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太陽能系統(tǒng)接地標準以及屋頂隔離器的選擇標準討論

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-17  來源:solarbe  瀏覽次數(shù):335
核心提示:在光伏系統(tǒng)的設計中,最重要的部分并非系統(tǒng)結構有多合理,輸出的電壓電流有多匹配逆變器或者系統(tǒng)年產(chǎn)量可以優(yōu)化多少個百分點,而是最大化的保證系統(tǒng)的安全性。
  在光伏系統(tǒng)的設計中,最重要的部分并非系統(tǒng)結構有多合理,輸出的電壓電流有多匹配逆變器或者系統(tǒng)年產(chǎn)量可以優(yōu)化多少個百分點,而是最大化的保證系統(tǒng)的安全性。對于整個光伏系統(tǒng)而言,最需要安全規(guī)范的是直流部分,而直流部分中最關鍵的安全點便是光伏陣列和隔離開關。近日通過網(wǎng)絡平臺留意到不少媒體報導光伏分布式系統(tǒng)的住戶項目被積極的申報和安裝,或者被趣稱為年底的“搶裝潮”。據(jù)我有限的了解范圍,國內目前對于光伏系統(tǒng)的接地尚未有硬性的標準規(guī)定或者部分安裝公司對于這部分的概念尚且模糊,希望通過本文對于澳大利亞接地(Earthing)和屋頂隔離器(Roof Isolator)的標準和規(guī)定的介紹和分析可以給國內安裝公司以及光伏業(yè)內人士作為參考,并對國內光伏系統(tǒng)安全性的提升起到推動左右。
 
  接地 (Earthing)
 
  關于光伏系統(tǒng)接地大體可以分為兩類,保護性接地(Protective Earthing)和功能性接地(Functional Earthing)。澳大利亞標準(Australian Standards)AS/NZS 3000:2007 和AS/NZS 5033:2012 對于保護性接地強調的是等電位接地(Equipotential Earthing),換言之就是整個陣列系統(tǒng)暴露在外的金屬部件(邊框,支架等)需要接地。同時,這條標準是強制性的。我會以圖一和圖二為例來解釋說明。

          
              圖一:未接地的組件邊框

          
              圖二:接地的組件邊框

  對于無隔離式逆變器(Transformerless Inverter),根據(jù)不同的拓補結構(topology),光伏系統(tǒng)的正極或者負極是和AC通路的。如果邊框沒有接地,在陣列出現(xiàn)故障的情況下,組件邊框就存在帶電的危險,而逆變器對于這種故障是有可能無法識別或者報錯的。關于故障誘發(fā)的因素有很多,本文暫不多贅述。如圖一所示,如果安裝工人或住戶觸碰邊框的同時,身體某部分又和地面保持通路,此時故障電流(Fault Current)就會流過身體。這種“電擊”傷害和我們平時說的“電傷”對于人體完全是兩個程度,“電擊”的傷害要嚴重的多,而且人體對于交流電是非常脆弱的,安全電流上限是10毫安,100毫安的交流電通過人體超過1秒鐘就可能致命。然而在圖一的情況下,由于通路的電流值可能低于保險絲的熔斷電流,也有可能因為整個回路的反應時間(Loop Responding Time)過長,觸電人員可能在此情況下被電擊傷害或失去意識而從屋頂滾落。如果組件邊框接地的話,如圖二所示,如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障,過載的電流會熔斷保險絲進而開路交流端。當操作人員觸碰系統(tǒng)的時候,由于是開路所以是處在相對安全的狀態(tài)并且極大地降低了觸電危險。其實還有一種情況,就算沒有出現(xiàn)邊框絕緣故障,由于逆變器是高頻IJBT開關控制,這會在直流端電線上形成少量的類似交流抖動(AC-Link Fluctuation)并會積累在邊框上,時間長了便會積累一定量的電壓。如果維修工人在無意識情況下觸碰到了,會有明顯的電擊感,造成安全隱患。組件邊框接地是可以有效地移除這類問題。
 
  隔離式逆變器系統(tǒng)雖然直流和交流兩部分是隔離開的,但是光伏系統(tǒng)的邊框和支架依然需要強制性接地。主要原因有兩個,首先,這符合澳大利亞標準AS/NZS 3000:2007的標準要求:一切暴露在外的金屬部件需要接地保護,同時還保持了隔離式逆變器系統(tǒng)和非隔離式逆變器系統(tǒng)對于等電位接地要求的一致性;其次,組件邊框接地將會給逆變器提供接地故障(Earth Fault)的探測參考值。這里提到的接地故障,是另外一個光伏系統(tǒng)設計時必須要注意的故障情況。造成接地故障的原因各種各樣,簡單來說就是組串或陣列的正極或負極因為絕緣問題而和地面通路了。在澳大利亞標準AS/NZS 5033:2012中,把第一個接地故障稱之第一故障(First Fault),而在第一故障排除前又出現(xiàn)的另外一個故障稱之第二故障(Second Fault)。

 
 
關鍵詞: 光伏系統(tǒng)
 
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