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1、 光伏发电系统光伏发电系统 保护电器综合解决方案保护电器综合解决方案 BRD，zsr，2012-8 前前 言言 各位专家、领导：各位专家、领导： 大家好！大家好！ 我是北京人民电器厂有限公司营销技术部的张书瑞。目前负责营销我是北京人民电器厂有限公司营销技术部的张书瑞。目前负责营销公司的技术工作。公司的技术工作。 今天非常荣幸能和大家探讨一下光伏发电的发展和我公司光伏发电今天非常荣幸能和大家探讨一下光伏发电的发展和我公司光伏发电产品状况以及特色。产品状况以及特色。 在此感谢贵公司领导的支持，能够使我们有这次机会和大家交流沟在此感谢贵公司领导的支持，能够使我们有这次机会和大家交流沟通。通。 BRD
2、，zsr，2012-8 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 光伏系统对保护电器新的要求光伏系统对保护电器新的要求 1 北京人民电器厂光伏产品特点北京人民电器厂光伏产品特点 2 光伏系统保护电器选型建议光伏系统保护电器选型建议 3 光伏系统保护电器典型故障分析光伏系统保护电器典型故障分析 4 目 录 BRD，zsr，2012-8 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 北京人民电器厂应用典型案例北京人民电器厂应用典型案例 5 产品产能和可靠性的保证产品产能和可靠性的保证 6 2 环境温度高：保护电器所在工作环环境温度高：保护电器所在工作环 境工作温度超过标准环境温度。境工作温度超
3、过标准环境温度。 3 高低温交变频繁：光伏电站环境温高低温交变频繁：光伏电站环境温 度日温差超过度日温差超过10。 低温运行环境：低温运行环境： 环境温度会有低于环境温度会有低于 -25，极限温度接近，极限温度接近-40。 4 光伏系统对保护电器新的要求光伏系统对保护电器新的要求 1 光伏系统直流电压：直流侧运行电光伏系统直流电压：直流侧运行电 压可达到压可达到DC600V以上。以上。 DC600V以上直流电压系统以上直流电压系统 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 断路器目前无法提供单极断路器目前无法提供单极DC250V以上额定工作电压能力，以上额定工
4、作电压能力， 超过超过DC250V直流系统都需要采用串联技术使用：直流系统都需要采用串联技术使用： DC600VDC750V需要需要3极串联，极串联，DC750V以上需要以上需要4极串联极串联 三极串联三极串联 四 极 串 联四 极 串 联超过超过40的设备工作环境温度的设备工作环境温度 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 高环境温度对保护电器自身的耐高温性能提出了更高的要高环境温度对保护电器自身的耐高温性能提出了更高的要 求；现有断路器的自身过载保护单元均为双金属片，随着环境求；现有断路器的自身过载保护单元均为双金属片，随着环境 温度的升高断路器自身需
5、要降容，为了减少降容应该相应提高温度的升高断路器自身需要降容，为了减少降容应该相应提高 基准环境温度或降低自身温升。基准环境温度或降低自身温升。 低温运行环境温度低温运行环境温度 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 低环境温度对保护电器自身的耐低温性能提出了更高的要低环境温度对保护电器自身的耐低温性能提出了更高的要 求；低温情况下外壳和内部零部件不应冻裂和破碎丧失原有性求；低温情况下外壳和内部零部件不应冻裂和破碎丧失原有性 能，动作机构所采用的润滑脂不应冻僵而导致保护电器自身动能，动作机构所采用的润滑脂不应冻僵而导致保护电器自身动 作不灵活。作不灵活。
6、高低温交变频繁工作环境高低温交变频繁工作环境 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 高低温频繁变化会导致保护电器老化加剧，因此应用在高高低温频繁变化会导致保护电器老化加剧，因此应用在高 低温频繁变化的环境中保护电器自身应该能够保证足够的使用低温频繁变化的环境中保护电器自身应该能够保证足够的使用 年限，需要针对性做老化试验来验证。年限，需要针对性做老化试验来验证。 批量投批量投 放市场放市场 小批量小批量 试用试用 特殊试验特殊试验 针对开发针对开发 市场需求市场需求 差异化，可靠性差异化，可靠性 光伏系统需求光伏系统需求 北京人民电器厂产品设计流程北京人民
7、电器厂产品设计流程 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 市场反馈市场反馈 直流高电压灭弧技术介绍直流高电压灭弧技术介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 光伏产品灭弧室，光伏产品灭弧室，利用电弧钻窄缝特性，使用利用电弧钻窄缝特性，使用 教大灭弧室将电弧拉长增加电弧电阻及更好的教大灭弧室将电弧拉长增加电弧电阻及更好的 散热能力，从而达到快速灭弧的效果。散热能力，从而达到快速灭弧的效果。 回路电流：回路电流：I=U/(r+Rarc) 注：注：U 系统电压系统电压 r 回路内阻回路内阻 Rarc 电弧电阻电弧电阻 回路
8、中回路电阻回路中回路电阻r对于每个规格的产品已经固定，为了降低产品的功耗还要尽力降低对于每个规格的产品已经固定，为了降低产品的功耗还要尽力降低 r，因此只能增加，因此只能增加Rarc，并且尽快在系统中加入，并且尽快在系统中加入Rarc。 交流产品灭弧室交流产品灭弧室 1、全系列产品采用预制串接结构，实现分断高电压需要：、全系列产品采用预制串接结构，实现分断高电压需要： 2、全新的直流灭弧系统设计；、全新的直流灭弧系统设计；3、解决了临界电流灭弧技术难点；、解决了临界电流灭弧技术难点； 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 直流系统在灭弧室存在着临界电流：直
9、流系统在灭弧室存在着临界电流：在分断临界电流以下的电流值时，由于绝在分断临界电流以下的电流值时，由于绝 缘介质恢复快且电流值较小所以能够很快分断；在分断临界电流以上的电流值时，由缘介质恢复快且电流值较小所以能够很快分断；在分断临界电流以上的电流值时，由 于电弧所受的电磁力和产生的高压气体能够把电弧吹入灭弧室，这样就提高了电弧电于电弧所受的电磁力和产生的高压气体能够把电弧吹入灭弧室，这样就提高了电弧电 压加快了灭弧的进程；在分断临界电流时，由于产生的游离态离子较多且电弧进入灭压加快了灭弧的进程；在分断临界电流时，由于产生的游离态离子较多且电弧进入灭 弧室的助动力不够，如果开距不够大就会导致电弧在
10、动静触头间较长时间燃烧，降低弧室的助动力不够，如果开距不够大就会导致电弧在动静触头间较长时间燃烧，降低 断路器的寿命，甚至导致断路器烧损。针对高原地区此问题更加严重，因此我们采用断路器的寿命，甚至导致断路器烧损。针对高原地区此问题更加严重，因此我们采用 了大开距设计。了大开距设计。 大开距设计 电弧产生 直流高电压灭弧技术介绍直流高电压灭弧技术介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 较高的工作环境温度可以通过在设计选型考虑降容系数来解决，但断路器串联较高的工作环境温度可以通过在设计选型考虑降容系数来解决，但断路器串联产生的接触电阻发热需要在断路器设计低
11、温升串联方案来解决。产生的接触电阻发热需要在断路器设计低温升串联方案来解决。 断路器温升控制原理介绍：断路器温升控制原理介绍： 保护电器热效应保护电器热效应P=I RT 注：注：I:回路电流回路电流 R:保护电器内阻保护电器内阻 T：时间：时间 I、T不受保护电器控制，降低发热只能降低不受保护电器控制，降低发热只能降低R；R的组成包括导体自身内阻和接触电的组成包括导体自身内阻和接触电阻，接触电阻是断路器主要电阻源，只有降低接触电阻才能有效降低内阻控制温升阻，接触电阻是断路器主要电阻源，只有降低接触电阻才能有效降低内阻控制温升。内部串联采用焊接的形式减少了。内部串联采用焊接的形式减少了4个接触电
12、阻点，从而有效降低内阻。个接触电阻点，从而有效降低内阻。 注：注：Y1D内部短接技术为我厂发明专利，可比内部短接技术为我厂发明专利，可比GB14048.2要求低要求低10K温升。温升。 断路器温升控制技术介绍断路器温升控制技术介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 1、采用日本昭和的、采用日本昭和的DMC（不饱（不饱和聚碳酸酯玻璃纤维团）仿陶瓷和聚碳酸酯玻璃纤维团）仿陶瓷材料，这种材料在低温下不脆裂材料，这种材料在低温下不脆裂并且在高低温频繁变化的温度中并且在高低温频繁变化的温度中老化速度很慢。老化速度很慢。 2、采用航空用低温润滑脂，在、采用航空用低
13、温润滑脂，在-45下可以正常运行，高低温频下可以正常运行，高低温频繁变化不挥发。繁变化不挥发。 抗低温、抗老化方案介绍抗低温、抗老化方案介绍 光伏产品执行标准介绍光伏产品执行标准介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 低温测试试验 高低温循环试验 产品执行标准 产品主要参数性能产品主要参数性能 设计执行标准为：设计执行标准为： GB 10963 GB 14048 UL 489B 在在-45超低温下进超低温下进 行一周运行试验，行一周运行试验， 测试机械性能。保测试机械性能。保 证产品工作在低温证产品工作在低温 条件下正常。条件下正常。 标准为：标准为：
14、 GB/T 20645 特殊环境技术要求特殊环境技术要求 高低温循环试验，高低温循环试验， 根据不同的需求进根据不同的需求进 行高低温循环老化行高低温循环老化 试验或者高温老化试验或者高温老化 试验。试验。 标准为标准为： GB/T 12788 “核电厂安全级电“核电厂安全级电 力系统准则”力系统准则” 产品技术参数、可靠性验证条件介绍产品技术参数、可靠性验证条件介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 DC1000V 1000Ah直流试验站试验屏柜直流试验站试验屏柜 1、标准额定工作电压下电气寿命试验。、标准额定工作电压下电气寿命试验。 2、临界电流试
15、验。、临界电流试验。 3、分断试验、分断试验 组件参数的选择对选型的影响组件参数的选择对选型的影响 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 太阳能电池板参数太阳能电池板参数 基准环境：基准环境：Q=1000W/m2 T=25 C 组件在不同辐照度下的短路电流计算介绍组件在不同辐照度下的短路电流计算介绍 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 太阳能电池板辐照度与短路电流的关系太阳能电池板辐照度与短路电流的关系 T=25C 辐照度辐照度 （w/m ） 200 400 600 800 1000 1200 1400 预期短路电流
16、预期短路电流 （A） 2.54 3.39 5.07 6.77 8.45 10.14 11.83 北京人民电器厂有限公司北京人民电器厂有限公司 BRD，zsr，2012-8 NFPA_70-2008_National_Electrical_Code（NEC） ARTICLE 690 Solar Photovoltaic Systems 690.8电路规模和电流。电路规模和电流。 (A)计算最大电路电流。计算具体电路的最大电流应按照计算最大电路电流。计算具体电路的最大电流应按照690.8(A)(1)到到(A)(4)。 FPN:当当690.8(A)(1)和和(B)(1)的要求同时应用时，产生的乘法因素是的要求同时应用时，产生的乘法因素是156%。 690.8（A）(1)光伏源电路电流。最大电流应当以并联模块额定短路电流的总和乘以光伏源电路电流。最大电流应当以并联模块额定短路电流
