淺談分布式發(fā)電系統(tǒng)漏電保護(hù)RCCB的類型與選擇
根據(jù)GTMResearch咨詢公司最新數(shù)據(jù)顯示:截止2017年7月,全球光伏累計(jì)裝機(jī)約為390GW;我國光伏累計(jì)安裝容量達(dá)到112.34GW。我國今年1-7月光伏新增并網(wǎng)34.92GW,僅7月的光伏新增并網(wǎng)就達(dá)10.5GW。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)所占比例正在迅速上升。
下半年國內(nèi)市場不僅有5GW“領(lǐng)跑者計(jì)劃9.30”并網(wǎng)要求,還有扶貧計(jì)劃年內(nèi)4GW的指標(biāo)。在越來越多的分布式家庭光伏系統(tǒng)安裝的需求背景下,如何更好的保護(hù)家庭為單位的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全,被再一次提了出來。
光伏系統(tǒng)中如果出現(xiàn)過大的漏電流,那危害將是非常嚴(yán)重的。輕者光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障停機(jī),重者甚至?xí)霈F(xiàn)整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的自燃。對業(yè)主的財(cái)產(chǎn)和人生安全造成很大的威脅。
為此,國內(nèi)外所有的光伏逆變器廠家都在逆變器內(nèi)部加了B型漏電流檢測模塊(RCMU),以此來提高光伏發(fā)電系統(tǒng)安全保障。下圖是光伏逆變器廠家都要發(fā)表的B型漏電流檢測模塊(RCMU)使用的聲明:
但只是光伏逆變器加了B型的漏電流檢測模塊,整個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)就足夠安全了么?帶著這個問題,我們先來了解一下漏電流的分類:
AC型漏電:50Hz工頻
A型漏電:50Hz工頻+整流后的半波
B型漏電:50Hz工頻+整流后的半波+平滑直流+脈動直流
由上圖可以看出B型漏電的成分是最復(fù)雜的,同時B型的漏電所產(chǎn)生的危害也將是最大的。
接下來,我們來看一下(整個)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流可能的組成成分:
整個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流等于逆變器開關(guān)頻率和EMC濾波器(通常為16 -22kHz)所確定的交流分量(50Hz),加上直流分量和高頻分量的代數(shù)和。
如上圖所示,剩余電流的大小和形式是隨著直流含量的變化而變化的。因此,光伏系統(tǒng)中無論逆變器中是否帶有B型的RCMU,只要系統(tǒng)中不帶有變壓器,就必須在外部添加B型的RCCB。
變壓器有無主要區(qū)別是帶隔離和不帶隔離,隔離逆變變壓器的可以將主電路和電網(wǎng)隔離開來,可以防止直流串入電網(wǎng),減少諧波對電網(wǎng)的影響,對電網(wǎng)和逆變器都是好事,起到一定的保護(hù)作用,同時還有穩(wěn)壓的功效。
但實(shí)際應(yīng)用中,不帶逆變變壓器的系統(tǒng)工作效率,比帶變壓器的效率稍高,因此目前的光伏系統(tǒng),很少有帶逆變變壓器,此應(yīng)用中,分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流既有交流又有直流成分,選擇B型RCCB在安全上是非常必要的。
但是筆者用了1年多時間調(diào)查研究了國內(nèi)外分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝實(shí)例后發(fā)現(xiàn):雖然分布式電站光伏安裝的規(guī)范和指導(dǎo)意見已經(jīng)頒布了好多年, 但國內(nèi)外實(shí)際電站安裝運(yùn)維中,仍然出現(xiàn)很多A型RCCB與B型RCCB的混亂使用情況。國內(nèi)的光伏電站則甚至大多還在用AC型的漏電保護(hù)RCCB。因?yàn)楣夥惭b商把光伏逆變器視為了一個獨(dú)立的單元,認(rèn)為逆變器已經(jīng)包含了B型的RCMU,外部就不需要了,這顯然是欠考慮的。最容易產(chǎn)生的安全隱患是由于系統(tǒng)任意部位產(chǎn)生的各種類型漏電。如果不能正確的選擇并安裝合適的漏電保護(hù)RCCB,這對于現(xiàn)場的光伏系統(tǒng)安裝人員和業(yè)主來說,將可能會對其財(cái)產(chǎn)甚至生命造成威脅!
IEE布線準(zhǔn)則(BS7671)的前言部分明確指出:“所有光伏部件作為系統(tǒng)的一部分在運(yùn)用時都必須遵守該標(biāo)準(zhǔn)”在電氣安裝人員了解了安裝中各個產(chǎn)品應(yīng)用的使用交互點(diǎn)后,才可以進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì),選擇,構(gòu)建和調(diào)試。這個基本原則明確規(guī)定了工程人員將光伏安裝視為一個完整的系統(tǒng),而不是將各個組件視為獨(dú)立元件。
我們應(yīng)該如何正確的為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)選擇漏電保護(hù)開關(guān)呢?
首先我們對A和B型RCCB之間差異做基本了解。
1)A型RCCB EN61008-1
適用于固定頻率(50Hz)的正弦交流和最大直流含量<6mA的脈動直流(如下圖)。它們不會在高于其標(biāo)稱設(shè)計(jì)頻率的頻率處感測到AC殘余電流,并且如果超過6 mA的直流流過RCCB,則由于A型感測線圈上的直流電流的飽和效應(yīng),跳閘特性將會改變。隨著直流電流的增加,跳閘時間將增加到線圈完全飽和,并且RCCB完全不工作。
2)B型RCCB:IEC60755 / IEC62423附加要求:
當(dāng)存在的剩余電流不能被A型RCCB檢測到時,必須使用B型RCCB。請注意,由于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),您將需要參考單獨(dú)的制造商數(shù)據(jù)以獲得跳閘特性 - 電流/頻率范圍,以檢查B型RCCB是否能夠檢測到安裝中存在的剩余電流的全部范圍。 - 參見IEC60479對人體的電流/頻率影響。
在這里引入IΔn的概念,即漏電流脫扣值閾值,根據(jù)不同的領(lǐng)域設(shè)定值也會不同。保護(hù)閾值設(shè)定最大的地方是在火災(zāi)防護(hù)上,一般在300mA;然后是絕緣保護(hù),閾值設(shè)定在30mA;再接著是接觸漏電保護(hù),閾值在10mA~20mA;最后是新增的磁檢測保護(hù),閾值為6mA/DC
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個整體(不僅僅局限于光伏逆變器),RCCB是對整個系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的器件,區(qū)別于逆變器內(nèi)部的RCMU,必須在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)使用。綜上所述,為了更有效的提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性和防止漏電流對安裝業(yè)主的財(cái)產(chǎn)和生命造成的威脅,B型漏電保護(hù)RCCB是更加安全的選擇。
參考文獻(xiàn):
1)IEE Wiring Regulations up to and including Dec 2011 for installations made in 2011
2)Electrical Safety Council Best Practice Guide for SSEGs
3)Microgeneration Installation Standard MIS3002
4)Engineering Recommendation G83-1-1
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