新能源作為未來發(fā)展焦點(diǎn)被大家所關(guān)注。其中光伏具有使用范圍廣、使用方便、無污染等優(yōu)點(diǎn)。光伏逆變器作為光伏系統(tǒng)的一個重要設(shè)備,其作用至關(guān)重要,市場競爭激烈,國內(nèi)眾多光伏逆變器廠商均通過元器件國產(chǎn)化來降低生產(chǎn)制造成本,從而提高市場占有率。光伏逆變器的漏電流保護(hù)技術(shù)也是光伏的重要技術(shù)之一,同樣飽受國內(nèi)外廠商和用戶的關(guān)注。
一、光伏系統(tǒng)中產(chǎn)生漏電的原因
光伏系統(tǒng)中的漏電流,本質(zhì)上是一種共模電流。原因是光伏系統(tǒng)與大地之間存在寄生電容。當(dāng)寄生電容-光伏系統(tǒng)-電網(wǎng)形成回路時,共模電壓會在寄生電容上產(chǎn)生共模電流。當(dāng)光伏系統(tǒng)配備工頻變壓器時,由于回路中變壓器繞組之間的寄生電容相對較高,可在一定程度上抑制回路中共模電壓產(chǎn)生的共模電流。但是在沒有變壓器的光伏系統(tǒng)中,環(huán)路阻抗較低,共模電壓會形成較大的共模電流。但有變壓器型的逆變器,因?yàn)轶w積笨重、成本高、效率低等缺點(diǎn),已經(jīng)被市場淘汰。因此對光伏系統(tǒng)的漏電流問題需要格外關(guān)注。在PV對地交流電壓和PV對地電容的作用下,交流電壓會在對地電容上產(chǎn)生電流。該電流通過主線路和地線形成回路,這個電流即是系統(tǒng)漏電流,也稱之為系統(tǒng)共模電流,是光伏系統(tǒng)的固有特征之一。高頻共模電流不僅會增加系統(tǒng)損耗, 產(chǎn)生并網(wǎng)電流諧波,還會造成電磁干擾等問題, 甚至?xí){人身安全。光伏逆變器PV端子與大地之間由于共模電壓的存在而具有寄生電容。當(dāng)逆變器通電運(yùn)行時,共模電壓使PV -逆變器 -電網(wǎng) -大地之間形成回路,從而產(chǎn)生漏電流,如圖2所示
圖2 PV -逆變器 -電網(wǎng) -大地之間形成回路
在光伏逆變器中,晶硅組件為浮地系統(tǒng),而組件的邊框做接地處理,這就導(dǎo)致組件表面對大地存在一定的電壓,一般為1/2 PV直流母線電壓。由于該電壓的存在,組件和大地之間就等效出現(xiàn)了一個寄生電容。
太陽能電池板的外形、 臟污程度以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素都會影響寄生電容的大小。在濕度較大的地區(qū)或是遭遇雨雪天氣, 電池板金屬外殼非常容易吸附導(dǎo)電水膜, 容易增大寄生電容的等效面積, 從而增大電容值。(如圖3所示)
若光伏系統(tǒng)出現(xiàn)了絕緣等故障,一根動力線和站在大地上的人接觸(如下圖4),此時會有一個額外的電流流過,這個電流也被稱為“殘余電流”。
殘余漏電流具有突變的特性,與系統(tǒng)漏電流具有明顯的差別。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定殘余電流不得大于30mA,否則會給人體帶來傷害。
系統(tǒng)漏電包括容性交流漏電流和阻性直流漏電流,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)必須直流量和交流量都檢測到;針對人意外觸電的保護(hù),在工作中的光伏系統(tǒng),若出現(xiàn)絕緣故障情況會導(dǎo)致人員觸電,會有殘余電流流過人體,逆變器也必須要準(zhǔn)確檢測到這個突變量,及時保護(hù),且保護(hù)時間需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。光伏系統(tǒng)的漏電檢測須同時滿足這兩部分的檢測。
為保證人員安全,一旦發(fā)生殘余電流大于等于30mA,除了絕緣保護(hù)外,電氣設(shè)備要在最短的時間內(nèi)和電網(wǎng)斷開。那么接下來我們一起來看看國內(nèi)外的一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對此的規(guī)定
二、光伏系統(tǒng)的漏電保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)國家能標(biāo)NB/T 32004-2013標(biāo)準(zhǔn)7.10.2規(guī)定(如圖5),在逆變器接入交流電網(wǎng)且交流斷路器斷開的任何情況下,逆變器都應(yīng)提供漏電流檢測功能。漏電流檢測應(yīng)能檢測總包括直流和交流部分有效值的電流、連續(xù)剩余電流。如果連續(xù)剩余電流超過以下限值,應(yīng)斷開逆變器并在0.3s內(nèi)發(fā)出故障信號:
1.對于額定輸出不大于30KVA、300mA的逆變器。
2.適用于額定輸出大于30KVA、10mA/KVA的逆變器。
伏系統(tǒng)的漏電流表現(xiàn)為兩個特點(diǎn),一是成份復(fù)雜,在直流轉(zhuǎn)化交流的逆變過程中,有直流部份,也有交流部份;二是所產(chǎn)生副邊漏電流的值很少,一般為毫安級別。這就對漏電流檢測精度要求較高,需要專用的漏電流傳感器。國內(nèi)外的光伏標(biāo)準(zhǔn)均有規(guī)定:對于光伏漏電流的檢測須采用TypeB的RCD,也就是交直流漏電流均能測量的電流傳感器。根據(jù)IEC60364-7-712和NBT32004以及 GB/T 16895.32中對殘余電流RCD保護(hù)保護(hù)的要求都是使用Type B型RCD
RCMU在光伏逆變器中作為一個必不可缺的安規(guī)器件,國內(nèi)外各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都要求加裝B型漏電保護(hù)裝置。故國內(nèi)外各大逆變器廠商都會對RCMU這一器件的功能進(jìn)行必要性的聲明
四、光伏系統(tǒng)中的漏電保護(hù)故障原因
在正確安裝了漏電保護(hù)器后,依然存在一些因素會導(dǎo)致漏電保護(hù)誤動作或不動作。
1、光伏發(fā)電系統(tǒng)中的支架和逆變器外殼都有防雷安全接地,通常該漏保應(yīng)該是可以正常運(yùn)行的。但由于光伏電站的實(shí)際情況較復(fù)雜,雨水侵入?yún)R流箱、配電箱等導(dǎo)致接線對地短路或漏電的現(xiàn)象,導(dǎo)線老化、線路和用電設(shè)備絕緣電阻低、泄漏大、甚至接地,會致使保護(hù)器頻繁動作。不僅影響光伏電站的正常發(fā)電,也會產(chǎn)生一些安全隱患。
2、對于在配電箱內(nèi)配備防雷系統(tǒng)的,需要檢測相關(guān)防雷壓敏元件的質(zhì)量和長期穩(wěn)定性。特別是歷經(jīng)嚴(yán)重雷擊后,會對一些防雷壓敏元件造成不可恢復(fù)的損傷,這種問題比較常見。發(fā)現(xiàn)有漏電故障的壓敏元件要及時更換,否則將導(dǎo)致漏保頻繁誤動作。
3、由于環(huán)境潮濕、進(jìn)水等原因?qū)е履孀兤鲀?nèi)部絕緣降低,也是引起漏保頻繁動作的原因之一,要注意將逆變器安裝在干燥、防水和通風(fēng)的位置上。
五、RCMU在應(yīng)用時應(yīng)規(guī)避的方面
1、因每個廠商的計算邏輯都不一樣,在此之前需與逆變器廠商做充分的溝通。因?yàn)槊恳患夷孀兤鲝S家的動作閾值計算策略都不一樣,在設(shè)定這個動作限制之前,要了解廠商的漏電計算機(jī)制是Vout-V0或者是Vout-Vref。充分了解這個邏輯后再設(shè)置傳感器的相關(guān)參數(shù),這個步驟是非常關(guān)鍵的。Vout-V0的邏輯可以有效消除零點(diǎn)的偏差值,而Vout-Vref的邏輯可以消除外界溫度所帶來的對Vref的影響,零點(diǎn)的輸出與Vref的差值要有所控制。例:要把動作閾值控制在某個動作限值公差的±1mA以內(nèi),若以Vout-Vref邏輯來做動作值判斷,因疊加了V0與Vref之間的差值,那么1mA所對應(yīng)的電壓最大值不會按照傳感器的理論增益計算所得。
2、逆變器板端的電磁干擾較為嚴(yán)重。在PCBA上一些常規(guī)繼電器、電容電感等產(chǎn)生的干擾是容易被識別排查到的。然而有一些干擾源是不能在PCBA板端被發(fā)現(xiàn)的,比如一些逆變器廠商在做散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計,不會用到散熱風(fēng)扇而是考慮采用灌膠電感,灌膠后的電感作為一個整體安裝在逆變器PCBA板外部(如下圖12)。這種方案和把電感安裝在逆變器內(nèi)部相比在散熱方面具有2大優(yōu)勢:①空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W/m·k,鋁導(dǎo)熱系數(shù)為是160 W/m·k,硅膠導(dǎo)熱系數(shù)約為1.2 W/m·k。采用灌膠工藝的電感,相當(dāng)于散熱面積積擴(kuò)大了3-4倍,散熱速度提高了10多倍,因此可以降低電感溫度。②由于電感是逆變器第二發(fā)熱元器件,電感和PCBA板分開安裝,熱量直接向外散發(fā),不會提升逆變器內(nèi)部溫度。然而這個時候安裝在PCBA板端的RCMU會容易受到下方逆變電感的干擾,引起RCD不能準(zhǔn)確在規(guī)定的動作閾值內(nèi)精準(zhǔn)執(zhí)行。為解決這個問題,可以從兩方面入手:①RCMU的擺放位置盡可能遠(yuǎn)離干擾源;②擺放位置無法更改時,使RCMU盡可能做屏蔽處理。
審核編輯:湯梓紅
-
逆變器
+關(guān)注
關(guān)注
279文章
4606瀏覽量
204610 -
光伏系統(tǒng)
+關(guān)注
關(guān)注
5文章
258瀏覽量
23514 -
漏電流
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
252瀏覽量
16897 -
并網(wǎng)光伏
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
7瀏覽量
7999
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論