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太陽能系統(tǒng)接地標(biāo)準(zhǔn)以及屋頂隔離器的選擇標(biāo)準(zhǔn)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):348
核心提示:在光伏系統(tǒng)的設(shè)計中,最重要的部分并非系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。
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  在光伏系統(tǒng)的設(shè)計中,最重要的部分并非系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(guān)鍵的安全點便是光伏陣列和隔離開關(guān)。近日通過網(wǎng)絡(luò)平臺留意到不少媒體報導(dǎo)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(nèi)目前對于光伏系統(tǒng)的接地尚未有硬性的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的介紹和分析可以給國內(nèi)安裝公司以及光伏業(yè)內(nèi)人士作為參考,并對國內(nèi)光伏系統(tǒng)安全性的提升起到推動左右。
 
  接地 (Earthing)
 
  關(guān)于光伏系統(tǒng)接地大體可以分為兩類,保護(hù)性接地(Protective Earthing)和功能性接地(Functional Earthing)。澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)(Australian Standards)AS/NZS 3000:2007 和AS/NZS 5033:2012 對于保護(hù)性接地強調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)(topology),光伏系統(tǒng)的正極或者負(fù)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(guān)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(yán)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(yīng)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(jìn)而開路交流端。當(dāng)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 3000:2007的標(biāo)準(zhǔn)要求:一切暴露在外的金屬部件需要接地保護(hù),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(shè)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(fù)極因為絕緣問題而和地面通路了。在澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)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(guān)鍵詞: 光伏系統(tǒng)

 
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