026由国际电工委员会低压成套开关设备和控制设备技术委员会（IECSC121D）下设的第5工作组（WG5）负责制定。WG5由来自德国、中国、法国、日本、美国、瑞士、奥地利等国家的约30名专家组成，涵盖了低压成套设备制造商、光伏系统集成商、检测认证机构和科研院所的资深技术人员。5.2重点起草单位介绍德国西门子股份公司（SiemensAG）作为WG5的召集人单位，在标准制定中发挥了核心组织作用。西门子在低压开关设备领域具有超过百年的技术积累，在光伏直流成套设备的设计、制造和应用方面拥有大量工程实践。西门子专家主导了标准框架的构建、直流短路试验方法的制定以及光伏熔断器配合验证等关键条款的起草工作。中国电力科学研究院有限公司作为中国参与该标准制定的核心技术支撑单位之一，深度参与了标准中光伏直流故障特性分析、直流开断试验方法、绝缘配合要求等关键技术条款的讨论和起草工作。中国电科院依托国家能源太阳能发电研发（实验）中心，在光伏直流电气安全研究领域开展了大量基础性试验研究工作，为标准的科学性和适用性提供了有力的技术支撑。法国施耐德电气（SchneiderElectric）作为全球领先的能源管理和自动化企业，在光伏直流电气设备领域拥有丰富的产品线和应用经验。施耐德专家重点参与了标准中组件温升验证方法、防护等级要求、内部电弧防护等条款的制定，并主导了标准文本中EXV扩展版本解释性内容的编写工作。德国莱茵TÜV集团（TÜVRheinland）作为国际知名的第三方检测认证机构，在光伏设备测试与认证领域拥有领先的技术能力和市场份额。TÜV莱茵专家从检测认证可实施性的角度对标准中的试验方法、测量不确定度、型式试验样品数量等技术内容进行了审慎评估和优化建议，确保了标准在实际认证活动中的可操作性。5.3中国参与情况中国作为IECSC121D的积极成员，有多位专家直接参与了WG5的工作。中国专家结合国内光伏产业发展实际和光伏电站运行经验，在标准讨论中提出了多项具有建设性的技术建议，包括直流短路试验电路的等效性设计、高海拔环境下绝缘配合修正方法、以及组件温升限值的光伏适用性调整等，多项建议被标准工作组采纳。六、标准实施与推广应用6.1标准的协调关系IEC61439-8:2026并非孤立的标准文件，它与IEC61439系列其他部分构成了完整的标准体系。其中，IEC61439-1规定了所有低压成套设备共用的通用要求；IEC61439-2规定了电力成套设备的附加要求；而IEC61439-8则聚焦光伏应用场景，在引用IEC61439-1通用要求的基础上，增加了满足光伏系统特殊需求的技术条款。这种“通用+专用”的标准架构既保证了系列标准的协调一致性，又兼顾了不同应用领域的技术差异性。此外，IEC61439-8:2026与IEC62548（光伏阵列设计要求）、IEC60364-7-712（光伏供电系统的电气装置要求）等标准互为补充，分别从设备层面和系统层面共同保障光伏系统的电气安全。6.2国内标准化转化路径按照中国标准化法的规定和国际标准转化工作的总体要求，IEC61439-8:2026发布后，全国低压成套开关设备和控制设备标准化技术委员会（SAC/TC266）将适时启动该标准的国内转化工作，制定相应的国家标准或行业标准。在标准转化过程中，需要充分考虑中国光伏产业发展的实际情况，合理确定标准的各项技术指标。对于电压等级、环境条件、电网接地方式等与国内工程实践密切相关的技术内容，需要结合国内光伏电站的典型设计和运行经验进行适用性评估。IEC61439-8标准的转化实施，将对统一国内光伏直流成套设备的技术要求、规范产品检测认证、提升光伏电站整体安全水平产生直接的推动作用。6.3标准对产业的影响IEC61439-8:2026的发布将对光伏电气设备