第四部分 熔斷器的選用

熔斷器選用大致可以從兩個(gè)方面入手，首先是外形方面，如光伏系統(tǒng)常見的有匯流箱內(nèi)使用的10.3*38mm或14*65mm圓柱形熔斷器。集中式逆變器普遍使用的是刀型觸頭管狀熔斷器(又叫NH型熔斷器，NH是德文—Niederspannungs Hochleitungs 低壓高分?jǐn)嗄芰Φ目s寫，英文縮寫為HRC)。

然后要根據(jù)光伏系統(tǒng)的電氣參數(shù)進(jìn)行正確選擇，可以按照如下問題考慮，

1. 熔斷器工作在直流(DC)還是交流(AC)的工作環(huán)境?

2. 系統(tǒng)電壓多少?(600V，1000V還是1500V)

3. 額定工作電流多少?

4. 預(yù)期的短路電流多大?(分?jǐn)嗄芰σ笾辽龠_(dá)到多少kA)

5. 是否需要降容?

專題：如何正確選擇匯流箱進(jìn)線側(cè)的gPV級(jí)熔斷器？

光伏熔斷器額定電壓等級(jí)的確定：

Un≥1.2Uoc(STC)

注：根據(jù)NEC690.7的規(guī)定，若光伏系統(tǒng)需要在零下40攝氏度以下的溫度運(yùn)行，應(yīng)將系數(shù)1.2提升為1.25

光伏熔斷器安培等級(jí)確定五步走：

STEP1. 判定最大線路電流

對(duì)于光伏線路輸出的最大電流Imax根據(jù)NEC 690.8(A)(2)，應(yīng)該按照并聯(lián)在一起的各個(gè)組串的電流的最大值來計(jì)算，公式如下(以n串為例)：

Imax=(Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.25

STEP2. 判定名義上的熔斷器安培等級(jí)

NEC690.8(B)(1)(a)規(guī)定考慮過電流保護(hù)裝置保險(xiǎn)系數(shù)時(shí)不能低于125%，換句話說就是過電流保護(hù)裝置不能再其名義安培等級(jí)下超過80%范圍內(nèi)持續(xù)工作(1/0.8=1.25，125%)。

In= Imax*1.25

In= Imax*1.25= (Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.25*1.25

≈(Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.56

STEP3. 如有必要，需要對(duì)超出的正常工作范圍的極端環(huán)境進(jìn)行降容處理

Irated= In/Kf

(Kf為降容系數(shù))

圖4.CH10*38降容系數(shù)表

STEP4. 確定熔斷器的電流等級(jí)

Irated 通常情況下不是正好等于熔斷器的標(biāo)準(zhǔn)電流等級(jí)，應(yīng)該按照就大不就小的原則確定屬于標(biāo)準(zhǔn)電流等級(jí)的熔斷器。

匯流箱內(nèi)使用的熔斷器電流等級(jí)有如下安培數(shù)：

1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，15，16，20，25。

STEP5. 驗(yàn)證熔斷器保護(hù)的電纜

最后需要驗(yàn)證選取的標(biāo)準(zhǔn)電流等級(jí)的熔斷器安培數(shù)小于或等于選取的電纜導(dǎo)體的安培等級(jí)，若不符合要求處于安全考慮需要將電纜的線徑提升。

總結(jié)：光伏熔斷器安培等級(jí)確定五步驟的結(jié)論公式：

I rated=Isc*1.56/Kf

注：

1. 若熔斷器安裝的環(huán)境溫度可能超過40℃，考慮將其安裝到陰涼處，盡量避免陽光直射。這將 減輕熔斷器的受熱程度，對(duì)于溫度引起的降容將不用再考慮。

2. 如果溫度無法避免的超過40 ℃，請(qǐng)接著考慮高溫的持續(xù)時(shí)間。如果熔斷器暴露在高溫的持續(xù)時(shí)間不超過2小時(shí)，對(duì)于溫度引起的降容也不用再考慮。

3. 如果需要降容，可以按照熔斷器制造廠提供的降容系數(shù)表進(jìn)行考慮。

4. 在戶外現(xiàn)場(chǎng)的匯流箱工作溫度可達(dá)50 ℃，若被陽光直射的話，內(nèi)部溫度會(huì)達(dá)到或超過55-60 ℃，這時(shí)候就需要考慮到降容。經(jīng)過降容考慮的熔斷器的安培等級(jí)可能會(huì)更高但這個(gè)電流等級(jí)(在寒冷環(huán)境下的)不要超過電纜的安培等級(jí)和組件背面標(biāo)注的熔斷器安培等級(jí)。

第五部分 熔斷器的限流特性

具備限流特性(Current-limiting Fuse)可以說是熔斷器在過電流保護(hù)方面能夠脫穎而出的重要因素。這一概念或許讓人感到迷惑，過電流保護(hù)裝置動(dòng)作后，電路斷開，線路中的電流自然達(dá)到了零點(diǎn)。但是其實(shí)限流特性指的是面對(duì)故障電流，過電流保護(hù)裝置到底能夠多快才能動(dòng)作。即短路故障發(fā)生時(shí)，線路會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到電流的峰值。如果過電流保護(hù)裝置能夠非常快的動(dòng)作將嚴(yán)格限制線路內(nèi)的故障電流使其達(dá)不到峰值，，從而有效地保護(hù)了系統(tǒng)中的電器元件。而斷路器要做到這一點(diǎn)，價(jià)格會(huì)非常昂貴。

Non-current limiting current-limiting

圖5.不具限流特性(Noncurrent-limiting)與限流特性(Current-limiting)的過電流保護(hù)電器的區(qū)別

感悟

國(guó)內(nèi)低壓電氣工程界的前輩任元會(huì)先生(《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》作者，參加注冊(cè)電氣工程師考試的朋友們一定不會(huì)對(duì)這本書感到陌生)在2003年撰寫的《低壓熔斷器和斷路器的比較和應(yīng)用》一文開篇中這樣描述道：“都什么年代了，還使用熔斷器!”“熔斷器已經(jīng)過時(shí)了!“這話似乎很有道理，但又是一個(gè)實(shí)際面對(duì)的技術(shù)問題。(《低壓電器》2003 No.5)。正如任老文中指出的那樣，在低壓配電系統(tǒng)保護(hù)電器的應(yīng)用中，只有正確和全面的認(rèn)識(shí)，才能合理地選用保護(hù)電器。

當(dāng)?shù)弥绹?guó)的登月探測(cè)車(以太陽能電池板作為電源)和阿帕奇武裝直升機(jī)電氣系統(tǒng)采用的過電流保護(hù)裝置就是熔斷器后，在吃驚之余，深感對(duì)這一低壓電器的正確認(rèn)識(shí)或許才剛剛開始。